钢结构复习题

1 钢结构钢结构 复习题复习题 一 填空题 1 钢结构的缺点耐腐蚀性差 耐热但不耐火 在低温下可能发生脆性断裂 2 钢结构广泛应用在大跨度结构 重型厂房结构 高层建筑结构 高耸结构 3 钢结构的疲劳破坏经历三个阶段是裂纹的形成 裂缝的缓慢扩展和最后迅速 断裂 4 钢材的可焊性是指在一定的焊接工艺和结构条件下 不因焊接二对钢材材性 产生较大的有害影响 5 钢结构的连接通常有焊接 铆接和螺栓连接三种方式 6 钢结构的优点强度高 重量轻 塑性 韧性好 材质均匀 工作可靠性高 适于机械化加工 工业化生产程度高 7 钢结构的连接计算有 对接焊缝 角焊缝 普通螺栓 高强度螺栓等 8 钢结构最适合于跨度大 高耸 重型 受动力荷载的结构 9 钢结构中的轴心受压构件刚度计算要求是指 构件长细比不超过容许长细比 即 10 钢结构的连接通常有焊接 铆接和螺栓连接三种方式 二 简答题 1 支撑系统有什么作用 他主要指哪些方面的计算 答 支撑构件 一般说来 属次要构件 但支撑系统的合理布置与设计 对 整个 建筑物的整体作用的发挥 结构及构件稳定性的保证以及安装架设的安全 与方便等都起着重要作用 大部分支撑构件都可按最大长细比要求进行截面设 计 但有一些支撑构件如柱间支撑和厂房端部传递山墙风荷载的屋架横向支撑 等都应按内力确定截面 同时还应满主构件和最小尺寸要求 此外 凡使框架 成为强支撑框架的支撑架还必须具有足够的侧倾刚度 其支撑杆的截面也需经 计算确定 2 试简述设计普通钢屋架应主要遵循什么步骤 答 设计普通钢屋架主要遵循如下步骤 1 根据房屋用途 跨度和采用的屋面材料 选定屋架的形式为屋面坡度较平的 梯形屋架 人字形平行弦屋架或为屋面坡度较大的三角形屋架 以及与支柱 铰接或刚接 同时 还应确定屋架中腹杆体系的布置形式 2 选定屋盖体系及其支撑布置 如采用有檩屋盖还是无檩屋盖 屋架间距应取 多大 设置哪些支撑 如何设置等 3 进行屋架的具体设计 包括 屋架几何尺寸及所有杆件的几何长度的确定 荷载计算 内力分析及组合 杆件截面设计 双角钢杆件的两角钢间填板尺寸及数量的确定 节点设计 绘制施工详图 2 3 试回答实腹式普通型钢檩条设计常可不进行整体稳定计算的条件是 什么 答 1 按常规设置有拉条的檩条 2 未设置拉条 按跨度 l 5m 而糙口朝向屋脊的槽钢檩条或翼缘 趾部朝向屋脊的角檩条 4 试简述屋架节点设计步骤和原则 答 1 布置桁架杆件时 原则上应使杆件形心线与桁架几何轴心重 合 以免杆件偏心受力 2 很据已画出的杆件轴线 按一定比例画出各杆件的角轮廓线 表示 角钢外伸边厚度的线可部按比例 仅示意画出 3 根据事先计算好的各腹杆与节点的连接焊缝 包括角钢肢背和肢尖 两者 尺寸 进行焊缝布置并绘于图上 而后定出节点板的外形 当为非焊接节点时 同样 根据已计算出的各腹杆与节点板的螺 栓数目 进行螺栓排列后定出节点板外形 4 很据已有节点板的尺寸布置弦杆与节点板间的连接焊缝 5 绘制节点大样 比例尺为 1 5 1 10 确定每一节点上都需表明的尺 寸 为今后绘制施工详图时提供必要的数据 对简单的节点 可部 绘大样 而由计算得到所需尺寸 三 计算题 1 图 1 所示为承受轴力的角钢构件的节点角焊缝连接 构件重心至角钢背的距 离 钢材为 Q235 B 钢 手工焊 E43 型焊条 构件承受由静力 1 38 2emm 荷载产生的轴心拉力设计值 N 1100kN 三面围焊 试设计此焊缝连接 图 1 解 为使构件重心线通过焊缝的形心 应按下列步骤求解 一 角焊缝的焊脚尺寸 f h 最大 角钢趾部与端部 1 2 1028 f htmmmm 最小 max 1 51 5 166 f htmm 采用 满足上述要求 见规范第 8 2 7 条 8 f hmm 二 构件端部正面角焊缝所能承受的力 3 角焊缝强度设计值为 附表 1 2 2 160 w f fN mm 3 33 0 70 7 82 1401 22 160 10306 w fwff NhlfkN 三 角钢背部侧面角焊缝长度 对点 2 