建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、.復(fù)習(xí)題1、鋼結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為和。2、鋼材的三個(gè)重要力學(xué)性能指標(biāo)為、和。3、是判斷鋼材塑性變形能力及冶金質(zhì)量的綜合指標(biāo)。4、建筑常用的熱軋型鋼包括、。5、硫元素使鋼材發(fā)生而磷元素使鋼材發(fā)生。6、普通螺栓連接抗剪時(shí)是依靠和來傳力。7、塑性破壞的特征是：鋼材在斷裂破壞時(shí)產(chǎn)生很大的塑性變形，又稱為，其斷口呈，色發(fā)暗，有時(shí)能看到滑移的痕跡。8、塑性是指鋼材破壞前產(chǎn)生塑性變形的能力，其值可由靜力拉伸試驗(yàn)得到的力學(xué)性能指標(biāo)與斷面來衡量。9、碳是鋼材中除鐵外的最主要元素。含碳量上升盡管能使鋼材的強(qiáng)度上升，但會(huì)導(dǎo)致其塑性、可焊性下降。10、螺栓連接分連接和連接兩種。11、當(dāng) h0 / t w 80 235

2、/ f y 時(shí)，對(duì)于有局部壓力的梁，應(yīng)按構(gòu)造配置橫向加勁肋，橫向加勁肋最小間距為，最大間距為。12、焊接組合梁在工廠拼接中，翼緣和腹板的拼接位置最好錯(cuò)開，并采用對(duì)接，腹板的拼接焊縫與橫向加勁肋之間至少應(yīng)相距。13、根據(jù)次梁與主梁相對(duì)位置不同，梁的連接分為和兩種。14、平板式柱腳一般由底板和輔助傳力零件：、組成。15、普通螺栓連接按受力情況可分為螺栓只承受、承受的共同作用。16、鋼結(jié)構(gòu)是用、或冷加工成型的制造而成的。17、脆性破壞的特征是：鋼材在斷裂破壞時(shí)沒有明顯的征兆，其斷口，呈有光澤的晶粒狀。18、冷彎性能是判別鋼材能力及的綜合指標(biāo)。;.19、磷雖能提高鋼材的強(qiáng)度及耐銹蝕性能，但會(huì)導(dǎo)致鋼材的

3、、焊接性及冷彎性能嚴(yán)重降低。20、鋼結(jié)構(gòu)的連接方法可分為、和三種。21、軸心壓桿屈曲形式為、。22、當(dāng) h0 / tw >170 235/ f y （梁受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束）時(shí)，或按計(jì)算需要時(shí)，應(yīng)在彎曲應(yīng)力較大區(qū)格的受壓區(qū)增加配置。局部壓應(yīng)力很大的梁，必要時(shí)尚應(yīng)在受壓區(qū)配置。23、工地拼接一般應(yīng)使翼緣和腹板在同一截面或接近于同一截面處斷開，以便分段。為了便于焊接，將上、下翼緣板均切割成向上的坡口，以便俯焊。24、次梁與主梁從傳力效果上分為與兩種。25、柱腳底板的厚度由板的決定，可將底板看作是一塊支承在、隔板和上的平板。26、螺栓連接的破壞情況為、鋼板剪斷和螺栓彎曲。27、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 Q

4、235 鋼的屈服點(diǎn)不低于。28、規(guī)范對(duì)軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算，規(guī)定凈截面的不應(yīng)超過鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。29、焊接殘余應(yīng)力對(duì)構(gòu)件的無影響。30、在彈性階段，側(cè)面角焊縫應(yīng)力沿長(zhǎng)度方向的分布為。31 梁受固定集中荷載作用，當(dāng)局部壓應(yīng)力不能滿足要求時(shí)，采用在集中荷載作用處設(shè)是較合理的措施。32、承受靜力荷載或間接承受動(dòng)力荷載的工字形截面壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算公式中，截面塑性發(fā)展系數(shù)x=、y=。33、一寬度為b、厚度為 t 的鋼板上有一直徑為d0 的孔，則鋼板的凈截面面積為。34、當(dāng)綴條采用單角鋼時(shí)， 按軸心壓桿驗(yàn)算其承載能力， 但必須將設(shè)計(jì)強(qiáng)度按 鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范規(guī)定乘以折減系數(shù)，原因是。35、對(duì)于 h0 / t

