1、鋼結構設計1、答：為了給檁條提供側向支承，減小檁條沿屋面坡度方向的跨度，減小檁條在 施工和使用階段的側向變形和扭轉。當檁條的跨度 46 m 時，宜設置一道拉 條；當檁條的跨度為 6m 以上時，應布置兩道拉條。屋架兩坡面的脊檁須在拉條 連接處相互聯系， 或設斜拉條和撐桿。Z 形薄壁型鋼檁條還須在檐口處設斜拉條 和撐桿。當檐口處有圈梁或承重天溝時，可只設直拉條并與其連接。當屋蓋有天 窗時，應在天窗兩側檁條之間設置斜拉條和直撐桿。 2、答：高波板：波高>75mm，適用于作屋面板 中波板：波高 5075mm，適用于作樓面板及中小跨度的屋面板 低波板：波高<50mm，適用于作墻面板 3、桁架

2、平面內：弦桿、支座斜桿、支座豎桿-桿端所連拉桿少，本身剛度大，則 l0 x ? l ； l0 x ? 0.8l ； 其他中間腹桿：上弦節點所連拉桿少，近似鉸接或者下弦節點處、下弦受拉且剛度大，則 桁架平面外：對于腹桿發生屋架外的變形，節點板抗彎剛度很小，相當于板鉸，取 l0 y ? l1 ； l1 范圍內， 桿件內力改變時，則 l0 y ? l1 (0.75 ? 0.25 N2 ) N1 2 斜平面：腹桿計算長度 l0 y ? 0.9l4、答：填板間距：對壓桿 ld ? 4i ，對拉桿 ld ? 80i ；在 T 形截面中，i 為一個角鋼對 平行于填板的自身形心軸的回旋半徑；在十字形截面中 i

3、 為一個角鋼的最小回旋 半徑5、 答：節點板的厚度對于梯形普通鋼桁架等可按受力最大的腹桿內力確定，對于三角形普通鋼桁架則按其弦 桿最大內力確定； 在同一榀桁架中， 所有中間節點板均采用同一種厚度， 支座節點板由于受力大且很重要， 厚度比中間的增大 2mm；中間節點板厚度與填板厚度相等16、答： 三角形屋架主要用于屋面坡度較大的有檁條屋蓋結構中或中、小跨度的輕型 屋面結構中。 梯形屋架一般用于屋面坡度較小的屋蓋結構中，現已成為工業廠房 屋蓋結構的基本形式。平行弦屋架一般用于單坡屋面的屋架及托架或支撐體系 中。17、 答：吊車梁按結構體系可分為實腹式、下撐式和桁架式。按支承情況分為簡支和 連續。實

4、腹簡支吊車梁應用最廣，當跨度及荷載較小時，可采用型鋼梁，否則采 用焊接梁，連續梁比簡支梁用料經濟，但由于它受柱的不均勻沉降影響較明顯， 一般很少應用；下撐式吊車梁和桁架式吊車梁用鋼量較少，但制造費工、高度較 大，桁架式吊車梁可用于跨度大但起重量較小的吊車梁中。 18、布置柱網時應考慮哪些因素？ 答：柱網布置主要是根據工藝、結構與經濟的要求確定。此外，還要考慮建筑內 其他部分與柱網的協調，如基礎、地下管道、煙道等。 19、為什么要設置溫度縫？ 答：當廠房平面尺寸很大時，由于溫度影響會使構件內產生很大的溫度應力，并 導致墻和屋面的破壞，因此要設置溫度縫。 20、廠房柱有哪些類型？它們的應用范圍如何

5、？ 答：廠房橫向框架柱按其形式可分為等截面柱、均勻變截面柱、臺階式柱和分離 式柱。 等截面柱適用于吊車起重量小于 200kN 的車間；均勻變截面柱適用于輕鋼 結構廠房；臺階式柱適用于傳統廠房；分離式柱一般較臺階式柱費鋼材，上部剛 度較小， 但在吊車起重量較大而廠房高度小于 18m 時采用分離式柱，還可用在有 擴建的廠房中，吊車荷載比較大而廠房用壓型鋼板做屋面的廠房中。11、答：下承式屋架跨度24m 時，或廠房內有振動設備，(A6 級以上)重級工作制橋式吊車或 起重量在 30t 以上中級工作制(A4 級以上)橋式吊車時。 山墻抗風柱支承于屋架下弦時。 屋架下弦設有懸掛吊車(或懸掛運輸設備)時。