求力矩 由得 2 0M 2 13 2 e b N bNN 32 1 2 Ne NN b 14038 2 11003601100 0 727 153646 7 140 kN 所需角钢背部侧面角焊缝的计算长度 3 1 1 646 7 10 361 0 72 0 7 8 160 w w ff N lmm h f 满足构造要求 1 6060 8480 wf lhmm 1 88 864 wf lhmm 实际长度 用 370mm 11 361 8369 wf llhmm 四 角钢趾部侧面角焊缝长度 对点 1 求力矩 由 得 1 0M 31 2 2 Ne NN b 38 2306 11001100 0 273 153147 3 1402 kN 或 213 1100646 7306147 3NNNNkN 所需角钢趾部侧面角焊缝的计算长度 3 2 2 147 3 10 82 2 0 72 0 7 8 160 w w ff N lmm h f 满足构造要求 2 60480 wf lhmm 2 864 wf lhmm 实际长度 用 90mm 或 100mm 22 82 2890 2 wf llhmm 2 验算图 2 中所示轴心受拉双拼接板的连接 已知 钢材为 Q345 采用 8 8 级高强度摩擦型螺栓连接 螺栓直径 M22 构件接触面采用喷砂处理 此连 4 接承受的设计荷载为 N 1550kN 图 2 解 构件接触面抗滑移系数 8 8 级 M22 螺栓的预拉力 P 150kN 0 50 螺栓孔径取 Q345 钢板强度设计值 0 24dmm 2 295 fN mm 一个螺栓的抗剪承载力 0 90 9 2 0 5 150135 b vf NnPkN 螺栓受力 1550 12129 17135 b vv NN nkNNkN 钢板在 1 1 截面处受力 1 1550 0 515500 541291 7 12 N NNnkN n 1 1 处净截面面积 2 10 2 0 344 2 4 48 8 n At bn dcm 22 1291 7 10264 7 295 48 8 n n N N mmfN mm A 连接满足要求 3 设计某轴心受压柱的焊接箱形截面尺寸 柱截面无削弱 已知柱高 6m 两 端铰接 承受的轴心压力设计值 N 6000Kn 包括柱神等构造自重 钢材 用 Q235 B 钢 5 图 3 解 计算长度6 oxoy llm 焊接箱形截面构件对轴和轴屈曲均属 b 类截面xy 一 初选截面 假设长细比 查表得 30 0 936 需要 3 22 6000 10 10298 2 0 936 215 N Acm f 2 6 10 20 30 xy iicm 按表得和 0 39 x ih 0 39 y ib 需要 取 20 10 513 0 390 39 y i bmm 500bmm 取 2 0 250 25 298 2 10 14 91 500 A tmm b 16tmm 取 20 10 513 0 39 0 39 x i hmm 460 w hmm 取 2 2 2 298 2 102 500 16 2 15 02 460 w w Abt tmm h 16 w tmm 选用的截面尺寸如图所示 面积 2 2 50 1 62 46 1 6307 2Acm 惯性矩 334 1 50 49 246 8 46 116621 12 x Icm 6 334 1 49 2 5046 46 8 119571 12 y Icm 回转半径 116621 19 48 307 2 x x I icm A 119571 19 73 307 2 y y I icm A 截面深度与柱高度之比 501 60012 二 截面验算 1 刚度和整体稳定性 600 30 8 19 48 ox x x l i 可 150 600 30 4 19 73 oy y y l i 由 查表得 max 30 8 xy 0 933 可 3 22 2 6000 10 209 3 215 0 933 307 2 10 N N mmfN mm A 