钢结构 第13周作业讲解
全过程控制在钢结构实践教学中的应用研究
第11卷第11期中国水运V ol.11N o.112011年11月Chi na W at er Trans port N ovem ber 2011收稿日期：2011-09-12作者简介：陈联盟（1978-），男，浙江温州人，温州大学建筑与土木工程学院副院长，博士，副教授，主要从事钢结构教学与研究工作。
基金项目：温州大学瓯江学院教研项目（《钢结构设计》实践教学的改革探索）全过程控制在钢结构实践教学中的应用研究陈联盟（温州大学建筑与土木工程学院，浙江温州325035）摘要：针对土木工程专业本科钢结构实践教学中存在的问题，提出了全过程控制教学方法在其中的应用和实践思路。
钢结构试验教学中以学生为主体、实验室开放为平台，通过将试验分解成若干小试验并指导考核每一试验环节以真正实现综合设计型试验之目的；钢结构课程设计中以课程设计内容为主线、以课堂教学为平台，将课程设计内容分解成若干专题融入到课堂教学中去，通过严格控制课堂教学的每一环节，及时纠正学生每一阶段存在的问题和错误，学生及时完成每一阶段的课程设计内容，从而实现课程设计全过程的严格控制。
实践表明，全过程控制教学方法能有效提高钢结构实践教学质量，该思路同时能借鉴到其他专业课程的教学管理中去。
关键词：钢结构试验；课程设计；实践教学；全过程控制中图分类号：TU 391文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2011）11-0109-02一、引言随着钢结构产量的增加、冶金技术的改善、设计施工水平的提高及国家政策的大力扶持，钢结构体系将在今后的结构体系中占据越来越重要的份额[1-3]，学生毕业后从事钢结构设计和施工的机会也越来很大，由此钢结构教学尤其是直接培养实践动手能力和面向生产实践的实践教学质量越来越起到举足轻重的角色。
根据土木工程专业培养计划和教学大纲，钢结构课程培养体系中的实践教学环节主要包括两方面，一是钢结构试验，安排在大三上学期；二是钢结构课程设计，一周时间，安排在大三下学期。
国家开放大学电大本科《钢结构》期末题库及答案
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《钢结构》题库及答案一一、选择题1．在结构设计中，失效概率与可靠指标卢的关系为( )。
A．越大，β越大，结构可靠性越差B．越大，越小，结构可靠性越差C．越大，β越小，结构越可靠D．越大，β越大，结构越可靠2．钢材的设计强度是根据( )确定的。
A．比例极限 B．、弹性极限C．屈服点 D．抗拉强度3．钢材的伸长率是反映材料( )的性能指标。
A．承载能力 B．抵抗冲击荷载能力C．弹性变形能力 D．塑性变形能力二4．钢中硫和氧的含量超过限量时，会使钢材( )。
A．变软 B．热脆C．冷脆 D．变硬5．钢材在低温下，强度( )。
A．提高 B．降低C．不变 D．不能确定6·下列因素中( )与钢构件发生脆性破坏无直接关系。
A．钢材屈服点的大小 B．钢材的含碳量C·负温环境D．应力集中7·在弹性阶段，侧面角焊缝应力沿长度方向的分布为( )。
A·均匀分布 B．一端大、一端小C·两端大、中间小D．两端小、中间大8·承受轴心力作用的高强度螺栓摩擦型受剪切连接中，其净截面强度验算公式其中与轴心拉杆所受的力N相比( )。
C．N’=ND．不定9·计算轴心压杆时需要满足( )的要求。
A·强度、刚度(长细比)B·强度、整体稳定性、刚度(长细比)C·强度、整体稳定性、局部稳定性D·强度、整体稳定性、局部稳定性、刚度(长细比)10·确定轴Jp受压实腹柱的截面形式时，应使两个主轴方向的长细比尽可能接近，其目的是( )。
13第十三讲钢结构房屋抗震设计规定
第十三讲钢结构房屋抗震设计规定蔡益燕一、多层和高层钢结构房屋1．前言我国89年版抗震规范，除单层钢结构厂房外，没有其它钢结构内容。
我国过去钢材产量有限，钢结构在工程中应用很少。
