钢结构设计作业.docx

钢结构作业第六组成员：李燊，季敏，陆龙龙思考题：5-9试述吊车梁的荷载计算和内力分析？作用在吊车梁上的荷载有：吊车竖向荷载、吊车横向水平荷载、吊车纵向水平荷载、制动梁或制动桁架的平台板上的荷载以及可能传递的屋面或墙架荷载（一） 吊车竖向荷载 竖向轮压动力系数，对轻、中级工作制的软钩吊车，对重级工作制的软钩吊车、硬钩吊车和其他特种吊车可变荷载分项系数，一般取吊车每个车轮的最大轮压，对于各类标准吊车，可在吊车规格中查的，厂家定型产品可在产品介绍中查找，对于非标准吊车，最大轮压计算吊车梁的竖向荷载时，对作用于吊车梁上的走道荷载、积灰荷载、轨道、制动结构、支撑和梁的自重等，可近似的简化为轮压诚意荷载增大系数（二） 吊车横向水平荷载吊车横向水平荷载由吊车横向制动引起，其值计算用下式吊车的横向水平制动力，可按横行小车重量与额定最大起重量之和百分数采用，荷载等分作用在吊车架两边轨道，并由各轮平均传至轨顶，方向与轨道垂直，并考虑正反两个方向。（三） 吊车纵向水平荷载吊车纵向水平荷载由吊车纵向制动产生，按下式计算 纵向水平制动力的作用点位于制动轮与轨道的接触点，方向与轨道一致。（四） 制动梁或制动桁架的平台板上的竖向荷载吊车梁走道上的活荷载一般可取2000N/m2,或按工艺资料取用。制动梁或走道板上的积灰荷载则近似取值：平炉车间为500 N/m2，转炉车间为1000 N/m2，出铁场为1000 N/m2（五） 当吊车梁与辅助桁架还承受屋盖或墙架的荷载时，应该实际情况计算当几台吊车共同作用时，各吊车的荷载均同时达到额定最大起重量，且小车在桥架上的位置，大车在承重结构上的位置，均同时使结构处于最不利状态时，此时将对结构产生最大效应，但这种状态出现的概率很小，组在规范规定计算横向框架时，多台吊车的竖向荷载和水平荷载的标准值应乘以下标的荷载折减系数当考虑多台吊车竖向荷载的组合时，对一层吊车的单跨厂房的每个正想框架，参与组合的吊车不多于两台，对一层吊车的多跨厂房的每个横向框架，不多于四台当考虑多台吊车的水平荷载的组合时，对单跨或多跨厂房的每个横向框架，参与组合的吊车台数不应多于两台，对于多层吊车的单跨或多跨厂房的每个横向框架，参与组合的吊车台数及荷载的折减系数应按实际情况考虑。从上表中得到各项计算力及吊车台数后，即可进行吊车梁及制动结构的分析，竖向荷载全部由吊车梁承受，横向水平制动力由制动结构承受，纵向水平制动力由吊车梁支座处下翼缘与柱子的连接来承受，并传递到专门设置的柱间下部支撑中，引起的轴向力和偏心力可忽略不计，吊车梁的上翼缘同时也是制动梁的翼缘或制动桁架的弦杆，因此吊车梁的上翼缘需考虑竖向和水平荷载共同作用产生的效应在选择和验算吊车梁的截面前，必须找出吊车梁的绝对最大弯矩和最大剪力，及相同轮位下制动结构的弯矩和剪力。竖向轮压是若干个保持一定的移动集中荷载，当车轮移动，在吊车梁上引起的最大弯矩的数值和位置就会改变，因此需首先用力学方法确定使吊车梁产生最大内力的吊车轮压所在位置，即“最不利轮位”，然后分别计算吊车梁的最大弯矩和剪力，当起重量较大时，吊车车轮较多，且常考虑两台吊车同时工作，因此不利轮位可能有几种情况，分别按这几种不利情况求出相应的弯矩和剪力。从而求得吊车梁的绝对最大弯矩和最大剪力，以及相同轮位下制动结构的弯矩和剪力。下图a.b表示了吊车梁上的四个或两个轮压时使吊车梁产生绝对最大弯矩的最不利轮位5-10吊车梁与一般梁的构造和计算有何异同？吊车梁的合理构造设计应力集中是造成疲劳破坏的主要原因，因而应特别关注吊车梁的细部构造设计。