1、鋼結構設計練習題一、填空題1、門式剛架輕型房屋屋面坡度宜取（12018），在雨水較多的地區取其中的較大值。 2、在設置柱間支撐的開間，應同時設置（屋蓋橫向支撐），以構成幾何不變體系。3、當端部支撐設在端部第二個開間時，在第一個開間的相應位置應設置（剛性 ）系桿。4、冷彎薄壁構件設計時，為了節省鋼材，允許板件（受壓屈曲），并利用其（屈曲后強度）強度進行設計。5、當實腹式剛架斜梁的下翼緣受壓時，必須在受壓翼緣兩側布置（隅撐）6、螺栓排列應符合構造要求，通常螺栓端距不應小于（2）倍螺栓孔徑，兩排螺栓之間的最小距離為（3）倍螺栓直徑。7、垂直于屋面坡度放置的檁條，按（ 雙向受彎 ）構件設計計

2、算。 8、屋架節點板上，腹桿與弦桿以及腹桿與腹桿之間的間隙應不小于（ 20mm ）。9、拉條的作用是（防止檁條側向變形和扭轉并且提供x軸方向的中間支點）。10、實腹式檁條可通過檁托與剛架斜梁連接，設置檁托的目的是（為了阻止檁條端部截面的扭轉，以增強其整體穩定性）。 11、屋架的中央豎桿常和垂直支撐相連，一般做成十字形截面，這時它的計算長度是（0.9L）。12、設計吊車梁時，對于構造細部應盡可能選用疲勞強度高的連接型式，例如吊車梁腹板與上翼緣的連接應采用（焊透的K形）焊縫。13、鋼屋架中的桿件一般是由雙角鋼組成，為使兩個角鋼組成的桿件起整體作用，應設置（墊板）。14、屋蓋支撐

3、可以分為（上弦橫向水平支撐）、（下弦橫向水平支撐）、（下弦縱向水平支撐）、（垂直支撐）、（系桿）五類。15、鋼屋架中的桿件一般是由雙角鋼組成，為使兩個角鋼組成的桿件起整體作用，應設置（ ）。 16、屋架上弦桿為壓桿，其承載能力由（ ）控制；下弦桿為拉桿，其截面尺寸由（ ）確定。17、梯形鋼屋架，除端腹桿以外的一般腹桿，在屋架平面內的計算長度Lox=（ ）L，在屋架平面外的計算長度Loy=（ ）L，其中L為桿件的幾何長度。 18、吊車梁承受橋式吊車產生的三個方向荷載作用，即（），（）和（）。19、能承受壓力的系桿是（ ）系桿，只能承受拉力而不能承受壓力的系桿是（ ）系桿。20

4、、根據吊車梁所受荷載作用，對于吊車額定起重量Q30t，跨度l6m，工作級別為AlA5的吊車梁，可采用（ ）的辦法，用來承受吊車的橫向水平力。當吊車額定起重量和吊車梁跨度再大時，常在吊車梁的上翼緣平面內設置（ ）或（ ），用以承受橫向水平荷載。21、設計吊車梁時，對于構造細部應盡可能選用疲勞強度高的連接型式，例如吊車梁腹板與上翼緣的連接應采用（ ）焊縫。22、屋架上弦橫向水平支撐之間的距離不宜大于（ ）。23、桁架弦桿在桁架平面外的計算長度應取（ ）之間的距離。 24、普通鋼屋架的受壓桿件中，兩個側向固定點之間的墊板數不宜少于（ ）個。參考答案：1、120182、屋蓋橫向支撐3、剛性4

5、、受壓屈曲，屈曲后強度5、隅撐6、2， 37、雙向受彎8、20mm9、防止檁條側向變形和扭轉并且提供x軸方向的中間支點10、為了阻止檁條端部截面的扭轉，以增強其整體穩定性11、0.9L 12、焊透的K形13、墊板14、上弦橫向水平支撐，下弦橫向水平支撐，下弦縱向水平支撐，垂直支撐，系桿15、墊板16、穩定，強度17、0.8， 1.018、吊車的豎向荷載P，橫向水平荷載T，縱向水平荷載TL19、剛性，柔性20、加強上翼緣，制動梁,制動桁架21、焊透的K形22、60m23、桿件側向支撐點24、2二、選擇題1、梯形鋼屋架受壓桿件其合理截面形式，應使所選截面盡量滿足（ ）的要求。(A) 等穩定 (B)