随着钢材产量的增加，国家要求积极发展钢结构，新规范除保留单层钢结构房屋外，还增加了第八章“多层与高层钢结构房屋”，使钢结构抗震设计的内容大大充实，以适应钢结构发展的需要。
我国《钢结构设计规范》GBJ17不包含抗震内容。
因此，地震区的房屋钢结构设计，除应符合钢结构设计规范外，还应符合抗震规范的有关规定。
与行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》（以下简称《高钢规程》）相比，新的抗震规范第八章对高层钢结构的设计与施工作出了不少新规定。
今后，凡是《高钢规程》中与抗震规范不一致之处，应按抗震规范的规定执行，且不应比其低。
但抗震规范中未列入而《高钢规程》中已列入的，在该规程修订前仍可执行。
本章在适用的高层钢结构体系中未列入钢框架－混凝土剪力墙（核心筒），是考虑到对这种体系的性能尚未进行系统研究。
1994年的美国北岭(Northridge)地震和1995年的日本阪神地震是两次震害特别严重的地震，尤其是钢结构焊接刚架连接的破坏十分严重。
美国该地区的钢框架房屋破坏达100多幢，日本破坏的也不少，震后两国都进行了大量研究，对破坏原因进行了分析，采取了相应措施，制订了新标准。
由于美、日是钢结构应用最多的国家，它们的新标准引起了各国钢结构设计、施工和研究人员的关注，在这次我国抗震规范修订中也有若干反映。
本介绍对于行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》中已有规定而这次变更不大的内容只作一般介绍，着重说明这次修订中的新内容。
多层工业建筑钢结构的抗震设计另有规定，列入本章附录，这里不拟作介绍。
2．材料对抗震钢结构钢材的基本要求, 是参考AISC钢结构房屋抗震规定提出的。
这些要求是:⑴强屈比大于1.2; ⑵有明显的屈服台阶;⑶伸长率大于20%(标距50mm); ⑷有良好可焊性。
钢结构安全技术交底全套
（1) 作业场所必须有良好的天然采光或充足的安全照明。
（2) 焊接设备、焊机、切割机具、气瓶、电缆和其他器具等必须放置稳妥有序，并不得对附近的作业与人员构成妨碍。
（3) 施焊区周围10m范围内，不得放置气瓶、木材等易燃易爆物；不能满足时，应采用阻燃物或耐火屏板(或屏罩)隔离防护，并设安全标志。
5.任何人严禁在坑底休息；
6.基坑上口周边必须用细石砼做挡水台和排水沟，确保排水畅通，保证边坡的稳定；
7.夜间挖土时，施工场地应有足够的照明；
8.土方施工中，施工人员要经常注意边坡是否有裂缝，一旦发现，立即停止一切作业，待处理和加固后，才能进行施工；
9.开挖土方时，应有专人指挥，防止机械伤人或坠土伤人，挖土机的工作范围内，不准进行其它工作；
3. 凡患有中枢神经系统器质性疾病、植物神经功能紊乱、活动性肺结核、肺气肿、精神病或神经官能症者，不得从事焊接作业。
4. 焊接(切割)作业中涉及的电气安装引接、拆卸、检查必须由电工操作，严禁非电工作业，并应符合施工用电安全技术交底具体要求。
5. 高处作业必须设作业平台，宽度不得小于80cm，高处作业下方不得有易燃、易爆物，且严禁下方有人；作业时，应设专人值守。
10、作业时，必须待机身停稳后再挖土，铲斗未离开作业面时，不得做回转行走等动作，机身回转或铲斗承载时不得起落吊臂。
11、拉铲作业时，铲斗满载后不得继续吃土，不得超载。
12、驾驶司机离开操作位置，不论时间长短，必须将铲斗落地并关闭发动机。
13、不得用铲斗吊运物料。
14、发现机械运转异常时应立即停机，排除故障后，方可继续作业。
11. 电弧焊(切割)应符合下列要求：
（1) 焊接预热件时，应采取防止辐射热的措施。
Xsteel 13教程(1)
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钢部件
11
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2
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兰大《钢结构》课程作业