焊接组合吊车梁的翼缘宜用一层钢板，当采用两层钢板时，外层钢板宜沿梁通长设置，并应在设计和施工中采取措施使上翼缘两层钢板紧密接触。吊车梁的翼缘板或腹板的焊接拼接应采用加引弧板和引出板的焊透对接焊缝，引弧板和引出板割去处应予打磨平整。焊接吊车梁和焊接吊车桁架的工地整段拼接应采用焊接或高强螺栓的摩擦型连接。吊车梁横向加劲肋的宽度不宜小于90mm。在支座处的横向加劲肋应在腹板两侧成对布置，并与梁上下翼缘刨平顶紧。中间横向加劲肋的上端应与梁的上翼缘刨平顶紧，在重级工作制吊车梁中，中间横向加劲肋亦应在腹板两侧成对布置，而中、轻级工作制吊车梁则可单侧设置或两侧错开设置。在焊接吊车梁中，横向加劲肋（含短加劲肋）不得与受拉翼缘相焊，但可与受压翼缘焊接，端加劲肋可与梁上下翼缘相焊，中间横向加劲肋的下端宜在距受拉下翼缘50100mm处断开，其与腹板的连接焊缝不宜在肋下端起落弧。当吊车梁受拉翼缘与支撑相连时，不宜采用焊接连接。重级工作制吊车梁中，上翼缘与柱或制动桁架传递水平力的连接宜采用高强度螺栓的磨擦型连接，而上翼缘与制动梁的连接，可采用高强度螺栓摩擦型连接或焊缝连接。在什么情况下才考虑加吊车制动结构？中级工作制吊车梁是不是不用加吊车制动结构？一、首先了解一下吊车制动结构的作用：（1）提高吊车梁的整体稳定性（2）加强吊车梁上翼缘。也就是说，制动结构对吊车梁的整体稳定起非常有利的作用，对吊车梁上翼缘也起很大的加强作用。二、了解了吊车制动结构的作用，就知道什么情况下该加制动结构什么情况下可以不加了：（1）一般情况，吊车梁的整体稳定在不加制动结构难以控制、或者即使控制好了但上翼缘需做得较厚、宽时，就可以考虑加吊车制动结构。（2）吊车梁跨度较大时（比如超过9米），也应在构造上设置吊车制动结构。三、加不加吊车制动结构跟吊车的工作制无关。一般中级50T的，柱距大于6M的可考虑加制动，这样对上翼缘，整体稳定性都有比较好的控制，不然梁要加得比较高，和上翼缘加得很宽才能保证。再都制动有制动梁与制动桁架之分具体用那一种都有说明。1.钢结构规范8.5.9规定当吊车桁架和重级工作制吊车跨度大于或等于12m，或轻、中级工作制吊车梁跨度大于或等于18m时，宜设置辅助桁架和水平支撑系统。2.吊车制动结构的作用通过加强吊车梁上翼缘提高吊车梁的整体刚度和抗扭性能。有时，吊车吨位虽不大，跨度也不是很大，但很高，须设检修马道时，可以考虑将马道和吊车制动系统合一。具体什么情况设制动结构，应具体分析，吨位大，跨度大时设制动结构较合理，但并不是说跨度小，吨位小就一定不设。吊车梁端部与柱的连接构造应设法减少由于吊车梁弯曲变形而在连接处产生的附加应力。吊车梁的受拉翼缘边缘，宜为轧制边或自动气割边，当用手工气割或剪切机切割时，应沿全长刨边。吊车梁的受拉翼缘上下不得焊接悬挂设备的零件，并不宜在该处打火或焊接夹具。一般梁一般承受均布荷载，而吊车梁因吊车在其上运动，所以承受来自三个方向的动力荷载（竖向荷载、横向荷载、沿吊车梁纵向方向的水平荷载）和吊车的自重。一般量和吊车梁都要进行强度验算、刚度验算，局部验算和整体稳定性验算，而吊车梁还需要进行疲劳验算。5-11重级工作制吊车梁的疲劳问题如何计算？对重级工作制吊车梁和重级、中级工作制吊车桁架，还应验算其疲劳强度，验算疲劳强度时只考虑一台荷载最大的吊车标准荷载，并不计动力系数。对梁受拉翼缘与腹板的连接焊缝及其附近的主体金属按下式验算疲劳强度：疲劳验算处截面的最大弯矩疲劳验算处截面的最小弯矩对x轴的净截面惯性矩y-中和轴到验算点的距离在重级工作制吊车梁的受拉翼缘上，应尽可能不打洞，不焊接附加零件。