6、 等剛度 (C) 等強度 (D) 計算長度相等  2、普通鋼屋架的受壓桿件中，兩個側向固定點之間（ ）。(A) 墊板數不宜少于兩個 (B) 墊板數不宜少于一個 (C) 墊板數不宜多于兩個 (D) 可不設墊板  3、梯形鋼屋架節點板的厚度，是根據（ ）來選定的。(A) 支座豎桿中的內力 (B) 下弦桿中的最大內力 (C) 上弦桿中的最大內力 (D) 腹桿中的最大內力  4、槽鋼檁條的每一端一般用下列哪一項連于預先焊在屋架上弦的短角鋼（檁托）上（ ）。 (A) 一個普通螺栓 (B) 兩個普通螺栓 (C) 安裝焊縫 (D) 一個高強螺栓  5、如輕型鋼屋架上弦

7、桿的節間距為L，其平面外計算長度應取( )。(A) L (B) 0.8L (C) 0.9L (D) 側向支撐點間距  6、屋架下弦縱向水平支撐一般布置在屋架的（ ）。 (A) 端豎桿處 (B) 下弦中間 (C) 下弦端節間 (D) 斜腹桿處  7、屋蓋中設置的剛性系桿（ ）。 (A) 可以受壓 (B) 只能受拉 (C) 可以受彎 (D) 可以受壓和受彎  8、某房屋屋架間距為6m，屋架跨度為24m，柱頂高度24m。房屋內無托架，業務較大振動設備，且房屋計算中未考慮工作空間時，可在屋蓋支撐中部設置（ ）。(A) 上弦橫向支撐 (B) 下弦橫向支撐 (C) 縱向支撐

8、(D) 垂直支撐  9、梯形屋架的端斜桿和受較大節間荷載作用的屋架上弦桿的合理截面形式是兩個（ ）。(A) 等肢角鋼相連 (B) 不等肢角鋼相連 (C) 不等肢角鋼長肢相連 (D) 等肢角鋼十字相連  10、屋架設計中，積灰荷載應與（ ）同時考慮。(A)屋面活荷載 (B)雪荷載(C)屋面活荷載和雪荷載兩者中的較大值 (D)屋面活荷載和雪荷載11、門式剛架輕型房屋屋面坡度宜取（），在雨水較多的地區取其中的較大值。(A) 12018 (B) 13018 (C) 12015 (D) 13015 12、在設置柱間支撐的開間，應同時設置（），以構成幾何不變體系。(A) 屋蓋

9、縱向支撐 (B) 屋蓋橫向支撐 (C) 剛性系桿 (D) 柔性系桿 13、當端部支撐設在端部第二個開間時，在第一個開間的相應位置應設置（）系桿。(A) 剛性和柔性 (B) 剛性或柔性 (C) 剛性 (D) 柔性 14、螺栓排列應符合構造要求，通常螺栓端距不應小于（）倍螺栓孔徑，兩排螺栓之間的最小距離為（）倍螺栓直徑。(A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 515、梯形屋架下弦桿常用截面形式是兩個（）。(A)不等邊角鋼短邊相連，短邊尖向下 (B)不等邊角鋼短邊相連，短邊尖向上(C)不等邊角鋼長邊相連，長邊尖向下 (D)等邊角鋼相連16、屋架節點板上，腹桿與弦桿以及腹桿與腹

10、桿之間的間隙應不小于（）。(A)10mm (B)20mm (C)30mm (D)40mm 17、屋架上弦桿為壓桿，其承載能力由（）控制；下弦桿為拉桿，其截面尺寸由（）確定。(A)強度 (B)剛度 (C)整體穩定 (D)局部穩定 18、根據吊車梁所受荷載作用，對于吊車額定起重量Q30t，跨度l6m，工作級別為AlA5的吊車梁，宜采用（）的辦法，用來承受吊車的橫向水平力。(A) 加強上翼緣 (B) 加強下翼緣 (C) 設制動梁 (D) 設制動桁架 19、十字交叉形柱間支撐，采用單角鋼且兩桿在交叉點不中斷，支撐兩端節點中心間距（交叉點不作為節點）為L.,按拉桿設計時，支