兰大钢结构课程作业_A1。
钢构件的受剪连接中栓钉类型不同，孔洞对构件强度削弱的程度不同。
孔洞对构件强度削弱最小的是（）普通螺栓连接摩擦型高强度螺栓连接承压型高强度螺栓连接铆顶连接本题分值： 5.0标准答案：摩擦型高强度螺栓连接2。
焊接工字形截面梁腹板设置加劲肋的目的是（）提高梁的抗弯强度提高梁的抗剪强度提高梁的整体稳定性提高梁的局部稳定性本题分值：5。
0标准答案: 提高梁的局部稳定性3。
当缀条柱单肢的长细比不满足不需进行稳定计算的规定时，需进行单肢的稳定性计算。
这时,单肢稳定计算应按（）轴心受拉验算轴心受压验算压弯构件验算拉弯构件验算本题分值： 5.0标准答案：轴心受拉验算4. 宽大截面轴心受压钢构件腹板局部稳定的处理方法：当构件的强度、整体稳定、刚度绰绰有余，应采用（）增加腹板厚度以满足宽厚比要求设置纵向加劲肋任凭腹板局部失稳设置纵向加劲肋、横向加劲肋和短加劲肋本题分值：5。
0标准答案：任凭腹板局部失稳5。
钢结构一般情况下属延性破坏，故总体安全等级为（）级一二三四本题分值：5。
0标准答案：二二判断题1. 焊接残余应力是自相平衡的。
错对本题分值： 5.0标准答案：对2。
二阶弹性分析时叠加原理已不再适用错对本题分值： 5.0标准答案：对3. 双肢格构式轴心受压构件分肢间距是通过绕虚轴与绕实轴等稳定原则确定。
错本题分值： 5.0标准答案：对4. 部分发展塑性准则是指以构件截面部分塑性发展作为强度计算的承载能力极限状态，塑性区发展的深度将根据具体情况给予规定错对本题分值： 5.0标准答案：对5。
结构设计时应有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径，可考虑多道抗震防线错对本题分值: 5。
0标准答案: 对6. 在组合梁的设计中，不考虑翼缘屈曲后承载力的提高，因为对工字型截面来说翼缘属三边简支、一边自由板件，屈曲后继续承载的潜能不是很大错对本题分值: 5.0标准答案：对7。
钢结构在低温下有脆性破坏的倾向,耐腐蚀性差错对本题分值：5。
钢结构 第11周作业讲解
讲解: 1. 查表得抗滑移系数 =0.35，预拉力 P=155kN 作用于螺栓群形心处的荷载为：
度满足要求。 3. 验算螺栓的抗剪强度
第一排螺栓
第二排螺栓
同理算得第三排、第四排，第五排，第六排螺栓的拉力大小为
，
，
，
螺栓抗剪强度不满足要求。 注：解决办法，将接触面经喷砂处理后，不涂无机富锌漆，此时 =0.45.
第十一周(5.4-5.5)作业讲解
一、问答题 1. 普通螺栓受剪连接的破坏形式有哪五种？
二、计算题（参考 P69 例题 3.18，并参考讲义。） 1.如图所示为一受斜向偏心力作用的高强螺栓摩擦型连接，偏心力 T=600kN，钢材为 Q235， 螺栓用 10.9 级的 M20 高强度螺栓，构件接触面经喷砂后涂无机富锌漆。核算螺栓是否安全。
钢结构梁大作业讲解
• 考虑要变截面，要留有余地 考虑要变截面，
• 2.截面改变 截面改变 • 变更截面x＝l/6=3m, 与支承加劲肋一致 变更截面 ＝ /6=3m,
M 1 = 3978 kNm, V 1 = 1319 kN
3
M1 W1 = = 1 . 284 × 10 7 mm γx f t w h0 W1 b1 t = − = 4421 mm 6 h0 变更段截面的几何性质 I 1 = 1 . 32 × 10 10 mm S = 8 . 72 × 10 6 mm
M max 7160 × 10 3 3 Wx = = = 23115 × 10 mm γxf 1.05 × 295
*梁高 梁高 最小梁高h 最小梁高 min＝1585mm 经济梁高h 经济梁高 e＝1764mm 取腹板高度h 取腹板高度 0＝1750mm *腹板厚度 腹板厚度 抗剪要求t 抗剪要求 w＝5.4mm 经验适中厚度t 经验适中厚度 w＝h01/2/3.5=12mm 考虑腹板屈曲后强度，取腹板厚度t 考虑腹板屈曲后强度，取腹板厚度 w＝10mm *翼缘尺寸 翼缘尺寸