否则，在梁跨度中的受拉翼缘上应按上式验算舍友铆钉，螺栓孔及虚孔处主体金属的疲劳应力幅。在腹板受拉区的横向加劲肋端部处，同时受较大的正应力及剪应力作用，且存在较大的残余应力。由于该处y值较小，所以应力幅亦小，但它属于4类或5类连接，容许应力幅也较小，故需按下式验算主体金属的疲劳应力幅：其中y为腹板受拉区的横向加劲肋端部处到中和轴的距离6-1 为什么木钱轻钢结构单层厂房基本取代了传统的钢筋混凝土结构单层工业厂房？试从工程造价、工期等方面分析其原因。答：钢结构加工可实现机械化、自动化，因而劳动生产率大为提高。在劳动力价格不断升高的时代，钢结构的优越化也日益明显。另外，因为钢结构在工厂加工基本不占施工现场的时间和空间，所以，对于整个工程建设，采用钢结构也可以大大缩短工期，提高施工效率。6-2大型钢结构电视塔的底层塔柱用锚栓固定在钢筋混凝土基础上。锚栓埋设时定位精度要求是按钢结构的施工精度还是按钢筋混凝土结构的施工精度？或者另外制定标准？为什么？答：单层大跨度、大起重、重级工作制钢结构厂房和大型钢结构塔柱脚锚栓预埋施工，精度要求高，定位允许偏差为5mm,标高允许偏差为0.00+30mm,其锚栓直径大，自重重，在施工过程中必须做好锚栓预埋施工过程各工序的质量控制。采用专门的定位钢模版和角钢将柱脚锚栓组装起来形成一个整体，使一个承台内锚栓定位不会产生偏移。同时在混凝土浇筑过程中采用正确的振捣方式和全站仪跟踪监测，保证柱脚锚栓的预埋精度，提高安装速度。6-3钢材的含碳量高对提高钢材的强度有什么帮助，但是含碳量过高时对钢结构施工有何不利影响？对钢结构抗疲劳、冲击韧性等有什么不利影响？答：碳是形成钢材强度的主要成分，随着含碳量的提高，钢的强度逐渐增高，而塑性和韧性下降，冷弯性能、焊接性能和抗锈蚀性能也变恶劣。含碳量超过0.3%时，钢材的抗拉强度很高，但却没有明显的屈服点，且塑性很小。含碳量超过0.2%时，钢材的焊接性能将开始恶化。因此，规范推荐的钢材，含碳量均不超过0.22%,对于焊接结构则严格控制在0.2%以内。6-4对于大口径热扩无缝钢管，冶金部标准规定其管壁厚度误差在20%之内均为合格。若此合格钢管作为钢结构主要构件是否符合结构受力要求？能否采用？答：大口径厚壁无缝钢管是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管，然后经热轧制成。大口径厚壁无缝钢管在我国钢管业中具有重要的地位。据不完全统计，我国现有无缝管生产企业约240多家，大口径厚壁无缝钢管机组约250多套，大口径的厚壁无缝钢管主要是以它的钢管的外部口径来说的，一般外径在325毫米以上的我们都称为大口径钢管，厚壁，一般壁厚在20毫米以上。壁厚的偏差直接影响了钢管的使用范围。6-5钢结构的放样是否完全按照设计图的尺寸进行？放样是整个钢结构制作工艺中的第一道工序,也是相当关键的一道工序,对于一些较复杂的钢结构,这道工序是钢结构工程成败的关键.放样主要包括以下内容:核对图纸的安装尺寸和孔距，以1:1的大样放出节点，;核对各部分的尺寸，,制作样板和样杆作为下料弯制铣刨制孔等加工的依据.做法:按1:1在样板台上弹出大样.当大样尺寸过大时,可分段弹出;对一些三角形的构件,如果只对其节点有要求,则可以缩小比例弹出,但必须注意其精度,放样弹出的十字基准线,二线必须垂直,然后据此十字线逐一划出其他各个点及线,并在节点旁注上尺寸,以备复查及检验.6-6钢材热加工的适宜温度是多少?