11、撐平面外的計算長度應為下列何項所示？（ ）(A) 0.5L (B) 0.7L (C) 0.9L (D) 1.0L 20、梯形屋架的端斜桿和受較大節間荷載作用的屋架上弦桿的合理截面形式是兩個（ ）。(A) 等肢角鋼相連 (B) 不等肢角鋼相連 (C) 不等肢角鋼長肢相連 (D) 等肢角鋼十字相連  21、屋架上弦橫向水平支撐之間的距離不宜大于（ ）。(A)120m (B) 80m （C）60m (D) 40m 22、門式剛架的柱腳，當有橋式吊車或剛架側向剛度過弱時，則應采用（ ）柱腳(A) 鉸接 (B) 剛接 (C) 剛接或鉸接 23、當采用壓型鋼板輕型屋面時，屋面豎向均布活

12、荷載的標準值(按水平投影面積計算)應取（ ）；對受荷水平投影面積超過60m2的剛架結構，計算時采用的豎向均布活荷載標準值可取（ ）。(A) 05kNm2 (B) 04kNm2 (C) 03kNm2 (D) 02kNm2 24、當實腹式剛架斜梁的下翼緣受壓時，必須在受壓翼緣兩側布置（ ）(A) 拉桿 (B) 系桿 (C) 檁托 (D) 隅撐25、當檁條跨度大于4m時，應在檁條間（ ）位置設置拉條。當檁條跨度大6m時，應在檁條跨度（ ）分點位置各設置一道拉條。(A) 五分點 (B) 四分點 (C) 三分點 (D) 二分點26、實腹式檁條可通過（ ）與剛架斜梁連接。(A) 拉桿 (B) 系桿 (C)

13、 檁托 (D) 隅撐27、當采用壓型鋼板輕型屋面時，屋面豎向均布活荷載的標準值(按水平投影面積計算)應取（ ）；對受荷水平投影面積超過60m2的剛架結構，計算時采用的豎向均布活荷載標準值可取（ ）。(A) 05kNm2 (B) 04kNm2 (C) 03kNm2 (D) 02kNm228、梯形鋼屋架受壓桿件其合理截面形式，應使所選截面盡量滿足（ ）的要求。(A) 等穩定 (B) 等剛度 (C) 等強度 (D) 計算長度相等 29、梯形鋼屋架節點板的厚度，是根據（ ）來選定的。(A) 支座豎桿中的內力 (B) 下弦桿中的最大內力 (C) 上弦桿中的最大內力 (D) 腹桿中的最大內力 30、槽鋼檁

14、條的每一端一般用下列哪一項連于預先焊在屋架上弦的短角鋼上（ ）。 (A) 一個普通螺栓 (B) 兩個普通螺栓 (C) 安裝焊縫 (D) 一個高強螺栓 31、屋架下弦縱向水平支撐一般布置在屋架的（ ）。 (A) 端豎桿處 (B) 下弦中間 (C) 下弦端節間 (D) 斜腹桿處 32、當實腹式剛架斜梁的下翼緣受壓時，必須在受壓翼緣兩側布置（ ）(A) 拉桿 (B) 系桿 (C) 檁托 (D) 隅撐33、實腹式檁條可通過（ ）與剛架斜梁連接。(A) 拉桿 (B) 系桿 (C) 檁托 (D) 隅撐34、梯形屋架下弦桿常用截面形式是兩個（ ）。(A)不等邊角鋼短邊相連，短邊尖向下 (B)不等邊角鋼短邊相

15、連，短邊尖向上(C)不等邊角鋼長邊相連，長邊尖向下 (D)等邊角鋼相連35、屋架設計中，積灰荷載應與（ ）同時考慮。(A)屋面活荷載 (B)雪荷載(C)屋面活荷載和雪荷載兩者中的較大值 (D)屋面活荷載和雪荷載參考答案：1、A2、A 3、D4、B5、D6、C7、A 8、C9、C10、C11、A12、B13、C14、A，B15、B16、B17、C，A18、A19、D 20、C21、C22、B23、A，C24、D25、D,C26、C27、A、C28、A 29、D30、B31、C 32、A 33、C34、B 35、C 三、問答題  1、   