区段 III ： V 3 = 107 kN,
λ s = 1 . 65
V u = h w t w f V / λ 1 . 2 = 1437 kN s Q V 3 / V u = 107 / 1437 < 0 . 5 ∴用M
3
= M
max
≤ M
eu
验算
fy h0 / t w 通用高厚比 λ b＝ = 1 . 39 > 1 . 25 153 235 ρ = (1 - 0.2/ λ b ) / λ b = 0 . 816
30 bs ts ≥ = 7.3mm, 取t s＝8mm 15 * 中部次梁处支承加劲肋 的验算
钢结构 第9周作业讲解
查表得： x 0.794
Nx x Af 0.794 9124 215 1557.6 kN
3. 验算单肢稳定性
λ1 26.5 0.5 λmax 31.25
故最大承载力为 Nmax = 1557.6 kN
且 λ1< 40 所以单肢稳定满足
2
第九周(4.20-4.21)作业讲解 一、问答题 1. 简述构件长细比变大的不利影响。P77 2. 简述梁腹板设置加劲肋的原则。P117 3. 简述轴心受压实腹柱的截面选择原则。P87 4. 简述受弯构件强度计算时，不考虑截面塑性发展的情况。P109 5. 简述不需验算梁的整体稳定的情况。P113 二、计算题 1.如图所示，已知柱截面 A=45.62×2=91.24cm2, 截面无削弱, 材料 Q235-B, f=215N/mm2 , 截面惯性矩 Ix=10260cm4, Iy=13620cm4, 单肢的 i1=2.0cm ,柱计算长度 Lox=Loy= 6m， 计算该格构 式缀板柱的最大承载力 （同一截面缀板线刚度之和大于柱肢线刚度的 6 倍， 仅考虑柱的整体 稳定） λ 45 0.878 50 0.856 55 0.833 60 0.807 65 0.780 70 0.751
1
1. 计算绕实轴的承载力
iy Iy A 13620 91.24 12.2 cm
λ y l oy i y 600 12.2 49.2 150
查表得： y 0.86
Ny y Af 0.86 9124 215 1687 kN
2. 计算绕虚轴的承载力
i x Ix A 10260 91.24 10.6 cm
λx l ox i x 600 10.6 56.6
13 钢屋盖及其他
1 屋盖组成
1 屋盖组成
有檩体系 屋盖
无檩体系 有檩体系——屋面材料（屋面板）、檩条、 托架、屋架、屋盖支撑等组成 无檩体系——屋面材料(屋面板)、托架、屋架、 屋盖支撑等组成
2 屋盖支撑布置和作用
2 屋盖支撑布置和作用
一、支撑类型
上弦横向水平支撑 下弦横向水平支撑 上弦纵向水平支撑（除有檩体系且有大吨位吊 车，有较大疲劳作用时，一般不设 ） 下弦纵向水平支撑 垂直支撑 系杆——刚性、柔性
6柔性系杆屋架形式及应用一梯形屋架屋架形式及应用二三角形屋架屋架形式及应用三平行弦屋架屋架形式及应用四屋架形式与腹杆布置原则钢结构的制造一备料1余量10备料2分类3矫正三零件加工切割冲切等四构件组装运输结构受力合理结构运送单元便于安装拼装方便经济合理拼装节点传力可靠制作方便连接简单便于调整钢材的防锈一危害损失截面产生应力集中影响美观增加防锈成本二防锈方法除锈i人工除锈ii酸洗锈iii喷砂除锈短效防腐涂料底漆和面漆各色油性调和漆长效防腐镀层热浸镀锌热喷锌铝复合涂层电镀锌氟碳喷涂构造措施i闭口截面两端封死ii尽量避免产生残留湿气灰尘的死角和凹槽iii节点构造应易于检查防锈防火钢材是不燃烧的建筑材料但不耐火t220发生兰脆t600t150隔热措施无防护的钢结构耐火极限时间30分钟涂防火涂料隔热膨胀钢柱脚包混凝土高出地面大于150mm柱脚底面在地面上则距地面大于100mm柱脚在地下混凝土保护层厚度大于50mm
3 构造措施
i）闭口截面，两端封死 ii）尽量避免产生残留湿气，灰尘的死角和凹槽 iii）节点构造应易于检查，防锈
第8节 钢材的防锈，防火