5、 w80 235 / f y 的梁，一般應(yīng)配置并計(jì)算局部穩(wěn)定。;.36、梁的強(qiáng)度驗(yàn)算，除了包括正應(yīng)力、剪應(yīng)力、還要根據(jù)截面形式和受力情況進(jìn)行和驗(yàn)算。37、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003中對(duì)承重結(jié)構(gòu)的鋼材推薦采用、鋼。38、提高鋼梁的整體穩(wěn)定性最有效的辦法之一就是設(shè)置側(cè)向支承點(diǎn)，但側(cè)向支承點(diǎn)必須設(shè)在鋼梁的翼緣。39、加勁肋可以用或做成。40、高強(qiáng)螺栓分、兩種。二、判斷題1、當(dāng)引出線的箭頭指向焊縫所在的一面時(shí)，應(yīng)將圖形符號(hào)和焊縫尺寸等標(biāo)注在水平橫線的下面。2、在搭接連接中，當(dāng)僅采用正面角焊縫時(shí)，其搭接長(zhǎng)度不得小于焊件較大厚度的 5 倍，也不得小于 25mm。3、角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度，考慮起滅弧

6、缺陷，按每條焊縫的實(shí)際長(zhǎng)度每端減去t （t連接板的較小厚度）計(jì)算。4、雙肢格構(gòu)式軸心受壓柱，實(shí)軸為y-y 軸，虛軸為 x-x 軸，應(yīng)根據(jù) 0x=y確定肢件間距離。5、殘余應(yīng)力對(duì)軸心受壓構(gòu)件弱軸的影響要比對(duì)強(qiáng)軸的影響大。6、當(dāng)引出線的箭頭指向?qū)?yīng)焊縫所在的另一面時(shí)，應(yīng)將圖形符號(hào)和焊縫尺寸等標(biāo)注在水平橫線的上面。7、對(duì)接焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度，當(dāng)未采用引弧板時(shí)，取實(shí)際長(zhǎng)度減去2hf。8、驗(yàn)算工字形截面梁的折算應(yīng)力，公式為：23 21 f ，式中、應(yīng)為驗(yàn)算截面中的最大正應(yīng)力和驗(yàn)算點(diǎn)的剪應(yīng)力。9、側(cè)面角焊縫或正面角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度不得小于8hf 或 40mm。10、中和軸是截面面積的平分軸。11、摩擦型高強(qiáng)螺栓

7、連接受剪破壞時(shí)，作用剪力超過了連接板件間的摩擦力。12、工字形截面梁受壓翼緣寬厚比限值為b1 / t15 235 / f y ，式中 b1 為翼緣板外伸寬度。;.13、當(dāng)梁受壓翼緣的自由外伸寬度與其厚度之比大于13 235/ f y 時(shí)，應(yīng)取 x=1.0。14、軸心壓桿計(jì)算時(shí)要滿足強(qiáng)度、整體穩(wěn)定和剛度（長(zhǎng)細(xì)比）的要求。15、低碳鋼和低合金鋼的區(qū)別在于碳和合金元素的含量不同。16、冷彎性能是判斷鋼材塑性變形能力及冶金質(zhì)量的綜合指標(biāo)。17、Q235D 表示屈服強(qiáng)度為 235N/mm 2， D 級(jí)，特殊鎮(zhèn)靜鋼。18、軸心壓桿的屈曲形態(tài)包括彎曲屈曲、扭轉(zhuǎn)屈曲、彎扭屈曲。三、簡(jiǎn)答題1、鋼結(jié)構(gòu)有哪些特點(diǎn)？