热加工终止温度是多少？如何保证大型热加工件热加工温度的均匀？将钢锭或钢坯加热至一定温度时，钢的结构将完全转化为奥氏体状态，奥氏体是碳溶入面心立方晶格的铁的固溶体，虽然含碳量很高，但其强度较低，塑性较好，便于塑性变形。因此钢材的轧制或锻造等热加工，经常选择在形成奥氏体时的适当温度范围内进行。选择原则是开始热加工时的温度不得过高，以免钢材氧化严重，而终止热加工的温度也不能过低，以免钢材塑性差，引发裂纹。一般开轧和锻压温度控制在11501300.下表为常用钢的临界温度、热加工及热处理工艺参数牌号临界温度/热加工温度/退火正火高温回火淬火回火Ac1Ac3Ms加热始锻温度/冷却方式硬度HBS温度/冷却方式硬度HBS温度/硬度HBS温度/冷却方式硬度HBS各种不同温度回火后的硬度值（HRC)Ar1ArsMf终锻1502003004005005506006503572480235011901210850880炉冷187850870空冷187680720860水50494843352622206807741908004572478033011801200800840炉冷197850870空冷217680720840水5958555041332622682751508005072576030011801200820840炉冷229820870空冷229680720830水5958555041332622690720508005572777411801200770810炉冷229810860空冷255680720229820水6360565045343024216907558006072776626511801200800820炉冷229800820空冷255680720820水636056504534302421690743-2080035SiMn75083033012201200850870炉冷229880920空冷680720229880900油55555349403127232064585040Cr74378235580035CrMo75580037111501220820840炉冷2298320880空冷241286680720250850油55555351433432282469575085042CrMo7307803601150820840炉冷241850880空冷680720217840油55555453464038353185038CrMoAl7608853601130118010501150840870炉冷229930970空冷700720229940油5656555145393531286757409006-7如何加工焊边的V形坡口？有几种方法？答：V形坡口是最常用的坡口形式。这种坡口便于加工，焊接时为单面焊，不用翻转焊件，但焊后焊件容易产生变形，常用于中厚板对接焊缝的焊接。坡口的加工 焊件坡口的加工方法，可根据焊接构件的尺寸、形状与本单位加工条件选用。一般有以下几种方法：(1)剪切。对于采用I形接头的较薄钢板，可用剪板机剪切。(2)刨削与车削。对有角度要求的坡口，可以在钢板下料后，采用刨床或刨边机对钢板边缘进行刨削；对圆形工件或管子开坡口，可以采用车床或管子坡口机、电动车管机等对其边缘进行车削。采用刨削与车削方法可加工各种形式的坡口。(3)铲削。用风铲铲坡口或挑焊根。 (4)氧乙炔焰切割。这是应用较广的坡口加工方法，采用此方法可得到直线形与曲线形的任何角度的各类型坡口，通常有手工切割、半自动切割及自动切割三种。