16、0;   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2、試述空間桿系有限元法的基本假定。答：(1)網架的節點為空間鉸接節點，桿件只承受軸力；(2)結構材料為完全彈性，在荷載作用下網架變形很小，符合小變形理論。3、舉出兩種常見的網架結構的基本形式，并簡述其特點。（6分）答：平面桁架系網架：此類網架上下弦桿長度相等，上下弦桿與腹桿位于同一垂直平面內。一般

17、情況下豎桿受壓，斜桿受拉。斜腹桿與弦桿夾角宜在40°60°之間。四角錐體系網架：四角錐體系網架是由若干倒置的四角錐按一定規律組成。網架上下弦平面均為方形網格，下弦節點均在上弦網格形心的投影線上，與上弦網格四個節點用斜腹桿相連。通過改變上下弦的位置、方向，并適當地抽去一些弦桿和腹桿，可得到各種形式的四角錐網架。4、試述上弦橫向水平支撐的作用及布置要求。（6分）答：作用：承受山墻傳來的風荷載等。布置要求：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。5、簡述輕型門式鋼架結構中屋面檁條中的拉條布置原則（8分）答：當檁條跨度大于4

18、m時，應在檁條跨中位置設置拉條。當檁條跨度大于6m時，應在檁條跨度三分點處各設置一道拉條。6、舉出兩種常見的網殼結構的基本形式，并簡述其特點（6分）答：肋環形球面網殼：每個節點只匯交四根桿件，節點構造簡單。整體剛度差。適合于中、小跨度。施威德勒型球面網殼：在肋環形基礎上加斜桿而組成。它大大提高了網殼的剛度，提高了抵抗非對稱荷載的能力。它適合于大、中跨度7、簡述輕型門式鋼架結構中支撐和剛性系桿的布置原則（8分）答：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。布置在房屋兩端或在溫度縫區段的兩端的第一柱間或第二柱間。下弦橫向水平支撐的布置。以下幾

19、種情況下都需設置下弦橫向水平支撐：屋架跨度不小于18m時；屋架跨度小于18m，但屋架下弦設有懸掛吊車時；廠房內設有噸位較大的橋式吊車或其它振動設備時；山墻抗風柱支撐與屋架下弦時。下弦橫向水平支撐應與上弦橫向水平支撐布置在同一柱間。下弦縱向水平支撐的布置。當房屋內設有中級工作制吊車或噸位較大的中、輕級工作制吊車時；房屋內設有大型振動設備時；屋架下弦設有縱向或橫向吊軌時；房屋較大、跨度較大、空間剛度要求較高時。下弦縱向水平支撐應設置在屋架下弦端節間內，與下弦橫向水平支撐組成封閉的支撐體系。垂直支撐布置。對于梯形物價和平行弦屋架，當屋架跨度不大于30m時，應在屋架跨中和兩端的豎桿平面內各布置一道豎向

20、支撐；當屋架跨度大于30m時，在無天窗的情況下，應在屋架跨度l/3處豎桿平面內和屋架兩端各布置一道豎向支撐，在有天窗時，豎向支撐可布置在天窗架下的屋架豎桿平面內。三角形屋架當跨度不大于18m時，應在屋架中間布置一道豎向支撐，當跨度大于18m時，應按具體情況布置兩道豎向支撐。剛性系桿布置。在屋架支座節點處和上弦屋脊節點處應設置通長的剛性系桿；當屋架橫向支撐設在廠房兩端或溫度縫區段的第二開間時，則在支承節點與第一榀屋架之間應設置剛性系桿。其余可采用柔性或剛性系桿。8、為何冷彎薄壁構件在其強度和穩定性計算公式中截面特性以有效截面為準（6分）答：因為冷彎薄壁構件允許辦件受壓屈曲并利用其屈曲后強度。因此

21、，在其強度和穩定性計算公式中截面特性一般以有效截面為準。9、簡述D值法的計算步驟（6分）答：(1)計算各柱側移剛度D值(2)計算各柱剪力(3)計算各柱反彎點高度比(4)計算各柱端彎矩10、為什么上弦桿采用不等邊角鋼短肢相并的T型截面為什么支座斜腹桿采用不等邊角鋼長肢相并的T型截面。（6分）答：為了使兩個主軸的回轉半徑與桿件在屋架平面內和平面外的計算長度相配合，而使兩個方向的長細比接近，以達到用料經濟、連接方便，且具有較大的承載能力和抗彎剛度。11、簡述單層門式剛架結構和鋼筋混凝土結構相比具有的特點（8分）答：(1)質量輕(2)工業化程度高，施工周期短(3)綜合經濟效益高(4)柱網布置比較靈活四