8、2、鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍是什么？3、結(jié)構(gòu)用鋼為何要選用塑性、韌性好的鋼材？4、延性破壞和脆性破壞的含義？5、用于鋼結(jié)構(gòu)的鋼材必須具有哪些性能？6、選擇鋼材時(shí)應(yīng)考慮哪些因素？7、等穩(wěn)定的原則是什么？8、實(shí)際工程中，梁滿足哪些要求可以不必計(jì)算梁的整體穩(wěn)定性。9、格構(gòu)式壓彎構(gòu)件為何不計(jì)算平面外的穩(wěn)定性？10、減少焊接殘余應(yīng)力和焊接殘余變形的方法？11、為了減少焊接應(yīng)力和焊接變形，設(shè)計(jì)時(shí)在構(gòu)造上要采用哪些措施？12、什么是應(yīng)力集中？13、螺栓群受扭計(jì)算時(shí)采取的假定是什么？14、影響梁整體穩(wěn)定的主要因素有哪些？15、焊縫群受扭計(jì)算時(shí)采取的假定是什么？16、簡(jiǎn)述梁?jiǎn)适дw穩(wěn)定性？17、單個(gè)抗剪螺栓的抗剪承載力

9、設(shè)計(jì)值為bd 2bN vnv4fv單個(gè)抗剪螺栓的承壓承載力設(shè)計(jì)值為Ncbdt fcb解釋式中各參數(shù)的意義。18、一個(gè)高強(qiáng)度螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值為N bnfPv0.9;.解釋式中各參數(shù)的意義。19、一矩形截面梁，截面寬度為b，截面高度為 h，該梁在彈性工作階段的最大彎矩為多少？產(chǎn)生塑性鉸時(shí)的最大彎矩為多少？截面的形狀系數(shù)是多少？20、梁整體穩(wěn)定系數(shù)的計(jì)算公式為4320Ah1 (yt1)2 235b2W4.4hf yy解釋式中各符號(hào)的意義。四、計(jì)算題1、某 8m 跨度簡(jiǎn)支梁的截面和荷重如圖所示。在距支座 2.4m 處有翼緣和腹板的拼接連接，試設(shè)計(jì)拼接的對(duì)接焊縫。已知鋼材為Q235，采用 E43

10、型焊條，手工焊，三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，施焊時(shí)采用引弧板。（ ft w185N / mm2; f vw125N / mm2 ）2、如圖所示為短橫梁與柱翼緣的連接，剪力V=450kN，e=120mm，螺栓為C 級(jí)，梁端豎板下有承托（承托承擔(dān)全部剪力）。鋼材為 Q235，螺栓為 M20（ Ae=244.8mm2 ） ftb170N / mm2 ，試計(jì)算此連接。;.3、如圖所示一焊接工字形截面柱，翼緣板為焰切邊，承受軸心壓力（包括自重）設(shè)計(jì)值為N=1100kN，柱兩端鉸接，在兩個(gè)方向的計(jì)算長(zhǎng)度分別為lox=6m和 loy=3m，鋼材為 Q235，f=215N/mm2，f y=235N/mm2， =150，截面

11、無孔洞削弱，驗(yàn)算截面是否可以安全承載？繞x 軸和 y 軸均屬 b 類截面。 =58=0.818； =59=0.813； =60=0.807。4、如圖所示牛腿板承受扭矩設(shè)計(jì)值T=60kNm，鋼材為 Q235，焊條為E43 系列，采用三面圍焊的角焊縫與柱連接，焊角尺寸 hf=8mm，驗(yàn)算此連接是否安全？ f fw =160N/mm2。5、如圖所示牛腿采用普通螺栓連接，螺栓直徑d=20mm，C 級(jí)螺栓，螺栓和構(gòu)件材料為 Q235，彎矩設(shè)計(jì)值 M=35kNm，f tb =170N/mm2，Ae=245mm2，;.驗(yàn)算此連接是否安全？6、如圖所示一鋼牛腿，承受荷載設(shè)計(jì)值V=90kN,其偏心距 e=300

