钢结构正常使用极限状态
钢结构设计原理钢结构的正常使用极限状态
钢结构设计原理钢结构的正常使用极限状态钢结构设计原理：钢结构的正常使用极限状态在钢结构的设计中，除了要确保结构在承载能力极限状态下的安全性，还需要关注其在正常使用极限状态下的性能。
正常使用极限状态是指结构在正常使用过程中，能够满足正常使用要求的极限状态。
这一概念对于保证钢结构的适用性、耐久性和舒适性具有重要意义。
钢结构的正常使用极限状态主要包括以下几个方面：首先是变形限制。
钢结构在使用过程中，如果变形过大，可能会影响其正常的使用功能。
例如，对于楼盖结构，过大的挠度可能会导致楼板不平整，影响人们的行走和物品的放置；对于吊车梁，过大的变形可能会影响吊车的正常运行。
变形限制通常根据结构的使用功能和外观要求来确定。
比如，民用建筑中的楼盖结构，其挠度限值通常要比工业建筑中的要求更严格，因为民用建筑对舒适性和美观性的要求更高。
其次是振动限制。
钢结构在受到外界激励时可能会发生振动，如果振动频率和振幅超过一定限度，会给使用者带来不适甚至危及结构的安全。
例如，高层建筑在风荷载作用下可能会产生明显的振动，需要通过合理的设计来控制振动幅度和频率，以保证居住者的舒适度。
对于一些对振动敏感的设备支撑结构，如精密仪器厂房，更需要严格控制振动，以确保设备的正常运行和精度。
再者是耐久性要求。
钢结构长期暴露在环境中，容易受到腐蚀、疲劳等因素的影响。
为了保证结构在设计使用年限内的正常使用，需要采取相应的防护措施，如防腐涂层、定期维护等。
同时，在设计阶段就要考虑到结构的耐久性，选择合适的钢材材质和截面形状，避免应力集中和疲劳裂纹的产生。
此外，还有裂缝控制。
在某些情况下，钢结构中的构件可能会出现裂缝。
裂缝的宽度和发展程度需要控制在一定范围内，以保证结构的安全性和正常使用功能。
例如，对于承受疲劳荷载的构件，裂缝的控制尤为重要，因为裂缝的扩展可能会导致结构的突然破坏。
为了确保钢结构在正常使用极限状态下的性能，设计人员需要采用一系列的设计方法和措施。
专升本《钢结构设计原理》_试卷_答案
专升本《钢结构设计原理》一、（共75题，共150分）1. 钢结构更适合于建造大跨结构，这是由于( ）（2分）A。
钢材具有良好的耐热性B。
钢材具有良好的焊接性C。
钢结构自重轻而承载力高D。
钢结构的实际受力性能和力学计算结果最符合。
标准答案：C2. 钢结构正常使用极限状态是指( ）（2分）A。
已达到五十年的使用年限B。
结构达到最大承载力产生破坏C。
结构和构件产生疲劳裂纹D。
结构变形已不能满足使用要求。
标准答案：D3. 钢结构正常使用极限状态是指（）（2分)A。
已达到五十年的使用年限B。
结构达到最大承载力产生破坏C。
结构和构件产生疲劳裂纹D。
结构变形已不能满足使用要求标准答案：B4. 钢材的伸长率用来反映材料的（ ) (2分）A.承载能力 B。
弹性变形能力C。
塑性变形能力 D。
抗冲击荷载能力标准答案：C5。
设计某重级工作制的焊接吊车钢梁，吊车起重量为75t，工作温度低于-20℃，宜选用下列哪一种钢材?（ ) （2分）A。
Q235A B.Q235B C.Q235C D.Q235D。
标准答案：D6. 对有孔眼等削弱的轴心拉杆承载力，《钢结构设计规范》采用的准则为净截面( ）（2分）A。
最大应力达到钢材屈服点 B。
平均应力达到钢材屈服点C.最大应力达到钢材抗拉强度 D。
平均应力达到钢材抗拉强度。
标准答案:B7. 轴心受压构件柱脚底板的厚度主要取决于（ ) （2分）A.底板的抗弯刚度B.基础材料的强度等级C.底板的抗弯强度D.底板的的抗剪强度标准答案：C8。
双轴对称焊接组合工字形截面偏心受压柱，偏心荷载作用在腹板平面内.若两个方向支撑情况相同,可能发生的失稳形式为( ) （2分)A。
在弯矩作用平面内的弯曲失稳或弯矩作用平面外的弯曲失稳B。
在弯矩作用平面内的弯扭失稳或弯矩作用平面外的弯扭失稳C。
在弯矩作用平面外的弯曲失稳D.在弯矩作用平面内的弯曲失稳或弯矩作用平面外的弯扭失稳。
标准答案：D9. 梁的整体失稳属于( ）（2分）A。
钢结构设计原理知到章节答案智慧树2023年西安理工大学
钢结构设计原理知到章节测试答案智慧树2023年最新西安理工大学第一章测试1.钢结构更适合于建造大跨结构，这是由于（）参考答案:钢结构自重轻而承载力高2.钢结构正常使用极限状态是指（）参考答案:结构变形已不能满足使用要求3.结构承载力设计表达式中，是结构重要性系数，对于安全等级为一级的建筑结构，其取值为( )参考答案:1.14.在对结构或构件进行正常使用极限状态验算时，应采用永久荷载和可变荷载的标准值。
参考答案:对5.承载能力极限状态为结构或构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的变形时的极限状态。
