房屋鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)參考答案

1、 房屋鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)參考答案 第1章 輕型鋼結(jié)構(gòu)的范疇、結(jié)構(gòu)種類和布置 1.簡述單層輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)組成。 答：單層輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋一般采用門式剛架、屋架和網(wǎng)架為主要承重結(jié)構(gòu)。其上設(shè)檁條、屋面板（或板檁合為一體的太空輕質(zhì)屋面板），其下設(shè)柱（對剛架則梁柱合一）、基礎(chǔ)，柱外側(cè)有輕質(zhì)墻架，柱的內(nèi)側(cè)可設(shè)吊車梁。 2.簡述單層門式剛架結(jié)構(gòu)的適應(yīng)范圍。 答：門式剛架結(jié)構(gòu)通常用于跨度為9-36m，柱距為6-12m，柱高為4.5-9m的單層工業(yè)房屋或公共建筑(超市、娛樂體育設(shè)施、車站候車室、碼頭建筑)。設(shè)置橋式吊車的起重量不宜大于20t、屬于中、輕級工作制的吊車（柱距6m時不宜大于30t）；設(shè)置懸掛吊車時起重量

2、不宜大于3t。 3.簡述屋架結(jié)構(gòu)的適應(yīng)范圍。 答：當(dāng)房屋跨度較大、高度較高或承重柱采用混凝土構(gòu)件時，宜采用屋架結(jié)構(gòu)。目前大量應(yīng)用的壓型鋼板有檁體系和太空輕質(zhì)大型屋面板無檁體系多采用平坡的輕質(zhì)梯形鋼屋架。 4.簡述網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的適應(yīng)范圍。 答：當(dāng)房屋跨度較大，其平面尺寸長短邊之比接近1或不超過2時，宜采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。 5.門式剛架結(jié)構(gòu)如何分類？ 答：（1）按跨數(shù)分類：有單跨、雙跨和多跨； （2）按坡度數(shù)分類：有單坡、雙坡和多坡 （3）按構(gòu)件體系分類：有實腹式與格構(gòu)式； （4）按截面形式分：有等截面和變截面； （5）按結(jié)構(gòu)選材分：有普通型鋼、薄壁型鋼和鋼管。 6.簡述門式剛架結(jié)構(gòu)的梁柱構(gòu)件截面型式及連接

3、方法。 答：截面實腹式剛架構(gòu)件的截面一般為工字形（或稱H形）；格構(gòu)式剛架的截面為矩形或三角形。 門式剛架的橫梁與柱為剛接，柱腳與基礎(chǔ)宜采用鉸接；當(dāng)水平荷載較大，檐口標(biāo)高較高或剛度要求較高時，柱腳與基礎(chǔ)可采用剛接。 變截面與等截面相比，前者可以適應(yīng)彎距變化，節(jié)約材料，但在構(gòu)造連接及加工制造方面，不如等截面方便，故當(dāng)剛架跨度較大或房屋較高時才設(shè)計變截面。 7.簡述門式剛架的幾何尺寸：剛架的跨度、剛架的計算高度、剛架屋面的坡度。 答：（1）剛架的跨度：取橫向剛架柱軸線間的距離L（柱軸線為通過變截面小端的中心線），宜為9-36m。邊柱寬度不等時，應(yīng)外側(cè)對齊。 （2）剛架的計算高度：取橫梁縱軸線與框架柱

4、縱軸線的交點至柱腳底面處的距離。一般宜為4.5-9m,必要時可適當(dāng)加大。（框架梁的軸線，取通過變截面梁單元中最小端截面中心處平行于框架梁上翼緣的縱向軸線）。 （3）剛架屋面的坡度：在1/8-1/20間（長尺寸壓型金屬屋面板或卷材屋面）及1/4-1/6間（短尺寸壓型金屬板屋面或石棉瓦屋面）。挑檐長度宜為0.5-1.2m,其上翼緣坡度取與剛架斜梁坡度相同。 8.簡述在結(jié)構(gòu)布置時，如何確定門式剛架的間距？ 答：剛架的合理間距（柱距）應(yīng)綜合考慮使用要求、剛架跨度、檁條的合理跨度及荷載條件確定。一般宜為6m，亦可采用7.5m或9m，最大可采用12m；門式剛架跨度較小時，也可采用4.5m。有時，為小柱距布