12、mm，用高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接于工字形柱的翼緣上。鋼材為Q345，10.9 級(jí) M20 螺栓，噴砂后生赤銹處理接觸面。試驗(yàn)算螺栓的強(qiáng)度是否滿足要求。（ P=155 kN，0.5 ， N vb69.75kN ）7、如圖所示角鋼和節(jié)點(diǎn)板采用兩邊側(cè)焊縫連接，靜力荷載設(shè)計(jì)值N=660kN，角鋼為 2L110×10，節(jié)點(diǎn)板厚度 t=12mm，鋼材為 Q235，焊條為 E43 系列，手工焊，角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 f fw =160N/mm2。使確定所需角焊縫的焊腳尺寸hf 和實(shí)際長(zhǎng)度。;.8、試計(jì)算圖所示拉彎構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度。軸心拉力設(shè)計(jì)值N=210kN ，桿中點(diǎn)橫向集中荷載設(shè)計(jì)值F=31.2kN，

13、均為靜力荷載，鋼材Q235。 =350，x1=1.05，x2=1.2。一個(gè) 角鋼 L140×90×8 的 截 面特 征和重量 ： A=18.0cm2 ， q=14.2kg/m， Ix=366cm4 ，i x=4.5cm，zy=45mm。鋼結(jié)構(gòu)參考答案一、填空題1、承載能力極限狀態(tài)、正常使用極限狀態(tài)； 2、屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率； 3、冷彎性能； 4、角鋼、槽鋼、工字鋼、 H 型鋼； 5、熱脆、冷脆； 6、孔壁擠壓、栓桿抗剪； 7、延性變形、纖維狀； 8、伸長(zhǎng)率、收縮率； 9、韌性、冷彎性能；10、普通螺栓、高強(qiáng)度螺栓；11、0.5h0、2h0；12、直焊縫、 10tw；

14、13、疊接 、平接； 14、靴梁、隔板、肋板； 15、剪力、拉力、 剪力和拉力； 16、鋼板、熱軋型鋼、薄壁型鋼； 17、變形、平直； 18、塑性變形、冶金質(zhì)量； 19、塑性、沖擊韌性； 20、焊縫連接、螺栓連接、鉚釘連接； 21、彎曲屈曲、扭轉(zhuǎn)屈曲、彎扭屈曲； 22、縱向加勁肋、短加勁肋；23、運(yùn)輸、 V 形； 24、鉸接、剛接； 25、抗2彎強(qiáng)度、靴梁、柱身； 26、螺栓桿剪斷、孔壁擠壓、鋼板被拉斷；27、235N/mm；28、平均應(yīng)力； 29、靜力強(qiáng)度； 30、兩端大而中間小； 31、支撐加勁肋； 32、1.05 、1.2 ；33、bt td 0； 34、考慮到受力時(shí)的偏心作用；35、橫

15、向加勁肋； 36、局部壓應(yīng)力、折算應(yīng)力； 37、 Q235、 Q345、 Q390、 Q420；38、受壓翼緣； 39、鋼板、型鋼； 40、摩擦型、承壓型。二、判斷題;.1、×2、×3、×4、 5、6、×7、×8、×9、10、 11 、 12 、 13 、 14 、× 15 、×16、 17、18、三、簡(jiǎn)答題1、（1）鋼材強(qiáng)度高，塑性和韌性好； （ 2）材質(zhì)均勻，和力學(xué)計(jì)算的假定比較符合；（3）鋼結(jié)構(gòu)制造簡(jiǎn)便，施工周期短； （4）鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量輕；（5）鋼材耐腐蝕性差；（6）鋼材耐熱但不耐火。2、（1）大跨度結(jié)構(gòu)；（