参考答案:对第二章测试1.动力荷载作用时，防止钢材发生脆性破坏的性能指标为（）参考答案:180°冷弯2.引起钢材疲劳破坏的荷载为（）参考答案:冲击荷载3.在低温工作的钢结构除了控制力学性能指标外，一定还要控制（）参考答案:低温冲击韧性4.钢材的冷弯试验结果出现( )现象是冶金质量问题参考答案:分层起皮5.在钢材的有益元素中，是脱氧剂的元素是（）参考答案:锰和硅6.同类钢种的钢板，板件厚度越薄，钢材的( )参考答案:强度越高7.构件发生断裂破坏前，无明显先兆的情况是( )参考答案:脆性破坏8.钢材中硫含量超过限制时，钢材可能会出现( )参考答案:热脆9.与钢构件发生脆性破坏无直接关系的是( )参考答案:钢材屈服点10.钢材的韧性性能是通过( )试验测定的参考答案:冲击试验第三章测试1.普通螺栓受剪连接中，当螺栓杆直径相对较粗，而被连接板件的厚度相对较小，则连接破坏可能是（）参考答案:被连接板件挤压破坏2.每个高强度螺栓在构件间产生的最大摩擦力与下列哪一项无关（）。
参考答案:构件厚度3.弯矩作用下的摩擦型抗拉高强度螺栓计算时，“中和轴”位置为（）参考答案:螺栓群重心轴上4.高强度螺栓不正确的紧固方法是（）参考答案:用普通扳手紧固5.角钢和钢板间用侧焊缝搭接连接，当角钢肢背与肢尖焊缝的焊脚尺寸和焊缝的长度都等同时,（）参考答案:角钢肢背的侧焊缝受力大于角钢肢尖的侧焊缝6.普通螺栓抗剪工作时，连接构件的端距和栓距不应过小，是防止( )参考答案:构件端部冲剪破坏7.侧面角焊缝沿着焊缝长度方向的应力分布为（）参考答案:两边大，中间小8.直角角焊缝的有效厚度的取值为（）参考答案:0.7hf9.某侧面直角角焊缝hf=6mm，由计算得到该焊缝所需计算长度60mm，考虑起落弧缺陷，设计时该焊缝实际长度取为（）参考答案:72mm10.摩擦型高强度螺栓抗拉承载力设计值应取其设计预拉力的( )参考答案:0.8倍第四章测试1.钢结构梁计算公式，中（）参考答案:表示截面部分进入塑性2.单向受弯梁失去整体稳定时是（）形式的失稳。
第六章钢结构的正常使用极限状态
第6章钢结构的正常使用极限状态6.1常使用极限状态的特点正常使用极限状态对应于结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。
《建筑结构可靠度设计统一标准》 (GB50068-2001 )规定，当结构或构件出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态：1) 影响正常使用或外观的变形；2) 影响正常使用或耐久性能的局部破坏(包括裂缝)3) 影响正常使用或耐久性能的振动4) 影响正常使用或耐久性能的其它特定状态。
正常使用极限状态可以理解为适用性极限状态，常见的适用性问题有以下七类：1) 由荷载、温度变化、潮湿、收缩和徐变引起的非结构构件的局部损坏(如顶棚、隔墙、墙、窗) ；2) 荷载产生的挠度防碍家具或设备(如电梯)的正常使用功能；3) 明显的挠度使居住者感到不安；4) 由剧烈的自然现象(如飓风、龙卷风)造成的非结构构件彻底损坏；5) 结构因时效和服役而退化(如地下停车场结构因防水层破坏而损坏) ；6) 建筑物因活荷载、风荷载、或地震荷载造成的运动，导致居住者身体或心理上不舒适感；7) 使用荷载下的连续变形(如高强螺栓滑移) 。
长期以来，正常使用极限状态不如承载极限状态那样受到重视，认为只不过是适当限制一下挠度和侧移。
随着结构材料强度的提高和构件的轻型化 (包括围护结构和非承重结构构件)，情况已经有所改变，研究工作日趋活跃，包括分析正常使用极限状态的可靠指标取值问题。
不过我国的设计规范和规程中仍然只有变形和振动限制两个方面。
6.2 拉杆、压杆的刚度要求1. 轴心受力构件刚度验算按照结构的使用要求，钢结构的轴心拉杆、轴心压杆以及拉弯构件都不应过分柔弱而应该具有必要的刚度，保证构件不产生过度的变形。
这种变形可能因其自重而产生，也可能在运输或安装构件的过程中产生。
承受轴线拉力或压力的构件其刚度用长细比控制，即：入max= (L0/i) max < ［入］式中入ma --杆件的最大长细比L0——杆件的计算长度I —截面的回转半径[入]—容许长细比2. 轴心受力构件长容许细比规定一般而言，压杆由于对几何缺陷的影响较为敏感，所以对它的长细比要求较拉杆严格得多。
钢结构考试知识点
钢结构上1.钢结构的极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。
2．钢材的三个重要力学性能指标为屈服点，抗拉强度,伸长率。
3.钢材的可焊性受碳含量和合金元素含量的影响。
4.钢结构是用钢板，热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢制造而成的。
