《钢结构设计原理》期末考试试卷及答案(2)

2、单层厂房钢结构屋盖支撑体系由哪些支撑构成；（4分）
答：上（下）弦横向水平支撑；下弦纵向水平支撑；垂直支撑。
3、简述单层厂房横向框架的两种主要类型及其特点；（4分）
答：（1）横梁与柱铰接，特点是对柱基沉降的适应性较强，且安装方便，计算简单，受力明确，缺点是下段柱的弯矩较大，厂房的横向刚度较差。（2）横梁与柱刚接，特点是对减少下段柱弯矩，增加厂房横向刚度有利。由于下段柱截面高度小，从而可以减少厂房的建筑面积，却使屋架受力复杂，连接构造亦麻烦，且对柱基础的差异沉降比较敏感。
4、简述吊车对厂房结构产生的三种荷载；（4分）
答：竖向荷载，由吊车体系的自重产生；横向水平制动力，由吊车小车的启动与刹车产生；纵向水平制动力，由吊车大车的启动与刹车产生。
5、简述多层钢结构体系的主要类型；（4分）
答：柱—支撑体系：框架梁柱节点均为铰接，在纵向与横向沿柱高设置竖向柱间支撑；
纯框架体系：在纵横两个方向均为多层刚接框架；框架支撑体系：一个方向为柱—支撑体系，另一个方向为纯框架体系的混合体系。
答：至少应采用4条能反映当地场地特性的地震加速度波，其中宜包括一条本地区历史上发生的实测地震记录波。如当地没地震记录，可根据当地场地条件选用合适的其他地区的地震记录。如没有合适的地震记录，可采用根据当地地震危险性分析结果获得的人工模拟地震波，但4条波不得全用人工模拟的地震波。地震波的持续时间不宜过短，应取10-20s或更长。
λ
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
40
0.899
0.895
0.891
0.887
0.882
0.878
0.874
0.870
0.865
0.861
50
0.856
0.852
0.847
0.842
0.838
0.833
0.828
0.823
0.818
0.813
60
0.807
0.802
0.797
0.791
0.786
0.780
0.774
柱脚铰接楔形柱的计算长度系数
K2/K1
0.1
0.2
0.3
0.5
0.75
1.0
2.0…
…
…
…
…
…
…
…
0.10
1.252
1.027
0.935
0.857
0.817
0.801
0.790
0.739
0.15
1.518
1.235
1.109
1.021
0.965
0.938
0.895
0.872
0.20
天津大学试卷专用纸
学院建筑工程学院专业土木工程专业班年级学号姓名共4页第2页
二、写出下图所示门式刚架结构体系中10种构件的名称及构件受力类型。（共20分）
答：1.刚架柱，压弯构件；2.刚架梁，压弯构件；
3.抗风柱，受弯构件；4.檩条，双向受弯构件；
5.隅撑，轴心受力构件；6.拉条，轴心受拉构件；
7.撑杆，轴心受压构件；8.屋面水平支撑，轴心受拉构件；
图1.钢屋架几何尺寸
图2. 1-1剖面
解：（1）轴心压力设计值NFH=765 kN，l0x=1508mm，l0y=3000mm，f=215MPa
ix=25.6mm，x = 1508/25.6 = 58.9（2分）
iy=67.7mm，y = 3000/67.7 = 44.3
杆件绕Y轴失稳为弯扭失稳，应计算换算长细比，
K2/K1= 38.6/77.6 = 0.25；（2分）
查表得：μ=1.172；（2分）
考虑摇摆柱的影响：
；（2分）
边柱计算长度为：
h0 =ημh = 1.28×1.172×7.0 =10.5 m。（2分）
四、绘制两向正交正放网架、正放四角锥网架、斜放四角锥网架及三角锥网架的平面示意图，并分别说明以上各种网架节点处汇交杆件最多有几根？(20分
6、高层钢结构体系的主要类型；（4分）
答：框架结构体系、框架—剪力墙结构体系、外筒式结构体系、筒中筒式结构体系、筒束式结构体系及钢—混凝土组合结构体系。
7、高层钢结构不宜采用Q390钢的原因是什么？（2分）
答：Q390钢伸长率为18%，不符合伸长率大于20%的规定；
8、简述采用时程分析法时地震波的选取原则；（4分）
b1/t = 140/10=14 >0.56l0y/b1=0.56×3000/140=12（2分）
（2分）
max = 58.9，查表得：= 0.813（2分）
= N/(A) =665×103/(0.813×4452)=183.8 MPa <f=215MPa（2分）
杆件整体稳定性满足设计要求。
附表b类截面轴心受压构件的稳定系数φ
1.745
1.395
1.254
1.140
1.080
1.045
1.000
0.969
解：Ic1= Ib=54311.5cm2；Ic0=7968.14 cm2
Ic0/Ic1= 0.147；（2分）
K1=Ic1/ h = 54311.5/700 = 77.6；K2=Ib/ 2S = 54311.5/2/1407= 19.3
0.769
0.763
0.757
短肢相并双角钢截面绕Y轴失稳换算长细比计算公式：
b1/t >0.56l0y/b1时 ；其它情况 。其中b1为长肢肢宽。
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2.如图所示门式刚架，边柱为楔形构件，柱脚铰接，截面H300-700×200×6×8，斜梁为等截面构件，坡度1：10，截面H700×200×6×8，中柱为摇摆住，其所承受的竖向荷载为一根边柱的1.5倍，试确定边柱的平面内计算长度。（10分）
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20xx～20xx学年第x2学期期末考试试卷
《建筑钢结构设计》（A卷共5页）
（考试时间：年月日）
题号
一
二
成绩
核分人签字
得分
一、简答题（共30分）
1、写出钢结构排架承载力极限状态设计公式 中符号（ ）的含义；（4分）
答： 为重要性系数； 为永久荷载及可变荷载的分项系数； 为组合系数。
9.墙梁，受弯构件；10.柱间支撑，轴心受力构件。
三、计算题（共20分）
1.某24m跨钢屋架尺寸如图1所示，屋面采用1.5 m宽大型钢筋混凝土屋面板，屋面板至少三点与钢屋架可靠焊接，钢材为Q235B（f= 215MPa），焊条为E43型（ffw=160MPa）。上弦杆采用双角钢组成的T形截面，2L140×90×10，短肢相并，节点板厚度为10 mm，图2所示，A=4452mm2, ix=25.6mm，iy=67.7mm，承受最大轴心压力设计值NFH=665 kN（FH节间），试验算杆件截面的整体稳定性。（10分）