16、2）重型廠房結(jié)構(gòu)；（3）受動(dòng)力荷載影響的結(jié)構(gòu)； （4）可拆卸的結(jié)構(gòu)；（ 5）高聳結(jié)構(gòu)和高層建筑；（6）容器和其他構(gòu)筑物；（ 7）輕型鋼結(jié)構(gòu)。3、塑性好則結(jié)構(gòu)破壞前變形比較明顯從而可減少脆性破壞的危險(xiǎn)性，并且塑性變形還能調(diào)整局部高峰應(yīng)力， 使之趨于平緩。 韌性好表示在動(dòng)荷載作用下破壞時(shí)要吸收較多的能量，同樣也降低脆性破壞的危險(xiǎn)程度。4、超過屈服點(diǎn)即有明顯塑性變形產(chǎn)生的構(gòu)件，當(dāng)達(dá)到抗拉強(qiáng)度時(shí)將在很大變形的情況斷裂， 稱為延性破壞。 由于破壞前有很明顯的變形， 并有較長(zhǎng)的變形持續(xù)時(shí)間，便于發(fā)現(xiàn)和補(bǔ)救。 與此相反， 當(dāng)沒有塑性變形或只有很小塑性變形時(shí)即發(fā)生的破壞，是材料的脆性破壞。5、（1）較高的強(qiáng)度

17、，即抗拉和屈服強(qiáng)度比較高；（2）足夠的變形能力，即塑性韌性好。（3）良好的加工性能。6、結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的重要性；荷載性質(zhì)；連接方法；工作條件；對(duì)于重要結(jié)構(gòu)、直接承受動(dòng)載的結(jié)構(gòu)、處于低溫條件下的結(jié)構(gòu)及焊接結(jié)構(gòu)， 應(yīng)選用質(zhì)量較高的鋼材。7、含義一：構(gòu)件繞兩個(gè)主軸的穩(wěn)定性力求一致，沒有強(qiáng)軸和弱軸之分；含義二：構(gòu)件的整體屈曲應(yīng)力與組成板件的局部屈曲應(yīng)力力求一致，即局部和整體的穩(wěn)定性一致。8、（1）有鋪板密鋪在梁的受壓翼緣上并與其牢固相連接，能阻止梁受壓翼緣的側(cè)向位移時(shí)；（ 2）H 型鋼或工字形截面簡(jiǎn)支梁受壓翼緣的自由長(zhǎng)度與其寬度之比不超過規(guī)范規(guī)定限值時(shí)； （3）箱形截面簡(jiǎn)支梁，其截面尺寸滿足特定要求時(shí)。;

18、.9、分格構(gòu)式壓彎構(gòu)件平面外的穩(wěn)定性在分肢驗(yàn)算時(shí)已得到保證。10、（1）采用合理的施焊次序；（ 2）施焊前給構(gòu)件一個(gè)和焊接變形相反的預(yù)變形，使構(gòu)件在焊接后產(chǎn)生的焊接變形與之正好抵消；（3）對(duì)于小尺寸焊件， 在施焊前預(yù)熱，或施焊后回火，可消除焊接殘余應(yīng)力。11、（1）焊接的位置要合理；（ 2）焊縫尺寸要適當(dāng)；（3）焊縫不宜過分集中；（4）應(yīng)盡量避免三向焊縫相交； （ 5）要考慮鋼板分層問題。12、答：鋼構(gòu)件在孔洞、 缺口、凹角等缺陷或截面變化處， 由于截面的突然改變，致使應(yīng)力線曲折、密集，故在孔洞邊緣或缺口尖端附近，產(chǎn)生局部高峰應(yīng)力，其余部位應(yīng)力較低，應(yīng)力分布很不均勻，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)力集中。13