建筑常用的热轧型钢包括角钢，槽钢,工字钢，H型钢和部分Ｔ型钢钢结构特点：材料的强度高，塑性韧性好;材质均匀，和力学计算的假定比较符合;制造简便,施工周期短；质量轻;钢材耐腐蚀性差;钢材耐热但不耐火。
设计钢结构需处理两方面因素:结构和构件抗力;荷载施加于结构的效应5. 结构用钢为何要选用塑性、韧性好的钢材？塑性好则结构破坏前变形比较明显从而可减少脆性破坏的危险性,并且塑性变形还能调整局部高峰应力，使之趋于平缓。
韧性好表示在动荷载作用下破坏时要吸收较多的能量,同样也降低脆性破坏的危险程度６．用于钢结构的钢材必须具有哪些性能？(1）较高的强度。
即抗拉和屈服强度比较高（2)足够的变形能力，即塑性韧性好。
（3)良好的加工性能。
普通碳素结构钢Ｑ2３5钢和低合金高强度钢Q345,Q３90,Q4207．钢材的主要强度指标和变形性能都是依据标准试件一次拉伸试验确定的。
弹性阶段，弹塑性阶段，塑性阶段,应变硬化阶段材料的比例极限与焊接构件整体试验所得的比例极限有差别：残余应力的影响屈服点意义：作为结构计算中材料强度标准或材料抗力标准；形成理想弹塑性体的模型，为发展钢结构计算理论提供基础低碳钢和低合金钢有明显的屈服点和屈服平台，而热处理钢材没有，规定永久变形0.2%时的应力作为屈服点伸长率代表材料断裂前具有的塑性变形的能力8.冷弯性能:按规定弯心直径将试样弯曲18０°,其表面及侧面无裂纹或分层则为冷弯试验合冷弯性能是判断钢材塑性变形能力及冶金质量的综合指标。
冲击韧性：韧性是钢材断裂时吸收机械能能力的量度9.钢是含碳量小于2%的铁碳合金，碳大于2%则为铸铁碳素结构钢由纯铁,碳及杂质元素组成,纯铁约占99%,碳及杂质元素1%碳含量提高，钢材强度提高,塑性，韧性，冷弯性能，可焊性及抗锈蚀能力下降硫，氧元素使钢材发生热脆,而磷,氮元素使钢材发生冷脆10．冷加工硬化:在常温下加工叫冷加工。
第六章--钢结构的正常使用极限状态
第六章 钢结构的正常使用极限状态
第三节 梁和桁架的变形限制
梁和承受横向荷载的桁架从总体受力上讲都属于受
弯构件，受弯构件的正常使用极限状态是指其出现过大
的弯曲变形。
为了满足正常使用的要求，设计时必须保证梁和桁
架的挠度不超规范所规定的容许挠度。
式中：
vmax≤[v]
vmax ――梁的最大挠度，计算时荷载取标准值， 计算公式见表6-3
－
表6-1受压构件的容许长细比
项次 1
构件名称 柱、桁架和天窗架中的杆件 柱的缀条、吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑
容许长细比 150
支撑（吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑除外）
2
200
用以减少受压构件长细比的杆件
第六章 钢结构的正常使用极限状态
说明：①在上式中压杆的计算长度按第5章所述的原则 和方法确定，拉杆的计算长度则一律取其几何长度，即 节点之间的距离。 ②容许长细比通常由有关规范给出。一般而言，压杆由 于对几何缺陷的影响较为敏感，所以对它的长细比要求 较拉杆严格的多。承受静力荷载的拉杆，可仅限制其在 竖向平面内的长细比，以防止在自重作用下显著下垂。 而承受直接动力荷载的拉杆因刚度过弱时会产生剧烈晃 动，故其容许长细比比承受静力荷载的拉杆要小，并且 两个方向同样对待。 ③对于张紧的圆钢拉杆，因变形极微，所以不再限制长 细比。
Hc/1250 Hc/2500
Hc/4000
Hc/2000 －
－
第六章 钢结构的正常使用极限状态
二、多层及高层框架
多层及高层框架结构的变形限制须考虑两方面的内容:
限制结构顶点位置的侧移量
限制层间侧移量
对于多层及高层框架结构在风荷载标准值作用下，
钢结构复习题
第一单元1、钢结构更适合于建造高耸和高层建筑，是由于钢结构自重轻、强度高、构件截面小，承受的风荷载小。
2、建筑钢结构的主要缺点是易腐蚀，不耐火。
3、钢结构的承载能力极限状态是结构和构件丧失稳定。
4、不属于结构承载极限状态是梁的扰度计算。
5、属于钢结构正常使用极限状态范畴的是某钢桥在车辆通过时发生激烈震动。
6、不属于结构可靠性的是结构的经济性。
7、现行钢结构设计规范采用的设计方法是近似概率极限状态设计方法。
8、某框架结构梁受集中荷载作用，其中永久荷载标准值71kn，可受荷载只有一个，其标准值为40kn，则计算梁整体稳定时采用的荷载设计值为150.5kn。
(QD=1.35*70+1.4*40=150. 5kn)9、关于荷载分项系数和荷载组合值γ数，下述正确的是可变荷载组合系数在任何情况下都必须≤1.0. 10、某塔采用钢结构形式，除了自重轻，便于安装施工外，还因钢材轻质高强，构件截面小，减少了风荷载，提高了经济效益。
11、某高压气罐和输油管道大量采用钢结构制作，这是由于钢材具有材料强度高，且密封性好的特点。