3 局部稳定性 翼缘板 可 0 500 16235 30 34040 16235 b t 腹板 可 0 460235 28 84040 16235 w h t 因截面无削弱 不必计算强度 所选截面合适 4 图 6 2 1 所示某焊接工字形截面简支板梁的跨度及荷载 跨度 L 10 8m 侧向支承点的间距 1 3 6lm 梁承受静力集中荷载 作用在梁的上翼缘 其中永久荷载标准值 300 GK PkN 7 可变荷载标准值 500 QK PkN 梁自重标准值 钢材 Q235 B F 2 7 k qkN m 梁的挠度 max 400vL 由于缺少厚钢板 采用双层翼缘板 已知梁截面如图 4 所示 要求进行梁截面的验算 图 4 解 一 截面几何特性 2 2 32 1 438 1 6 140 1 0351 2Acm 22 1 1 0 1402 32 1 4 70 1 60 7 2 38 1 6 700 8 12 x I 4 2286674683656095371306569cm 3 1306569 17898 73 x Wcm 334 11 2 1 4 321 6 38 22278 1212 y Icm 22278 7 96 351 2 y y I icm A 1 360 45 2 7 96 y y l i 2 1 32 1 4 70 160 7 38 1 6 700 8 1 0 70 2 x S 2 3239430524509994cm 外层翼缘板截断后的截面几何特性 4 1 228667609537838204 x Icm 8 1 838204 11707 70 1 6 x W 3 1 430524506755 x Scm 二 内力计算 1 荷载的标准值 300500800 k PkN 2 7 k qkN m 2 荷载的设计值 1 2 300 1 4 5001060PkN 1 2 2 73 24 qkN m 4 最大弯矩标准值和设计值 标准值 22 11 800 3 62 7 10 82919 388 xkkk L MPq LkN m A 设计值 22 11 1060 3 63 24 10 83863 388 x L MPqLkN m A 5 最大剪力设计值 2 max 11 10603 24 10 81077 5 22 VVPqLkN 三 整体稳定的验算 故可不必验算 2 1 1 3 6 10 9 516 380 l b 四 抗弯强度的验算 可 6 22 3 3863 10 205 6 215 1 05 17898 10 x xx M N mmfN mm W 五 抗剪强度的验算 最大剪力发生在梁端 该处截面只保留内层翼缘板 可 33 22 1 4 1 1077 5 106755 10 86 8 125 838204 1010 x v xw VS N mmfN mm I t 五 一某简支钢梁 跨度 l 12m 截面如图一所示 钢材为 Q235 B 钢 抗弯强度设计值 f 215N 2 承受均布静力荷载设计值 q 69KN m 设梁有足够 的侧向支承 不会使梁侧扭区曲 因截面抗弯强度控制 今因钢板长度不够 拟对其腹板在跨度方向离支座为 X 处设置工厂焊接的对接焊缝 如图一 a 所示 焊接质量等级为三级 手工焊 E43 型焊条 试根据焊缝的强度 求该拼接焊 缝的位置 x 9 图一 a 简支梁 b 截面尺寸 c 弯曲正应力图 六 某三角形钢屋架的一受拉腹杆 长 l 2309mm 轴心拉力的设计值 N 31 7KN 钢材用 Q235 B 钢 构件截面无削弱 试选择此构件的截面 10 七 如图所示 以焊接工字形轴心受压柱的截面 承受的轴心压力设计值 N 4500KN 包括柱的自重 计算长度 l0 x 7m loy 3 5m 柱子中点在 x 方向有一 侧向支承 翼缘钢板为火焰割边 每块翼缘板上设有两个直径 d0 24mm 的螺 栓孔 钢板为 Q235 B 钢 试验算此柱截面 11 八 某焊接工字形等截面简支梁 跨度 l 15m 在支座及跨中三分点处各有 一水平侧向支承 截面如图所示