6、在屋架下弦平面設置縱向支撐時。 采用彎折下弦屋架時。 12、試述屋面支撐的種類及作用。 答：種類：上弦橫向水平支撐、下弦橫向水平支撐、下弦縱向水平支撐、豎向支撐、系桿。 作用：1、保證屋蓋結構的幾何穩定性；2、保證屋蓋結構的空間剛度和整體性；3、為受壓 弦桿提供側向支撐點；4、承受和傳遞縱向水平力；5、保證結構在安裝和架設過程中的穩定 性。 13、如何確定桁架節點板厚度？一個桁架的所有節點板厚度是否相同？ 答：節點板上應力分布比較復雜，一般不作計算，通常節點板厚度可根據腹桿（梯形屋架） 或弦桿（三角形屋架）的最大內力選用。一個桁架的所有節點板厚度不相同。 14、檁條分實腹式和格構式，這兩種結構

7、形式各適用于哪種情況？ 答：實腹式檁條構造簡單，制造幾安裝方便，常用于跨度為 3-6m 的情況；當檁條跨度大于 6m 時，采用格構式檁條。 15、為什么檁條要布置拉條？是不是凡是檁條均配置拉條？ 答：為了給檁條提供側向支承，減小檁條沿屋面坡度方向的跨度，減小檁條在施工和使用階 段的側向變形和扭轉，需要設置檁條。不是所有檁條均配置拉條，如空間桁架式檁條和 T 形桁架檁條都不需要設置。6、答：把節間荷載化為節點荷載，計算屋架在節點荷載作用下軸力 計算節間荷載產生的局部彎矩 按壓彎構件進行計算 7、鋼結構節點設計時應遵循的基本原則是什么？ 答：連接節點應有明確的傳力路線和可靠的構造保證。傳力應均勻和

8、分散，盡可能減少應 力集中現象。在節點設計過程中，一方面要根據節點構造的實際受力狀況，選擇合理的結構 計算簡圖； 另一方面節點構造要與結構的計算簡圖相一致。 避免因節點構造不恰當而改變結 構或構件的受力狀態，并盡可能地使節點計算簡圖接近于節點實際工作情況。 便于制作、運輸和安裝。節點構造設計是否恰當，對制作和安裝影響很大。節點設計便于 施工，則施工效率高，成本降低；反之，則成本高，且工程質量不易保證。所以應盡量簡化 節點構造。 經濟合理。要對設計、制作和施工安裝等方面綜合考慮后，確定最合適的方案。在省工時 與省材料之間選擇最佳平衡。盡可能減少節點類型，連接節點做到定型化、標準化。 總體來說，

9、首先節點能夠保證具有良好的承載能力， 使結構或構件可以安全可靠地工作； 其次則是施工方便和經濟合理。 8、簡述柱間支撐布置的原則。 答：1.承受并傳遞縱向水平荷載：作用于山墻上的風荷載、吊車縱向水平荷載、縱向地震力 等。2.減少柱在平面外的計算長度。3.保證廠房的縱向則度。 9、選擇軸心受壓實腹柱的截面時應考慮哪些原則？ 答：1.面積的分布應盡量開展，以增加截面的慣性矩和回轉半徑，提高柱的整體穩定性和剛 度；2.使兩個主軸方向等穩定性，以達到經濟效果；3.便于與其他構件連接；4.盡可能構造 簡單，制造省工，取材方便。 10、試述上弦橫向水平支撐的作用及布置要求。 答：上弦橫向水平支撐的作用：為