12、用来衡量结构强性的指标称为可靠指标，它比安全度概念更广泛。
13、关于刚结构的特点，叙述正确的是不论采取焊接，铆接或螺栓连接，钢结构都可以做到密闭而不渗漏。
14、设结构或构件的抗力为R，作用效应S，则下述错误的是当R≠S时，结构或构件处于极限状态。
15、钢材温度达到60℃时，强度几乎为零，完全丧失承载力，说明钢材抗火性能差。
16、设构件抗力为R，作用效应为S，当R＜S时，结构处于失效状态。
单元二1、体现钢材塑性性能指标的是伸长率。
2、钢材在复杂应力条件下的屈服强度是由折算应力等于单向拉伸时屈服点决定的。
3、钢材的抗剪强度设计值fN，与抗拉强度设计值f的关系，fN=⅓f.4、代表钢材，冲击韧性指标的是AKV5、在钢材所含化学元素中，均为有害杂质的是硫（S）、氧（O）、氮（N）。
6、钢材内部除含有Fe、C外，还含有害元素N、O、S、P。
钢结构吊车梁正常使用极限状态分析
第42卷第18期• 34 • 2 0 1 6 年6 月山西建筑SHANXI ARCHITECTURE V ol.42 No. 18 Jun. 2016•结构•抗震•文章编号：1009-6825 (2016) 18-0034-02钢结构吊车梁正常使用极限状态分析李志刚(中冶南方工程技术有限公司，湖北武汉430223)摘要:针对钢结构吊车梁的正常使用极限状态，对相关规范的有关条款进行了详细分析，在挠度、安装精度、构造公差、运行公差 等概念的基础上，介绍了满载运行公差的概念，提出了用于满载运行公差控制的准则，建议将《起重机车轮及大车和小车轨道公差第一部分:总则》应用于吊车梁正常使用极限状态的结构设计。
关键词：吊车梁，钢结构，满载运行公差，结构设计中图分类号:TU391 文献标识码:A单层工业厂房结构由排架柱子系统、吊车梁系统、屋盖系统、墙架等系统组成，是为完成某项工业生产目标而设计的工厂建筑 产品。
其中吊车梁系统直接担负厂房的重要设备——起重机，是 重要的结构构件。
吊车梁的正常使用极限状态，在目前结构设计中，按《钢结构设计规范》控制。
详见其附录A. 1.1条“受弯构件 的允许挠度值”规定:吊车梁竖向挠度，轻级工作制1/800,中级工 作制L/1 000,重级工作制L/1 200。
随着时代发展，厂房柱网越来 越大，吊车起重量越来越大，这个指标作为控制值已经不能完全 满足时代发展的要求。
某些工程投入使用后，有情况反馈吊车通 行时噪声较大、大车轮啃轨、走行不畅。
类似现象多出现在厂房 抽柱处，在非抽柱处少有发生。
1问题的提出某车间厂房局部布置如下:BC跨的跨度24 m;该跨布置两台 180/50 t吊车；厂房基本柱距12 m:在B列为…12 m，24 m，12 m…，在 C 列为•••U m，12 m，12 m，12 m…。
吊车荷载资料按吊车厂家的设备资料:180/50 t吊车，从= 21 m，起重机总重315 t(其中小车重100 t)，吊车适配轨道QU120。
钢结构~
20.脆性材料：没有屈服现象或塑性变形能力很小的钢材
21.疲劳断裂：微观裂缝在连续重复荷载作用下不断扩展直至断裂的脆性破坏
22.疲劳断裂的三个过程：裂纹的形成，裂纹缓慢扩展，最后迅速断裂
23.直接受到重复荷载作用的构件，当应力循环次数n>=5 . 10^4时应进行疲劳验算,规范规定一般钢结构都是按照以概率为基础的极限状态原则进行验算的，但对疲劳计算则规定按疲劳计算规定按容许应力方法进行验算
2随着温度的变化，钢材的力学性能有何变化？答 当温度逐渐升高时，钢材的强度，弹性模量会不断降低，变形能力则不断变大，随着温度升高，普通钢的强度下降较快，温度达到60摄氏度时，其屈服强度仅为室温屈服强度的1/3左右，此时因强度很低此时因强度很低已不能承担荷载。而弹性模量则在500摄氏度之后开始急剧下降，到600摄氏度时约为弹性模量的40%。另外250摄氏度附近有蓝脆现象。约260~320摄氏度时有徐变现象，蓝脆现象指温度在250左右的区间内fu有局部提高，fy也有所回升，同时塑性降低转脆倾向。
④ 根据结构的具体工作条件，在必要时还因具有适应低温、有害介质侵蚀以及重复荷载作用等的性能
7.钢材的破坏形式：塑性破坏、脆性破坏
8.钢材力学性能指标：屈服点、抗拉强度、伸长率、冷弯性能及冲击韧性
9.冷弯性能是判别钢材塑性变形能力及冶金质量的综合指标
10.韧性是钢材断裂时吸收机械能能力的度量，吸收较多能量才断裂的钢材是韧性好的钢材A 韧性：构件破坏时的耗能能力的度量B塑性：构件破坏时变形能力的度量
3建筑钢结构对钢材要求指标，规范推荐使用的钢材：①较高的强度②足够的变形能力③良好的加工性能④耐久性能好。推荐：普通碳素结构钢Q235钢和低合金高强度结构钢Q345，Q390及Q420
第六章正常使用极限状态
