《鋼結構》復習題一、填空題.鋼結構的缺點耐腐蝕性差、耐熱但不耐火、在低溫下可能發生脆性斷裂。.鋼結構廣泛應用在大跨度結構、重型廠房結構、高層建筑結構、高聳結構。.鋼結構的疲勞破壞經歷三個階段是裂紋的形成、裂縫的緩慢擴展和最后迅速斷裂。.鋼材的可焊性是指在一定的焊接工藝和結構條件下，不因焊接二對鋼材材性產生較大的有害影響。.鋼結構的連接通常有焊接、鉚接和螺栓連接三種方式。6、鋼結構的優點強度高、重量輕、塑性、韌性好、材質均勻，工作可靠性高、適于機械化加工，工業化生產程度高。7、鋼結構的連接計算有對接焊縫、角焊縫、普通螺栓、高強度螺栓等8、鋼結構最適合于跨度大、高聳、重型、受動力荷載的結構。9、鋼結構中的軸心受壓構件剛度計算要求是指構件長細比不超過容許長細比，即X<lx]10、鋼結構的連接通常有焊接、鉚接和螺栓連接三種方式。二、簡答題.支撐系統有什么作用？他主要指哪些方面的計算？答：支撐構件，一般說來，屬次要構件。但支撐系統的合理布置與設計，對整個建筑物的整體作用的發揮、結構及構件穩定性的保證以及安裝架設的安全與方便等都起著重要作用。大部分支撐構件都可按最大長細比要求進行截面設計，但有一些支撐構件如柱間支撐和廠房端部傳遞山墻風荷載的屋架橫向支撐等都應按內力確定截面，同時還應滿主構件和最小尺寸要求。止匕外，凡使框架成為強支撐框架的支撐架還必須具有足夠的側傾剛度，其支撐桿的截面也需經計算確定。.試簡述設計普通鋼屋架應主要遵循什么步驟？答：設計普通鋼屋架主要遵循如下步驟：1）根據房屋用途、跨度和采用的屋面材料，選定屋架的形式為屋面坡度較平的梯形屋架、人字形平行弦屋架或為屋面坡度較大的三角形屋架，以及與支柱鉸接或剛接。同時，還應確定屋架中腹桿體系的布置形式。2）選定屋蓋體系及其支撐布置，如采用有檁屋蓋還是無檁屋蓋、屋架間距應取多大，設置哪些支撐、如何設置等。3）進行屋架的具體設計，包括：①屋架幾何尺寸及所有桿件的幾何長度的確定；②荷載計算；③內力分析及組合；④桿件截面設計；⑤雙角鋼桿件的兩角鋼間填板尺寸及數量的確定；⑥節點設計；⑦繪制施工詳圖。3、試回答實腹式普通型鋼檁條設計常可不進行整體穩定計算的條件是什么？答：（1）按常規設置有拉條的檁條（2）未設置拉條，按跨度l<5m而糙口朝向屋脊的槽鋼檁條或翼緣趾部朝向屋脊的角檁條。4、試簡述屋架節點設計步驟和原則？