10、屋架上弦提供側身支撐，承受山墻傳來的風荷載等。 上弦橫向水平支撐的布置要求： 上弦橫向水平支撐最好設置在屋蓋兩端或溫度區段的第一柱 間。但當兩端第一柱間比中部縮進 0.5m 時，也常設在端部第二柱間。上弦橫向水平支撐的 間距不宜超過 60m。當房屋縱向長度較大時，應在房屋長度中間再加設置橫向水平支撐 26、 答：實腹式檁條設計時可不考慮扭矩，按雙向受彎構件計算，需驗算強度、整體 穩定和剛度。 27、簡述拉條的布置原則。 答：1）跨度小于 4m 可不設拉條，4-6m 在跨中設一道拉條，大于 6m 在 1/3 跨度 處設二道拉條.2） 當屋蓋有天窗時， 應在天窗兩側檁條之間設置斜拉條和直撐桿。 2

11、8、鋼結構的承載能力極限狀態包括以下哪幾個方面？ 答：1）整個結構或其一部分作為剛體失去平衡（如傾覆） 2）結構構件或連 接因材料強度被超過而破壞；3）結構轉變為機動體系（倒塌）； 4）結構或構 件喪失穩定（屈曲等）； 5）結構出現過度的塑性變形，而不適于繼續承載； 6）在重復荷載作用下構件疲勞斷裂 29、簡述單層鋼結構廠房的結構布置。 答：單層廠房鋼結構的組成單層廠房結構必須具有足夠的強度、剛度和穩定性， 以抵抗來自屋面、墻面、吊車設備等各種豎向及水平荷載的作用。單層廠房鋼結 構一般是由天窗架、屋架、托架、柱、吊車梁、制動梁(或衍架)、各種支撐以及 墻架等構件組成的空間骨架橫向平面框架，是廠

12、房的基本承重結構，由框架柱和 橫梁(或屋架)構成。承受作用在廠房的橫向水平荷載和豎向荷載并傳遞到基礎。 縱向平面框架，由柱、托架、吊車梁及柱間文撐等構成。其作用是保證廠房骨架 的縱向不可變性和剛度，承受縱向水平荷載(吊車的縱向制動力、縱向風力等并 傳遞到基礎。屋蓋結構，由天窗架、屋架、托架、屋蓋支撐及棱條構成。 30、簡述廠房高度的定義，結合下圖寫出有吊車廠房高度的表達式，并說明該表 達式中各符號的含義？ 廠房高度是指室內地面至柱頂(或屋蓋斜梁最低點、或屋架下弦底面)的距離。廠房高度的確 定必須滿足生產工藝要求，并應綜合考慮空間的合理利用。 對于有吊車的廠房， 不同的吊車對廠房高度的影響各不相

13、同。 對采用支撐式梁式吊車和橋式 吊車廠房來說(圖 2.1-6)，廠房高度按式(2.1-3)確定： 式中 軌頂標高。 軌頂至柱頂高度。 需跨越的最大設備高度。 起吊物與跨越物間的安全距離， 一般為 400mm500mm。 起吊的最大物件高度。 吊索最小高度，根據起吊物件的大小和起吊方式決定，一般大于 1m。 吊鉤至軌頂面的距離，由吊車規格表中查得。 軌頂至小車頂面的距離，由吊車規格表中查得。 小車頂面至屋蓋斜梁最低點或屋架下弦底面之間的安全距離，應考慮屋蓋結構的撓 度、 廠房可能不均勻沉陷等因素， 最小尺寸為 220mm， 濕陷性黃土地區一般不小于 300mm。 答：柱頂標高 H = H1 +

14、 H2+C 軌頂標高 H1 = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 根據廠房建筑模數協調標準的規定，柱頂標高 H 應為 300mm 的倍數。 h1-需跨越的最大設備高度 h2-起吊物與跨越物間的安全距離，一般為 400500mm h3-起吊的最大物件高度 h4-吊索最小高度，由起吊物件的大小和起吊方式決定，一般1 米 h5-吊鉤至軌頂面的距離，由吊車規格表中查得 H2-軌頂至吊車小車頂面的距離，由吊車規格表中查得 C-小車頂面至屋架下弦底面之間的安全距離，應考慮到屋架的撓度、廠房可能不均勻沉陷 等因素，最小尺寸為 220mm，濕陷黃土地區一般不小于 300mm。如果屋架下弦懸掛有管