梁的刚度属于正常使用极限状态， 梁的刚度属于正常使用极限状态，故计算时应采用 正常使用荷载，即取荷载标准值，不乘荷载分项系数， 正常使用荷载，即取荷载标准值，不乘荷载分项系数， 且可不考虑螺栓孔引起的截面削弱。 且可不考虑螺栓孔引起的截面削弱。对动力荷载标准值 不乘动力系数。 不乘动力系数。
对于多层及高层框架结构在风荷载标准值作用下， 对于多层及高层框架结构在风荷载标准值作用下， 当不考虑地震作用时， 当不考虑地震作用时，顶点质心的侧移要求不超过建 筑总高的1/500，质心层间位移要求不超过楼层高度的 筑总高的 ， 1/400。对于考虑地震作用的，在第一阶段抗震设计时， 。对于考虑地震作用的，在第一阶段抗震设计时， 其层间侧移标准值要求不超过楼层高度的1/250。在第 。 其层间侧移标准值要求不超过楼层高度的 二阶段抗震设计时， 二阶段抗震设计时，其层间侧移标准值要求不超过楼 层高度的1/70。此值允许塑性在结构中有一定程度的发 。 层高度的
四、钢框架的变形限制
单层厂房的横向框架其柱脚可与基础刚接或铰接， 单层厂房的横向框架其柱脚可与基础刚接或铰接， 而柱顶与屋架的连接一般都用刚接。 而柱顶与屋架的连接一般都用刚接。钢框架的变形限 制主要是柱顶侧移。 制主要是柱顶侧移。 多层及高层框架结构的变形须考虑两方面的内容， 多层及高层框架结构的变形须考虑两方面的内容， 一是限制结构顶点位移的侧移量， 一是限制结构顶点位移的侧移量，二是限制层间侧移 量。
在计算构件长细比时， 在计算构件长细比时，
λmax = (l0 / i)max ≤ [λ]
三、梁和桁架的变形限制 梁必须具有一定的刚度才能有效地工作， 梁必须具有一定的刚度才能有效地工作，若刚度不 足时将出现挠度过大，给人感觉不舒适和不安全； 足时将出现挠度过大，给人感觉不舒适和不安全；同时 还可能引起过大的振动，使某些附着物如顶棚抹灰脱落。 还可能引起过大的振动，使某些附着物如顶棚抹灰脱落。 吊车梁若挠度过大，轴道将随之变形， 吊车梁若挠度过大，轴道将随之变形，可能影响吊车的 正常运行。因此对梁的最大挠度v 正常运行。因此对梁的最大挠度 max或最大相对挠度 vmax/ l, 应加以限制，即应符合下式要求： 应加以限制，即应符合下式要求：
(建筑工程管理)建筑结构应按承载能力极限状态和正常使用极限状态设计
（建筑工程管理）建筑结构应按承载能力极限状态和正常使用极限状态设计概述建筑结构应按承载能力极限状态和正常使用极限状态设计。
前者指结构或构件达到最大承载力或达到不适于继续承载的变形时的极限状态；后者为结构或构件达到正常使用的某项规定限值时的极限状态[1]。
钢结构可能出现的承载能力极限状态有：①结构构件或连接因材料强度被超过而破坏；②结构转变为机动体系；③整个结构或其中壹部分作为刚体失去平衡而倾覆；④结构或构件丧失稳定；⑤结构出现过度塑性变形，不适于继续承载；⑥在重复荷载下构件疲劳断裂。
其中稳定问题是钢结构的突出问题，在各种类型的钢结构中，都可能遇到稳定问题，因稳定问题处理不利造成的事故也时有发生。
钢结构的失稳破坏钢结构因其优良的性能被广泛地应用于大跨度结构、重型厂房、高层建筑、高耸构筑物、轻型钢结构和桥梁结构等。
如果钢结构发生事故则会造成很大损失。
1907年，加拿大圣劳伦斯河上的魁北克桥，在用悬臂法架设桥的中跨桥架时，由于悬臂的受压下弦失稳，导致桥架倒塌，9000t钢结构变成壹堆废铁，桥上施工人员75人罹难。
大跨度箱形截面钢桥在1970年前后曾出现多次事故[2]。
美国哈特福德市（HartfordCity）的壹座体育馆网架屋盖，平面尺寸92m×110m，该体育馆交付使用后，于1987年1月18日夜突然坍塌[3]。
由于网架杆件采用了4个等肢角钢组成的十字形截面，其抗扭刚度较差；加之为压杆设置的支撑杆有偏心，不能起到预期的减少计算长度的作用，导致网架破坏[4]。
20世纪80年代，在我国也发生了数起因钢构件失稳而导致的事故[5]。
科纳科夫和马霍夫曾分析前苏联1951—1977年期间所发生的59起重大钢结构事故，其中17起事故是由于结构的整体或局部失稳造成的。
如原古比雪夫列宁冶金厂锻压车间在1957年末，7榀钢屋架因压杆提前屈曲，连同1200m2屋盖突然塌落。
高层建筑钢结构在地震中因失稳而破坏也不乏其例。
第六章正常使用极限状态
五、振动的限制
《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99-98） 对压型钢板组合楼板的振动采用限制其自振频率的 方法。自振频率可按下式计算：
f 1/(0.18 w) 15Hz
W——永久荷பைடு நூலகம்产生的挠度，cm。
vmax [v] vmax [v]
ll
梁的刚度属于正常使用极限状态，故计算时应采用 正常使用荷载，即取荷载标准值，不乘荷载分项系数， 且可不考虑螺栓孔引起的截面削弱。对动力荷载标准值 不乘动力系数。