答：（1）布置桁架桿件時，原則上應使桿件形心線與桁架幾何軸心重合，以免桿件偏心受力；（2）很據已畫出的桿件軸線，按一定比例畫出各桿件的角輪廓線（表示角鋼外伸邊厚度的線可部按比例，僅示意畫出）；（3）根據事先計算好的各腹桿與節點的連接焊縫（包括角鋼肢背和肢尖兩者）尺寸，進行1焊縫布置并繪于圖上，而后定出節點板的外形（當為非焊接節點時，同樣，根據已計算出的各腹桿與節點板的螺栓數目，進行螺栓排列后定出節點板外形）（4）很據已有節點板的尺寸布置弦桿與節點板間的連接焊縫；（5）繪制節點大樣（比例尺為1/5-1/10），確定每一節點上都需表明的尺寸，為今后繪制施工詳圖時提供必要的數據（對簡單的節點，可部繪大樣，而由計算得到所需尺寸）。三、計算題1.圖1所示為承受軸力的角鋼構件的節點角焊縫連接。構件重心至角鋼背的距離［=38.2mm。鋼材為Q235-B鋼，手工焊，E43型焊條。構件承受由靜力荷載產生的軸心拉力設計值N=1100kN。三面圍焊。試設計此焊縫連接。圖1解：為使構件重心線通過焊縫的形心，應按下列步驟求解。一、 角焊縫的焊腳尺寸hf最大h<t-（1~2）mm=10-2=8mm（角鋼趾部與端部）最小h>1.5%:t=1.5v,16=6mm采用h廠8mm，滿足上述要求（見規范第8.2.7條）二、構件端部正面角焊縫所能承受的力角焊縫強度設計值為f;=160N/mm2（附表1.2）角鋼背部側面角焊縫長度對點2求力矩，由ZM2=0得所需角鋼背部側面角焊縫的計算長度l1<60hf=60x8=480mm,lJ8hf=8x8=64mm，滿足構造要求。實際長度l=l+h=361+8=369mm，用370mm。角鋼趾部側面角焊縫長度對點1求力矩，由ZM1=0,得（或N2=N-N1-N3=1100-646.7-306=147.3kN）。所需角鋼趾部側面角焊縫的計算長度l2<60hf=480mm,l2>8hf=64mm，滿足構造要求。實際長度l=l+h=82.2+8=90.2mm，用90mm（或100mm）.驗算圖2中所示軸心受拉雙拼接板的連接。已知：鋼材為Q345,采用8.8級高強度摩擦型螺栓連接，螺栓直徑M22,構件接觸面采用噴砂處理。此連接承受的設計荷載為N=1550kN。圖2解:構件接觸面抗滑移系數R=0.50；8.8級M22螺栓的預拉力P=150kN，螺栓孔徑取d0=24mm。Q345鋼板強度設計值f=295N/mm2。2