5、置支撐的方便，亦可在大柱距中插入個別小柱距，如12m+6m的混合柱距。 在建筑物山墻處，一般仍設(shè)置端剛架，也可用山墻橫向墻架柱并增設(shè)壓頂斜梁以代替端剛架，以簡化結(jié)構(gòu)布置并降低用鋼量。 9.簡述門式剛架輕型房屋的構(gòu)件和圍護結(jié)構(gòu)設(shè)置溫度伸縮縫的條件和做法。 答：門式剛架輕型房屋的構(gòu)件和圍護結(jié)構(gòu)溫度伸縮縫區(qū)段規(guī)定為：縱向不大于300m；橫向不大于150m。超過規(guī)定則需設(shè)伸縮縫。 伸縮縫有兩種做法：（A）設(shè)置雙柱；（B）在檁條相連的螺栓處采用長圓孔，并使該處屋面板在構(gòu)造上允許漲縮。 10.簡述門式剛架輕型房屋的柱間支撐、屋蓋橫向支撐和系桿的布置原則。 答：在房屋（或每個溫度區(qū)段或分期建設(shè)區(qū)段）的端部第

6、一或第二個開間，設(shè)置柱間支撐；柱間支撐的間距一般取30-45m，當(dāng)房屋較長時，應(yīng)在中部增設(shè)柱間支撐；當(dāng)房屋寬度大于60m時，內(nèi)列柱宜適當(dāng)設(shè)置柱間支撐；當(dāng)房屋高度較大時，柱間支撐應(yīng)分層設(shè)置。 在設(shè)置柱間支撐的開間，應(yīng)同時設(shè)置屋蓋橫向支撐（沿剛架橫梁上表面）。在邊柱柱頂、屋脊、及多跨剛架的中柱柱頂，應(yīng)沿房屋全長設(shè)置剛性系桿；若端部支撐設(shè)在端部第二 開間，在第一開間的相應(yīng)位置應(yīng)設(shè)置剛性系桿。 門式剛架設(shè)計 第2章 簡述門式剛架柱頂側(cè)移的限值及不滿足時的措施。1. 1/60答：門式剛架柱頂側(cè)移的限值為不超過柱高度的。不滿足時，可采用下列措施之一： （1）加大柱或梁截面； （）改鉸接柱腳為剛接柱腳；2

7、）把多跨剛架中的個別搖擺柱改為上端與梁剛接。（3 簡述工字形截面梁、柱板件的寬厚比限值和利用屈曲后強度的意義。2.工字形截面（采用三塊板焊成）受彎構(gòu)件中腹板以受剪為主，翼緣以抗彎為主。增大腹板的高答：度，可使翼緣的抗彎能力發(fā)揮更為充分。然而，在增大腹板高度的同時如果隨它的厚度增大，則腹板 耗鋼量過多，也不經(jīng)濟。因而，充分利用板件屈曲后的強度是比較合理的。 ）1（）梁、柱板件的寬厚比限值（圖2-1 2-1 圖梁、柱截面尺寸hb235235w1250?15 受壓翼緣板： 腹板：ttffyyw3.簡述門式剛架斜梁腹板橫向加勁肋的設(shè)置位置。 答：梁腹板應(yīng)在與中柱連接處、較大固定集中荷載處和梁翼緣轉(zhuǎn)折處

8、設(shè)置橫向加勁肋；其他部位是否設(shè)置中間加勁肋，由計算確定；但規(guī)程規(guī)定，當(dāng)利用腹板屈曲后抗剪強度時，梁腹板橫向加勁肋h?2ha。的間距 宜取ww4.簡述門剛架斜梁截面設(shè)計要點。 答：當(dāng)斜梁坡度不超過1：5時，因軸力很小可按壓彎構(gòu)件計算其強度和剛架平面外的穩(wěn)定，不計算平面內(nèi)的穩(wěn)定。 實腹式剛架斜梁的平面外計算長度，取側(cè)向支撐點的間距。當(dāng)斜梁兩翼緣側(cè)向支撐點間的距離不等時，應(yīng)取最大受壓翼緣側(cè)向支撐點間的距離。斜梁不需要計算整體穩(wěn)定性的側(cè)向支撐點間最大長度，16235/f倍。 可取斜梁下翼緣寬度的y5.簡述隅撐的設(shè)置要點。 答：腹式剛架斜梁的下翼緣受壓時，必須在受壓翼緣兩側(cè)布置隅撐（山墻處剛架僅布置在一