四、钢框架的变形限制
单层厂房的横向框架其柱脚可与基础刚接或铰接， 而柱顶与屋架的连接一般都用刚接。钢框架的变形限 制主要是柱顶侧移。
在计算构件长细比时， max (l0 / i)max []
三、梁和桁架的变形限制
梁必须具有一定的刚度才能有效地工作，若刚度不 足时将出现挠度过大，给人感觉不舒适和不安全；同时 还可能引起过大的振动，使某些附着物如顶棚抹灰脱落。 吊车梁若挠度过大，轴道将随之变形，可能影响吊车的 正常运行。因此对梁的最大挠度vmax或最大相对挠度 vmax/ l, 应加以限制，即应符合下式要求：
第六章 钢结构的正常使用极限状态
一、正常使用极限状态 结构或构件虽然能够保持一定的承载能力，但在正
常荷载作用下长生的变形使结构或构件已不能满足正常使 用的要求（静力作用产生的过大变形和动力作用产生的剧 烈振动等）。不发生过大变形、振动、裂缝。
结构出现下列情况之一即认为超过了正常使用极限状态： 1、过大的变形、侧移（影响非结构构件、不安全感、
不能正常使用（吊车）等）； 2、过大的振动（不舒适）； 3、其他正常使用要求。（侵蚀介质造成的耐久性破坏）
通常是按承载能力极限状态设计结构构件，再按正常 使用极限状态进行校核。
钢结构设计的两种极限状态
钢结构设计的两种极限状态
1. 承载能力极限状态
承载能力极限状态是指钢结构在承受超过其所能承受的最大荷载时可能发生破坏的状态。
在这种状态下，钢结构可能因为承受过大的荷载而产生变形、断裂等损坏，导致结构失效。
因此，在钢结构设计中，必须进行承载能力极限状态的校核，以确保结构在承受设计荷载时不会发生破坏。
在承载能力极限状态下，钢结构的设计应考虑到材料的强度、刚度、稳定性和疲劳等因素。
设计者应根据规范和工程实际需求，对结构进行详细的分析和计算，确定其能够承受的最大荷载，并采取相应的构造措施来保证结构的安全性。
2. 正常使用极限状态
正常使用极限状态是指钢结构在正常使用的条件下，由于受到环境、荷载等因素的影响而产生的变形、振动、腐蚀等损坏。
在这种状态下，钢结构可能会影响其正常使用性能，但不会导致结构失效。
因此，在钢结构设计中，必须进行正常使用极限状态的校核，以确保结构在使用过程中不会影响其正常使用性能。
在正常使用极限状态下，钢结构的设计应考虑到材料的变形、振动、腐蚀等因素。
设计者应根据规范和工程实际需求，对结构进行详细的分析和计算，确定其能够满足的正常使用要求，并采取相应的构造措施来保证结构的正常使用性能。
总之，承载能力极限状态和正常使用极限状态是钢结构设计的两种重要极限状态。
在设计过程中，设计者应根据规范和工程实际需求，对结构进行详细的分析和计算，确保其满足这两种极限状态的要求，从而保证建筑物的安全性和耐久性。
钢结构的正常使用极限状态
6.2 拉杆、压杆的刚度要求
max l0 i max
式中 max ——杆件的最大长细比；
l0 ——杆件的计算长度；
i
——截面回转半径；的变形限制
——受弯构件在标准荷载作用下所产生的最大
挠度或跨中挠度 ——有关规范给出的受弯构件的挠度限值， 称为容许挠度。
6.5 振动的限制
组合楼板振动限制，自振频率可按下式计算：
f 1 (0.18 w)
式中w——永久荷载产生的挠度（cm）
f ≥15Hz
组合板
组合板
6.4 钢框架的变形限制
单层厂房横向框架变形限制
限制柱顶侧移（P187表6-5、6-6） 多、高层框架变形限制：
风荷载标准值作用下 顶点质心的侧移≤H/500 质心层间位移≤ h/400
地震作用下 多遇地震作用下 弹性层间位移角≤ h/300 罕遇地震作用下 结构薄弱层弹塑性层间位移角≤ h/50
第6章
钢结构的正常使用极限状态
正常使用极限状态的特点
拉杆、压杆刚度要求
梁和桁架的变形限制
钢框架的变形限制
振动的变形限制
6.1 正常使用极限状态的特点
正常使用极限状态对应于结构或构件达到正 常使用或耐久性能的某项规定限值。主要包括以 下极限状态： l ）影响正常使用或外观的变形； 2 ）影响正常使用或耐久性能的局部破坏（包括 裂缝） ; 3 ）影响正常使用或耐久性能的振动； 4 ）影响正常使用或耐久性能的其他特定状态。
钢结构的正常使用极限状态
二、拉杆、压杆的刚度的要求 轴心受力构件的刚度通常用长细比来度量，长细 比是构件的计算长度l0与构件截面最小回转半径i的比 值，即λ=l0/i，λ愈小，表示件刚度愈大，反之则刚 度愈小。长细比过大会使构件在使用过程中由于自重 产生弯曲变形，在动力荷载作用下会产生振幅较大的 振动，在运输和安装过程中易产生挠曲变形，因此设 计时要控制构件的长细比，使其不超过规范规定的容 许长细比[λ]。
在计算构件长细比时，
λmax = (l0 / i ) max ≤ [λ ]