22、、作圖題1、完成下列主次梁鉸接和剛接連接梁柱鉸接 梁柱剛接2、一工字形組合截面鋼梁，其尺寸和受力如圖所示。已知其腹板的高厚比h0/tw170，為保證腹板的局部穩定，請在支座A、B處及其之間梁段內布置加勁肋。3完成下圖中的上弦拼接節點4完成下圖中的下弦拼接節點5完成下列鉸接柱腳的立面圖和平面圖五、計算題1、如圖所示，一梁柱剛接節點，鋼材均為Q235，梁截面尺寸如圖所示。其翼緣經焊透的對接焊縫與柱相連（焊接時未用引弧板），腹板通過10.9及摩擦型高強螺栓M20和角鋼連接于柱.計算時可假定翼緣焊縫與腹板螺栓孔在同一截面,該截面彎矩與剪力設計值分別為100kN·m和42kN。焊縫抗拉、抗壓和

23、抗彎強度設計值均為215kn/mm2,抗剪強度設計值為125kN/mm2，螺栓預應力為155kN，抗滑移系數為0.45。（1）試驗算翼緣焊縫的連接是否滿足強度要求（2）試驗算腹板螺栓的連接是否滿足強度要求解：（1）翼緣焊縫及腹板螺栓受力：腹板分擔的彎距按計算，剪力全部由腹板承擔。梁截面慣性矩：I=21609cm4梁腹板慣性矩：Iw=3544cm4梁腹板連接處彎矩為：Mw=16.4kN·m梁翼緣連接處彎矩為：M1=83.6kN·m（2）驗算翼緣焊縫強度 翼緣分擔的彎矩由上下兩條焊縫受拉或受壓來承擔 一側翼緣焊縫所承受的軸力為：N=215.5 kN=94.52N/mm2<

24、f=215N/mm2 翼緣焊縫強度滿足要求。（3）驗算腹板高強螺栓強度10.9級，M20高強螺栓，預應力P=155kN，該高強螺栓的抗滑移系數=0.45a. 高強螺栓受力V=42kN，M=16.4kN·mb. 驗算高強螺栓的強度扭矩產生的螺栓中的最大水平剪力值為：Nx=54667N剪力產生的每個螺栓的剪力為：Ny=10.5kN因此一個螺栓承受的最大剪力為55.7kN一個高強螺栓的抗剪承受力：Nvb=0.9nfP=62.775kN此處角鋼為單面連接，承受能力需乘系數0.85，所以此處每個高強螺栓實際承載力為62.776x0.85=53.4kN，略小于單個螺栓所受到的最大剪力，不安全。2

25、、軸心受壓柱，軸心壓力設計值（包括自重）為3000kN，兩端鉸接。鋼材為Q235鋼，要求確定底板尺寸B及靴梁高度h。已知：基礎混凝土局部承壓強度設計值fc=8N/mm2,底板單個錨栓孔面積A0=594mm2,靴梁厚度14mm，與柱焊接角焊縫hf=10mm,fwf=160N/mm2。解：B2N/fc+(A0 x 2)=376188mm2,得B=613.3mm取B=620mm.靴梁計算：靴梁受到的均布反力：q=2.42x103N/mm靴梁與柱焊接處彎矩、剪力為最大，此時，M=2.72x107Nmm，V=363x103N根據靴梁與柱的焊縫連接，需要靴梁的高度h為：680mm。25.2mm2=27.1N/mm2zs=37N/mm2<1.1f=236.5N/mm2經驗算，靴梁強度滿足要求，所以靴梁高度為680mm。3、一實腹式軸心受壓柱，承受軸壓力3500kN（設計值），計算長度lox=10m，loy=5m，截面為焊接組合工字形，尺寸如圖所示，翼緣為剪切邊，鋼材為Q235，容許長細比150。要求：（1）驗算整體穩定性（2）驗算局部穩定性解：（1）驗算整體穩定性：