9、側(cè)）作為斜梁的側(cè)向支撐，隅撐的另一端連接在檁條上，見圖2-2。 2-2圖隅撐的連接 f/16235 隅撐間距不應(yīng)大于所撐梁受壓翼緣寬度的倍。y 6.門式剛架斜梁與柱的連接常用那些形式？如何確定端板厚度？端板連接。具體構(gòu)造有端板豎放、端板斜放答：門式剛架斜梁與柱的剛接連接，一般采用高強度螺栓- 和端板平放三種形式。，和梁端板連接的柱翼緣部分應(yīng)與端板等t可根據(jù)支撐條件按公式計算，但不應(yīng)小于16mm端板的厚度 厚度。 7.設(shè)計題剛架柱設(shè)計所示單跨門式剛架，柱為楔形柱，梁為等截面梁，截面尺寸及剛架幾何尺寸如圖所示，材料為圖2-3；柱小頭截面內(nèi)力：V=27.3kN=64.5kN M=198.3KN.m，

10、N，Q235B.F。已知楔形柱大頭截面的內(nèi)力：111 =31.6kN。試驗算該剛架柱的整體穩(wěn)定是否滿足設(shè)計要求。N=85.8kN，V00 圖2-3 剛架幾何尺寸及梁柱截面尺寸 ）剛架幾何尺寸；（b）梁、柱大頭截面尺寸；（c）柱小頭截面尺寸（a 解：（）計算截面幾何特性：1 1-3剛架梁及楔形柱大頭、小頭截面的毛截面幾何特性計算結(jié)果見表 剛架梁、柱毛截面幾何特性 表1-3i Wi A 截面構(gòu)件名I I xx y yx3432444 (10mm) (mm10)mm mm10稱 (mm) (mm) 2-2 6800 40375 1068 1311 39.6243.1剛架梁 243.1 39.6 40

11、375 1068 1311 1-1 6800 剛架柱 46.852.25 125.90-0 4880 7733 1067 （2）楔形柱腹板的有效寬度計算 大頭截面： 腹板邊緣的最大應(yīng)力36105?30064.198.3?102?mmN8/?156.? 1468001040375?3610?64.5198.3?10300?2?mm9.N/?137 24680010?40375 腹板邊緣正應(yīng)力比值?9.?1372?879.?0? ?8.1561 腹板在正應(yīng)力作用下的凸曲系數(shù)16?k ?22?11?0.112116? =21?22879011287901?.0?.1?.01879?. 與板件受彎、受

12、壓有關(guān)的系數(shù)t/hww? ?)2351/(28k.?1R6600/?0.66?0.8 )8?156./(28.1?21?2351.087大頭截面腹板全部有效。 小頭截面： N8580020?N/mm?17.6 腹板壓應(yīng)力04880A116?k4.0?,?1 ?222?0?6280/?24?.0 故小頭截面腹板全截面有效。 0. 8, =1,?)6?17.1?4?235/(1.08728楔形柱的計算長度 4I10?403751e?54797K? 柱的線剛度1h73684I10?403750b?17065K? 梁的線剛度2?s2?1?11829.26 K/K=17065/54797=0.31 12

13、4I107733?0c?0.19 4I40735?101c?=1.22查表得柱的計算長度系數(shù) ?lh=1.227368=8986mm 柱平面內(nèi)的計算長度?oxl?3684mm 柱平面外的計算長度根據(jù)柱間支撐的布置情況取其幾何高度的一半oy楔形柱的強度計算 柱腹板上不設(shè)加勁肋，k=5.34,偏于安全地按最大寬度計算 h/t600/6ww?1.?17 w3437f37k235/?5.?y腹板屈曲后抗剪強度設(shè)計值 2?mmN/?95.417?0.8)?125.10.64(0?.8)f?0.64?(1?f?1 vwv柱腹板抗剪承載力設(shè)計值 ?3?343.495.4?10kNtV?hf?6006? vw