三、梁和桁架的变形限制 梁必须具有一定的刚度才能有效地工作，若刚度不 足时将出现挠度过大，给人感觉不舒适和不安全；同时 还可能引起过大的振动，使某些附着物如顶棚抹灰脱 落。吊车梁若挠度过大，轴道将随之变形，可能影响吊 车的正常运行。因此对梁的最大挠度vmax或最大相对挠 度vmax/ l, 应加以限制，即应符合下式要求：
Hale Waihona Puke 对于多层及高层框架结构在风荷载标准值作用 下，当不考虑地震作用时，顶点质心的侧移要求不超 过建筑总高的1/500，质心层间位移要求不超过楼层高 度的1/400。对于考虑地震作用的，在第一阶段抗震设 计时，其层间侧移标准值要求不超过楼层高度的 1/250。在第二阶段抗震设计时，其层间侧移标准值要 求不超过楼层高度的1/70。此值允许塑性在结构中有一 定程度的发展，但保证不致发生倒塌。
第六章
钢结构的正常使用极限状态
一、正常使用极限状态 结构或构件虽然能够保持一定的承载能力，但在正 常荷载作用下长生的变形使结构或构件已不能满足正常使 用的要求（静力作用产生的过大变形和动力作用产生的剧 烈振动等）。不发生过大变形、振动、裂缝。
结构出现下列情况之一即认为超过了正常使用极限状态： 1、过大的变形、侧移（影响非结构构件、不安全感、不 能正常使用（吊车）等）； 2、过大的振动（不舒适）； 3、其他正常使用要求。（侵蚀介质造成的耐久性破坏） 通常是按承载能力极限状态设计结构构件，再按正常 使用极限状态进行校核。
2016年同济大学钢结构试题
同济大学2006年钢结构试题一、单项选择题在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均无分。
1.钢结构更适合于建造大跨结构，这是由于（）A.钢材具有良好的耐热性B.钢材具有良好的焊接性C.钢结构自重轻而承载力高D.钢结构的实际受力性能和力学计算结果最符合2.进行疲劳设计时我国钢结构设计规范采用的是（）A.近似概率极限状态设计方法B.容许应力设计方法C.全概率极限状态设计方法D.屈服应力设计方法3.钢结构正常使用极限状态是指（）A.已达到五十年的使用年限B.结构达到最大承载力产生破坏C.结构和构件产生疲劳裂纹D.结构变形已不能满足使用要求4.钢材的冲击韧性A KV值代表钢材的（）A.韧性性能B.强度性能C.塑性性能D.冷加工性能5.钢材的塑性性能受很多因素的影响，在下列结论中正确的是（）A.温度降低对钢材塑性性能影响不大B.二（三）向拉应力导致钢材塑性增加C.加荷速度越快，钢材塑性越差D.应力集中对钢材的塑性性能无显著影响6.钢结构发生脆性破坏是由于（）A.钢材是塑性较差的材料B.钢材的强度较高C.结构的构造不合理或工作条件差D.材料的使用应力超过屈服点7.钢材的伸长率指标是通过下列哪项试验得到的？（）A.冷弯试验B.冲击功试验C.疲劳试验D.单向拉伸试验8.在承受动荷的下列连接构造中，不合理．．．的是（）9.某侧面直角角焊缝h f=4mm，由计算得到该焊缝所需计算长度30mm，考虑起落弧缺陷，设计时该焊缝实际长度取为（）A.30mmB.38mmC.40mmD.50mm10.焊接残余应力不影响．．．构件的（）A.刚度B.静力强度C.整体稳定承载力D.疲劳强度11.普通螺栓的受剪承载力设计值与下列哪项无关．．？（）A.螺栓孔的直径B.螺栓直径C.受剪面数D.螺栓抗剪强度设计值12.图示高强螺栓群受弯后的旋转中心为（）A.1点B.2点C.3点D.4点13.在满足强度的条件下，图示①号和②号焊缝合理的h f应分别为（）A.4mm，4mmB.6mm，8mmC.8mm，8mmD.6mm，6mm14.为保证工字形梁受压翼缘的局部稳定，要对其宽厚比进行限制：对Q235钢为b 1/t ≤15，对Q345钢为b 1/t （ ）A.比15小B.比15大C.仍等于15D.有时大于15，有时小于1515.当仅讨论截面形式对轴心受压杆的失稳影响时，一般来说，图示的四种截面中最易发生扭转失稳的截面为（ ）16.对格构式轴压柱绕虚轴的整体稳定进行计算时，用换算长细比λox 代替λx ，这是考虑（ ）A.格构柱剪切变形的影响B.格构柱弯曲变形的影响C.缀件剪切变形的影响D.缀件弯曲变形的影响17.当偏心压杆的荷载偏心作用在实轴上时，保证格构柱的平面外稳定是通过（ ）A.计算柱的平面外稳定B.计算分肢稳定C.柱本身的构造要求D.选足够大的分肢间距18.实腹式偏心受压构件按f W M A N xx x =γ±=σ计算强度，它代表的截面应力分布为（ ）19.对于跨度L ≥15m 的三角形屋架和跨度L ≥24m 的梯形或平行弦屋架，为改善外观和使用条件，可起拱，起拱度为（ ）A.L/300B.L/400C.L/500 D.L/60020.为了保证两个角钢组成的T 形截面共同工作，在两个角钢肢间设置垫板，垫板间距应不大于40i 1或80i 1，i 1为单角钢绕1-1轴的回转半径，下图中1-1轴的正确位置是（ ）二、填空题请在每小题的空格中填上正确答案。