15、線等其它設施時，還需另加必要的尺寸?！钡诙?、解：Tk=2×2×0.1×(7.2+20)/4×9.8=26.66kN2、解：用填板連接而成的雙角鋼T形截面受壓構件，若按實腹式受壓構件進行計算，則填板間距S40i，對于雙角鋼T形截面時，i取一個角鋼與填板平行的形心軸的回轉半徑。同時規定受壓構件的兩個側向支承點之間的填板數不得少于2個。由于S40i=40ix=40×1.53=61.2cm，只需設置1塊，而受壓構件設置的最小數是2塊，故該受壓腹桿應設置2塊。3、解：肢背：hf=t/2=6mm，lw=360-12=348mm。 承受集中力P=37.4

16、4kN，則： f=P/2×0.7hf×lw=37440/(2×0.7×6×348)=13 N/mm2<ffw=160N/mm2 肢尖：肢尖焊縫承擔弦桿內力差421200N，偏心距e=10-2.5=7.5cm，偏心彎矩： M=N e=421200×75=31590000N·mm，hf =8mm，則 N =N/(2×0.7 hf lw)=421200/(2×0.7×8×348)=108 N/mm2 M=M/WW=6×31590000/(2×0.7×8&#

17、215;3482)=140 N/mm2 2N+(M/1.22)21/2=1072+(138/1.22)21/2=158 N/mm2<ffw=160N/mm2 滿足強度要求4、解：根據鋼規第7.2.2條第1款，式（7.2.2-1）及表7.2.2-1、表7.2.2-2， 一個10.9級M16高強度螺栓的抗剪承載力設計值為： Nbv=0.9nfP=0.9×1×0.35×100=31.5kN 高強度螺栓數量計算：n=V/ Nbv =110.2/31.5=3.29，取4個。5、解： 根據鋼結構設計規范（GB50017-2003）第4.1.3條注： h0=700-2&#

18、215;(24+28)=596mm，h0/tw=596/13=45.86、H+W1=(N1-N2)cos 則：N1= N2=（ H+W1）/2cos 式中：N1斜拉桿承載力設計值； N2斜壓桿承載力設計值；N2=- N17、解：如圖所示，絕對最大彎矩將發生在荷載F2或F3下面的截面。 1)梁上荷載的合力：FR=82×4=328KN 2)確定FR和Fk的間距a 由于F1=F2=F3=F4，故其合力FR和F3的間距應相等，可求得a=1.5/2=0.75m。 3)確定Fk作用點位置 由Fk與FR合力應位于梁中點兩側的對稱位置上，因而Fk=F2距跨中為a/2=0.375m。 4)計算絕對最大

19、彎矩 Mmax=FR(l/2-a/2)21/l-Mk=328×(5-0.375)2×1/10-(82×3.5)=414.6kN.m第三次1、 解： （1）內力計算： 檁條線荷載：pk=0.37× 0.808+0.1+0.50× 0.75=0.774 kN/m P=1.2 × (0.37+0.808+0.1)+1.4 × 0.50 × 0.75=1.004 kN/m 0 Px=psin21.80 =0.373 kN/m Py=pcos21.800=0.932 kN/m 彎矩設計值：Mx=pyl2/8=0.932

20、15; 62/8=4.19kN.m My=pxl2/32=0.373× 62/32=0.42kN.m (2)截面選擇及強度驗算 選 擇 輕 型 槽 鋼2、解： 1）解 ： =0.5(1+N 0 /N) 1 / 2 =0.5(1+250/250) 1 / 2 =1.0 l=2.828， 則 平 面 外 ： l 0 = l=2.828m 2 ） 解 ： =0.5(1 -3N 0 /4N) 1 / 2 =0.5(1-3× 150/4× 150) 1 / 2 =0.35 0.5 取 =0.5 ， l 0 = l=0.5× 2.828=1.414m 3 ） 解 ：

21、斜 桿 BC ： 承 受 250-150=100 kN 壓 力 斜 桿 AD ： 承 受 250+150=400 kN 壓 力 =0.5(1+N 0 /N) 1 / 2 =0.5(1+100/400) 1 / 2 =0.791 l 0 = l=0.791× 2.828=2.236m 3、解： （1）肢件的選擇 設 y=60 查表 y=0.807 則 AN/f=1500000/0.807×215=8645mm2 選 236a 查表得 A=47.8cm2 i1=2.73cm iy=13.96cm I1=455cm4 驗算：剛度 y=l0y/iy=7500/139.6=53.7&