14、dwV=27.3kN 0.5Vd1 610?1.3113?66N10?5215311?/?M?MNWA1.?10?10?64. 1ee1e1e6800 =269.4kN.m NM M=198.3kN.m e柱大頭截面強度無問題，小頭截面積雖小，但彎矩為零，強度也無問題。 楔形柱平面內(nèi)穩(wěn)定計算 l8986ox?71.4? xi125.9x ?7430.? 查GB 50017規(guī)范附表得?x252?EA?4880.06?10?20e?kN?N?1769? Exo22?41.11?.171.x?1.0 等效彎矩系數(shù)mx36?MN10310?198.85.8?10mx? ?85.848800.743?N

15、A1?(N)/?6?110?1.311?0.743?Exx0x0e0?1769?22 mm?23.5?/6N9?180.156. f=215N/mm楔形柱平面外穩(wěn)定計算 需要對柱上、下段分別計算。假定分段處的內(nèi)力為大頭和小頭截面的平均值，即M=99.15kN.m，N=75.15kN,腹板高度也是大小頭的平均值440mm,可以算得分段處截面幾何特性：i?3324442.7mm和W=89110=106710mm,mm。下面計算上段的平面外穩(wěn)定性，此段的小頭A=5840mm,Ixyy在分段處 l3684y0?86?.3 y42.i70y?0.646 查GB 50017規(guī)范得y2/13?8200?12

16、?50.5imm ?)6/3(200?8?246.4?0y?柱的楔率 =d/d -1=616/456-1=0.35,不大于0.268h/d及6.0 010lh3684?4560?1?0.023?0.35?1?1?0.023.26 sA200?8f?1?0.00358?0.35?3684/50.?1?0.003585l/i?1.01 0ywl3684?1.26?91.9 sy0?50.5iyo梁整體穩(wěn)定系數(shù) 24?t?hA2354320?0y0?s00? ?b2?fh4.4W?y0wx00y4243205840?4561.26091.9?8?2.44? 0.6 2456?4.48910001.0

17、19.91?2820.?95?1.07?0.? 修正后?bb442. 等效彎矩系數(shù)=1.0因上柱段兩端彎曲應(yīng)力相差不多，取 t36?MN103?198.?75.15101t0? 6?A58400W.646?10311?.095?1bye10e22 f=215N/mm =19.9+159.2=179.1N/mm 下段柱也滿足要求，這里從略。第3章 壓型鋼板設(shè)計 1.簡述壓型剛板的組成材料及適應(yīng)范圍。 ）板基，經(jīng)鍍鋅或鍍鋅后覆涂彩色涂層，答：（1）壓型鋼板是以冷軋薄鋼板（厚度一般為0.4-1.6mm 再冷加工輥壓成型的波型板材，具有承載和防大氣腐蝕的能力。 （2）壓型鋼板按表面處理方法可分為三種：

18、 適用情況壓型鋼板按表面處理方法分類 僅適用于組合樓板。鍍鋅鋼板 目前工程中應(yīng)用最多的屋面板和墻面板。彩色鍍鋅鋼板 澳大利亞、韓國廠商推出的屋面板和墻面彩色鍍鋁鋅鋼板 板，結(jié)合了鋅的抗腐蝕性和鋁的延展性。 2.壓型鋼板的常用的截面形式是什么？板型如何表表示？按波高如何分類？ 1）壓型鋼板的常用的截面形式為波型。答：（波高-波距YX-有效覆蓋寬度，板厚另外注明。 （2）壓型鋼板板型表示方法為：（3）壓型鋼板按波高可分為： 高波板波高大于70mm，適用于重載屋面板； 中波板波高30-70mm，適用于樓蓋板及一般屋面板； 低波板波高小于30mm，適用于墻面板。 3.設(shè)計壓型鋼板要考慮的荷載一般有哪些？ 答：（1）永久荷載：當(dāng)屋面板為單層壓型鋼板構(gòu)造時，永久荷載僅為壓型鋼板的自重；當(dāng)為雙層壓型鋼板構(gòu)造時（中間設(shè)置玻璃棉保溫層），作用在板底（下層壓型鋼板）上的永久荷載除其自重外，還需要考慮保溫材料和龍骨的重量。 （2）可變荷載：除需與剛架荷載計算類似，要考慮屋面活荷載或雪荷載、積灰荷載外，還需要考慮施工檢修集中荷載，一般取1.0Kn，當(dāng)施工檢修集中荷載大于1.0Kn，應(yīng)按實際情況取用。當(dāng)按單槽口截面受彎構(gòu)件設(shè)計屋面板時，需要按下列方法將作用在一個波距