钢结构设计原理智慧树知到答案章节测试2023年兰州理工大学
第一章测试1.钢结构具有良好的塑性变形能力，不会出现脆性断裂。
（）A:错B:对答案:A2.钢结构的极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。
（）A:对B:错答案:A3.钢结构具有良好的加工性能和焊接性能。
（）A:错B:对答案:B4.钢结构具有良好的密封性能。
（）A:对B:错答案:A5.构件初弯曲对轴心受压件承载力影响很大。
（）A:错B:对答案:B6.8 钢结构的耐火性差。
（）A:对B:错答案:A7.钢结构的承载能力极限状态主要包括变形控制。
（）A:错B:对答案:A8.钢结构的正常使用极限状态要包括强度、刚度、稳定性。
（）A:对B:错答案:B第二章测试1.韧性是结构或构件承受静力荷载时，吸收变形能的能力。
（）A:对B:错答案:B2.钢材耐火不耐热。
（）A:错B:对答案:A3.钢材随着含碳量的增加，强度越高，塑性越好。
（）A:错B:对答案:A4.承重结构用钢材，应保证的力学性能包括（）A:抗拉强度、屈服强度、冷弯性能B:抗拉强度、屈服强度、伸长率C:抗拉强度、伸长率D:屈服强度、伸长率、冷弯性能答案:B5.钢材在双向拉力作用下，抗拉强度和伸长率的变化是（）A:降低，提高B:提高，提高C:提高，降低D:降低，降低答案:D6.当钢结构表面长期受辐射热作用时，应采取有效防护措施的温度低限值为（）A:250B:300℃C:150℃D:200℃答案:C7.结构的可靠性包括（）A:适用性B:经济性C:安全性D:耐久性答案:ACD8.建筑结构用钢在性能方面的基本要求是（）A:强度B:脆性C:韧性D:塑性答案:ACD9.钢材的硬化有下面哪些类型（）A:应变时效B:应力时效C:时效硬化D:冷作硬化答案:ACD10.同一构件的伸长率，正确的是（）A:δ5δ10D:δ5=δ10答案:C第三章测试1.梁受固定荷载作用，当局部承压强度不能满足时，较合理的措施是（）。
A:增加横向加劲肋B:加厚翼缘板C:在集中荷载作用处设置支撑加劲肋D:加厚腹板答案:C2.按照强度条件选择梁截面时，截面的最小高度依据（）。
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6.4钢框架的变形限制
❖ 1 单层工业厂房的钢框架柱变形限制主要 是柱顶侧移和吊车梁顶面标高处的柱位移
❖ 2 多层及高层框架变形限制主要是结构 顶点位移的侧移量和限制层间侧移量。
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6.5 振动的限制
❖ 楼板的竖向震动，要避免风振加速度引起的 人员不舒适感，通常限制自振频率：
f =1 (0.18 w)≤15Hz
1、由荷载、温度变化、潮湿、收缩、和徐变引起的非结构构件的局 部损坏
2、由荷载产生的挠度影响家具设备的正常功能 3、明显的挠度使居住着不安 4、由剧烈的自然现象造成的非结构构件彻底破坏 5、结构因为时效和服役而退化 6、建筑物因活荷载风荷载或地震作用，导致居住着身体和心理不舒 适 7、使用荷载下的连续变形。
第六章 钢结构的正常使用极限状态
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6.1正常使用极限状态的特点
正常使用极限状态 对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规
定限值： 1 影响正常使用或外观的变形； 2 影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝）； 3 影响正常使用的振动； 4 影响正状态可以理解为实用性极限状态，常见的实用性问题 有以下几类 ：
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6.1 拉杆、压杆的刚度要求
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轴心受拉、轴心受压、拉弯和压弯构件不
应过分柔软而应具有一定的刚度，不发生过大
的变形，用长细比来控制。满足：
λ=(l0i )max≤[λ]
[λ]_表6-1， 6-2给出了容许长细比
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6.3 梁和桁架的变形限制
❖ 受弯构件正常使用极限状态是指其出现过 大的弯曲变形，使用阶段过大的变形表现为挠 度，所以应保证：
w永久荷载产生的挠度 cm.，
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