一個螺栓的抗剪承載力螺栓受力鋼板在1-1截面處受力1-1處凈截面面積A=t（b一nd）=2.0x（34一4x2.4）=48.8cm2連接滿足要求。.設計某軸心受壓柱的焊接箱形截面尺寸，柱截面無削弱。已知柱高6m，兩端鉸接，承受的軸心壓力設計值N=6000Kn（包括柱神等構造自重），鋼材用Q235-B鋼。圖3解：計算長度l=l=6m焊接箱形截面構件對X軸和y軸屈曲均屬b類截面一、初選截面假設長細比九二30，查表得①=0.936。需要6000X需要6000X1030.936x215x10-2=298.2cm2按表得i=0.39h和i=0.39b。需要b=y需要b=y—0.39=山013mm0.39取b=500mm0x252<982210” =14.9mm， t=16mm500L山L山=513mm0.390.39取h=460mm

w取t=16mm

wt=(A-2bt)/2_(298x22-0x2x500J,5)/0取t=16mm

ww選用的截面尺寸如圖所示。面積A=2x50x1.6-x461.=6c痢7.2慣性矩回轉半徑截面深度與柱高度之比=—=—。60012二、截面驗算1.剛度和整體穩定性口=150，可由X=maxh,X}=30.8，查表得①=0.933=209.3N/mm2=209.3N/mm2<f=215N/mm2,西―0.933x307.2x102.局部穩定性翼緣板b50a16°一.17^35-0= =30.3<40—=,4可TOC\o"1-5"\h\zt16 7235腹板h460 2352= =28.8V40—=，4可t16 235因截面無削弱，不必計算強度。所選截面合適。.圖6.2.1所示某焊接工字形截面簡支板梁的跨度及荷載。跨度L=10.8m側向支承點的間距l=3.6m1梁承受靜力集中荷載，作用在梁的上翼緣，其中永久荷載標準值PGK=300kN可變荷載標準值PQK=500kN梁自重標準值qk=2.7kN/m鋼材Q235-B?F梁的撓度v<L/400由于缺少厚鋼板，采用雙層翼緣板，已知梁截面如圖4所示。要求進行梁截面的驗算。圖4解：一、截面幾何特性外層翼緣板截斷后的截面幾何特性：二、內力計算.荷載的標準值.荷載的設計值.最大彎矩標準值和設計值TOC\o"1-5"\h\z標準值M=PL+1qL=800x3.6+1x2.7x10.82=2919kNmxkk3 8k 8設計值M=PL+1qL=1060x3.6+1x3.24x10.82=3863kNmx38 85.最大剪力設計值三、整體穩定的驗算L=3.6x102=9.5<16故可不必驗算。% 380四、抗彎強度的驗算M3863x106l= =205.6N/mm2<f=215N/mm2,可yW1.05x17898x103 」xx五、抗剪強度的驗算最大剪力發生在梁端，該處截面只保留內層翼緣板，4VS 1077.5X103X6755x103t=-xi= =86.8N/mm2<f=125N/mm2，可It 838204x104x10 vx1w（五）一某簡支鋼梁，跨度l=12m,截面如圖一所示，鋼材為Q235-B鋼，抗彎強度設計值f=215N/mm2,承受均布靜力荷載設計值q=69KN/m.設梁有足夠的側向支承，不會使梁側扭區曲，因截面抗彎強度控制。今因鋼板長度不夠，擬對其腹板在跨度方向離支座為X處設置工廠焊接的對接焊縫（如圖一a所示）焊接質量等級為三級，手工焊，E43型焊條。試根據焊縫的強度，求該拼接焊縫的位置X。圖一（a）簡支梁；（b）截面尺寸；（c）彎曲正應力圖（六）某三角形鋼屋架的一受拉腹桿，長l=2309mm,軸心拉力的設計值N=31.7KN。鋼材用Q235-B鋼，構件截面無削弱。試選擇此構件的截面。（七）如圖所示，以焊接工字形軸心受壓柱的截面，承受的軸心壓力設計值N=4500KN（包括柱的自重）計算長度l0=7m,l=3.5m,（柱子中點在x方向有一側向支承）。翼緣鋼板為火焰割邊，每塊翼緣板上設有兩個直徑￡=24mm的螺栓孔。鋼板為Q235-B鋼。試驗算此柱截面。（八）某焊接工字形等截面簡支梁，跨度l=15m,在支座及跨中三分點處各有一水平側向支承，截面如圖所示，鋼材Q345鋼，fy=345N/mm2。承受均布永久荷載標準值為12.5KN/m,均布可變荷載標準值為27.5KN/m,均作用在梁的上翼緣板。求此梁的整體穩定系數并驗算梁的整體穩定性。一、 梁截面幾何特性截面面積A=2X30X1.4+110X0.8=172cm2慣性矩I=1/12X（30X112.83-29.2X1103）=349356cm4Ix=2X1/12X1.4X303=6300cm3川石小昔旦:2Ix2x349356「截面模量W= = =6194cm3xh112.8回轉半徑i1；fy/A=、6300/172=6.05cm

y梁在側向支承點間對弱軸冷的長細比k=2=割3=82.6Zy6.052="茅=16.7>13(附表1.15)b\o(J需驗算梁的整體穩定性。二、求整體穩定系數處雙軸對稱焊接工字形梁的整體穩定系數為4320記 Wb=￡b*2235義荻=1.3874320172X112.8 2235義荻=1.387分0―甌不一H94—VU.4X112.8查附表1.16項次8,得自=L20,件=自供o=1?20X1.387=1.664>0.6需用w'b代替pdb=l.07一2坦=1.07一會普=0.901Y 物 1.664三、梁的最大彎矩及整體穩定驗算Mx=jX(l.2X12.5+1.4X27.5)X152T