手工切割的边缘尺寸及角度不太平整，应尽量采用自动切割和半自动切割。(5)碳弧气刨。利用碳弧气刨枪对焊件坡口加工或挑焊根，与风铲相比，能改善劳动条件且效率较高，特别是在开U形坡口时更为显著。缺点是要用直流电源，刨割时烟雾大，应注意通风。对已加工好的坡口边缘上的油、锈、水垢等污物，焊前应清除掉，以利于焊接并获得质最较好的焊缝，清理时可根据污物种类及具体条件选用钢丝刷、电动或风动钢丝刷轮、气焊火焰、铲刀、锉刀等，有时要用除油剂(汽油、丙酬、四氯化碳等)清洗。6-8一个较复杂的电梯井道要在工厂试装，应采用何种预总装方法？答：吊装过程：测量定位-固定连接件-校正-吊装钢柱-钢柱校正-钢柱固定-钢梁吊装-钢梁固定-校正-最终固定钢柱和钢梁的连接方式为：腹板使用双侧夹板及高强螺栓固定，大型钢构件在吊装提升过程中要控制好其稳定性，以防止揽锚设施松紧不一致。6.钢结构高空拼装时，螺栓锚孔不对中时不得强力对孔作业影响安装质量。6-9弧度不规则的较长焊缝在工厂施焊，用何种焊接方法最为合理？答：采用气体保护焊，该施焊方法是利用二氧化碳或其他惰性气体作为保护介质的一种电弧熔焊方法，它直接依靠保护气体在电弧周围形成局部的保护层，以防止有害气体的侵入并保证了焊接过程的稳定性。气体保护焊的焊缝熔化区没有熔渣，焊工能清楚地看到焊缝形成的过程，由于保护气体是喷射的，有助于熔滴的过渡，又由于热量集中，焊接速度快，焊件熔深大，故形成的焊缝的强度比手工电弧焊高，塑性和抗腐蚀性好，适用于全位置的焊接。6-10对于现场整体起板安装的石油化工钢塔，处于强腐蚀环境下，若要长效防腐蚀，用何种方法为宜？采用热侵锌的方法防腐蚀，此方法是将除锈后的钢构件浸入600高温融化的锌液中，使钢构件表面附着锌层，锌层厚度对5mm以下的薄板不得小于65um,对厚板不小于86 um，从而起到防腐蚀的目的，这种方法的优点是耐久年限长，生产工业化程度高，质量稳定，因而被大量用于受大气腐蚀较严重且不易维修的室外钢结构中，如大量输电塔、通讯塔等。6-11钢结构开始安装之前，安装单位应作哪几方面的检查、准备工作？钢结构安装的准备1. 施工组织设计钢结构安装的施工组织设计应该简要的描述工程概况，全面的统计工程量，正确选择施工机具和施工方法，合理编排安装顺序，详细拟定主要安装技术措施，严格制定安装质量标准和安全标准，认真编制工程进度表、劳动力计划以及材料供应计划。2施工前的检查施工前的检查包括（1） 钢构件的验收（2） 施工机具和测量器具的检验（3） 基础的复测。6-12大跨度的平面桁架吊装就位后能否马上卸去吊装钢索？在卸钢索之前要完成什么工作？吊装就位：大跨度桁架吊装前要认真检查焊缝，桁架的所有杆件所有接点安装焊接完毕，补漆防腐完毕，吊车进场后，施工现场周边要设置临时安全警戒线，与吊装无关人员禁止进入吊装作业现场，两台吊车的司机要听从专业起重人员的统一指挥，密切配合，起重指挥人员要站在两个司机都能看到的地方，如有构筑物影响视线，应配备对讲机，两台吊车要站在最有利于吊装的位置，起重指挥人员要仔细测量两台吊车的最远吊点工作幅度，算出每台吊车的最大安全起重重量，两台吊车的最大安全起重重量相加必须大于桁架总重量，然后按桁架每米重量确定两台吊车的起重吊点，但吊点必须在桁架的接点板处，起重前要把滚轴点焊的支架的预埋铁上，起吊过程中要有专人观察吊车支腿垫木有无沉陷现象，如有沉陷立即停止起吊，把桁架放回原位，待支腿地基处理稳妥后再吊装。夏季桁架起吊过