22、lt;=150 y=0.839, N/A=1500000/0.839×47.8×2×100=187N/mm2 <f=205N/mm2 (2)確定分肢間距 令 ox=y， 1=0.5y=26.85 則 x=(2y-2x)0.5= (2y-2x)0.5= 46.5 ix=l0x/x=7500/46.5=161.3 則 a=2(i2x-i21)0.5=2(161.32-27.32)0.5=318mm 取 a=320mm 驗算對虛軸的剛度級穩定性: Ix=2I1+A(a/2)2=2× 455+47.8× (32/2)2=25383.6cm4 ix

23、=(Ix/A)0.5=25383.6/(2× 47.8)0.5=16.3cm x=l0x/ix=75000/163=46 0x=2x+210.5=462+26.8520.5=53.3 查表 x=0.841 N/x A=1500000/(0.841× 47.8× 2× 100)=186.6N/mm2 <f=205N/mm2 (3)綴板設計 l01=1 i1=26.85× 27.3=73.3mm d2a/3=213mm，取 d=220mm ta/40=8mm，取 t=10mm 即采用綴板為-220× 10 L1=220+733=95

24、3mm Kb=2× 1/12× 10× 2203/320=55458.3mm3>6I1/l1=6× 455× 104/953=28620mm3 綴板與肢件的連接焊縫設計： 取 hf=8mm lw=200mm 綜上綴板式格構截面肢件為 236a，綴板為-320× 220× 10。4、（1）計算底面尺寸： 故采用 的鋼板，設錨栓的直徑為 ，則螺栓孔的直徑為 。 螺栓構造如下圖所示。 （2）確定底板厚度： 區格： 區格： 區格： 板厚： （3）靴梁設計： 取 ，故取 故每條焊縫的長度： 故靴梁高度取 450mm。 （4）驗算

25、靴梁抗彎抗剪承載力： 區格所受的力與其范圍內的力近似由靴梁承受 故滿足要求。 5、 解： （一）截面幾何特征： 1、改變前截面幾何特征： 2、改變后截面幾何特征： （二）確定截面理論斷點位置 在離支座 z 處（圖 a）截面的彎矩設計值 為： 按抗彎強度條件，截面改變后所能抵抗的彎矩設計值 為： 由 取 或 ； 為了避免因翼圓截面的突然改變而引起該處較大的應力集中， 應 分別在寬度方向兩側做成坡度不大于 1：2.5 的斜面（圖 c） ，因而時間邊截面拼接的對接焊 縫位置到梁端的距離 為： 梁截面理論變截面和實際變截面位置及形狀如圖（c） 。 （三）在 1、在 在 在 處改變梁翼緣截面后的補充驗算

26、： 處腹板計算高度邊緣處折算應力驗算： 處截面的彎矩設計值 處截面的剪力設計值 為： 腹板計算高度邊緣處的彎曲正應力 為： 腹板計算高度邊緣處的剪應力 為： 梁的翼緣改變后 折算應力為： 2、翼緣截面改變后梁的整體穩定性驗算 由于在本題中，梁整體穩定性有保證，所以不需要計算截面改變后梁的整體穩定性。 3、翼緣截面改變后梁的剛度驗算 對于改變翼緣截面的簡支梁， 在均布荷載或多個集中荷載作用下， 其撓度可采用如下近 似計算公式： 綜上：梁在 （一）焊縫的構造要求： 處改變翼緣是滿足要求的。 所以取 （二）梁端至翼緣截面改變處焊縫強度計算： 最大剪力發生在梁端，剪力設計值 為： 由剪力 產生的焊縫中水平力為： 由均布荷載產生的焊縫中豎向力為： 焊縫強度驗算為： （三）翼緣截面改變處至另一支座端焊縫強度計算： 最大剪力發生在梁端，剪力設計值 為： 由剪力 產生的焊縫中水平力為： 焊縫強度驗算為： 故焊縫強度能滿足