19、、被連接構(gòu)件是剛性的，而螺栓則是彈性的；各螺栓繞螺栓群形心旋轉(zhuǎn)，其受力大小與其至螺栓群形心的距離成正比， 力的方向與其和螺栓群形心的連線相垂直。14、（ 1）截面剛度；（ 2）受壓翼緣的自由長(zhǎng)度；（3）支承狀況；（4）荷載的作用位置；（5）荷載類型。15、（ 1）被連接件是絕對(duì)剛性的，它有繞焊縫形心O 旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，而角焊縫本身是彈性；（2）角焊縫群上任一點(diǎn)的應(yīng)力方向垂直于該點(diǎn)與形心的連線，且應(yīng)力大小與連線長(zhǎng)度成正比。16、在梁的兩端作用有彎矩M x， Mx 為繞梁慣性矩較大主軸即x 軸的彎矩。當(dāng)Mx 較小時(shí)，梁僅在彎矩作用平面內(nèi)彎曲，但當(dāng)Mx 逐漸增加，達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，梁將突然發(fā)生側(cè)向彎曲和扭

20、轉(zhuǎn)，并喪失繼續(xù)承載的能力。 這種現(xiàn)象稱為梁?jiǎn)适дw穩(wěn)定。17、nv 受剪面數(shù)目； d螺栓桿直徑；fvb 螺栓抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；t在同一受力方向的承壓構(gòu)件的較小總厚度；fcb 螺栓承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。18、0.9抗力分項(xiàng)系數(shù)的倒數(shù)； nf一個(gè)螺栓的傳力摩擦面數(shù)目； 摩擦面的抗滑移系數(shù)； P高強(qiáng)度螺栓預(yù)拉力。19、在彈性階段的最大彎矩M eWn f ybh2f y6在塑性階段的最大彎矩M pWpn f ybh 2f y4;.M pbh2 f y / 46截面的形狀系數(shù) bh2 f y / 61.5M e420、 y 梁在側(cè)向支承點(diǎn)間對(duì)截面弱軸y-y 的長(zhǎng)細(xì)比； A梁的毛截面面積；h、t 1梁截面的全高和

21、受壓翼緣厚度； W截面最大受壓纖維的毛截面模量；fy鋼材的屈服強(qiáng)度。四、計(jì)算題1、解（ 1）距支座 2.4m 處的內(nèi)力計(jì)算（ 2）焊縫計(jì)算截面的幾何特征值計(jì)算（ 3）焊縫強(qiáng)度計(jì)算2、解：螺栓群承受的彎矩M=Ve=450×0.12=54kN ·m一個(gè)螺栓的抗拉承載力設(shè)計(jì)值為;.N tbAe ft b2.448 17010 141.62kN螺栓的最大拉力NtMy1541024040236kN Ntb41.62kNm yi22 102202302滿足要求。3、解： (1)截面特性A=2×20×1.4+20 ×0.6=68cm2Ix=(20 ×

22、;22.83-19.4 ×203)/12=6821cm4Iy=2×1.4 ×203/12=1867cm4i x6821i y186710.02cm5.24cm6868（ 2）剛度和整體穩(wěn)定驗(yàn)算l ox600x59.88 150ix10.02loy300y57.25 150iy5.240.808N1100103200.2N / mm2 <f=215N/mm2A0.80868 102滿足要求。（ 3）局部穩(wěn)定驗(yàn)算翼緣： b1976.93(100.1max )235(10 0.1 59.88) 23515.99t14f y235腹板 h020033.33(250.

23、5max )235(25 0.5 59.88)23554.94tw6f y235滿足要求。4、解：22 0.7 0.8 19.2 / 2x5.39cm0.7 0.8 2 19.2 30;.I wx0.70.830319.215226098.4cm412I wy0.70.820.70.819.2330 5.39 212219.20.70.819.25.39221529.816cm4J I wxI wy7628.216cm4TTr y6010 6150N / mm2AJ117.98376282160TTrx60106 138.1108.63N / mm2AJ76282160T2108.6232( AT)2117.9832147.81N / mm2f fw160N / mm2Af1.225、解：一個(gè)螺栓的抗拉承載力設(shè)