2 防火
钢材是不燃烧的建筑材料，但不耐火 T＝220℃ 发生兰脆 T＝600℃ f y 0 T＝150℃ 隔热措施 无防护的钢结构耐火极限时间，30分钟
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N M tx x y A bW1x 400000 1.0 20 107 1.0 94.9Mpa f 0.702 10245 3.55 143288
整体稳定性满足！ GB50017-2003 中表 3.4.3 规定钢材的弹性模量值为 206×103N/mm2. 注释： 《钢结构设计规范》
2 4
M 2 EA N tx x f ， b 3.55 ， N Ex yA bW1x 2
N x A
mx M x xW1x 1 0.8
26 0.970 27 0.968
N ' N Ex
f , mx 0.65 0.35
4、结构的极限状态可以分为以下两类： 承载力 极限状态和 正常使用 极限状态。 5、未设置引弧板的角焊缝，每条焊缝的计算长度等于其实际长度减去 两倍的焊脚尺寸 。 6、钢材的主要几项机械性能指标是 强度 ， 塑性 ， 冲击韧性 ， 冷弯性能 等。 7、荷载作用于轧制普通工字钢简支梁的 下 翼缘，对其整体稳定性会产生有利影响。 8、在设置柱间支撑的开间，应同时设置 变体系。 9、屋盖支撑分为 横向水平支撑 、 纵向水平支撑 、 垂直支撑 和系杆。 二、简答题 1、解释下列表达式中各符号的含义。并说明该公式应用于哪种极限状态。 屋盖横向水平支撑 和 垂直支撑 ，以构成几何不
第十三周(5.18-5.19)作业讲解 一、填空题 1、复杂应力状态下，判断钢材的强度指标由 折算应力 来衡量。 2、摩擦型高强度螺栓连接以 板件即将产生相对滑移 作为抗剪承载力的极限状态。
3、对理想的轴心压杆进行整体稳定计算采用 屈曲 准则，对实际的轴心压杆进行整体稳定 计算采用 最大强度 准则。
N x A
mx M x
N xW1x 1 0.8 N ' Ex
f,
N A
mx M x
N xW2 x 1 1.25 ' N Ex
f
mx 0.65 0.35
M2 ， x上 1.05， x下 1.2 M1
25.96 322.5 296.6 MPa 215MPa
不满足！ ！
5
对上边缘
故强度检算通过。 2）平面内稳定验算：
x
lx 450 147.5 ix 3.05
查表，稳定系数为 x 0.3165
mx 1.0 ,
N ' Ex
2 EA 1.1 2
3.142 206000 38.52 102 326915.9 N 1.1147.52
M 2 EA 0.797 63 0.791 75 0.720 76 0.714
b 1 0.0022y f y 235
85 0.655 86 0.648 99 0.561 100 0.555 147 0.318 148 0.315
面内稳定性满足！ 受拉区强度验算：
4
N A
mx M x xW1x 1 1.25
3
N ' N Ex
100 10 38.52 102 100 103 38.52 102
1.0 12 106 100 103 1.2 50.2 103 1 1.25 326915.9 1.0 12 106 100 103 1.2 50.2 103 1 1.25 326915.9
解答：
3
构件的最大弯矩。 M =F· a=8×1.5=12KN· m x 1）强度检算： 对下边缘：
Mx N 100 103 12 106 An x下Wx下 38.52 102 1.2 50.2 103 26 199.2 173.2MPa 215MPa Mx N 100 103 12 106 An x上Wx上 38.52 102 1.05 126.4 103 26 90.4 116.4MPa 215MPa
l l 0 x 4500 0.5 4500 25.42 , y 0 y 77.85 iy 28.9 ix 177
查表的稳定系数为 x 0.971, y 0.702
NE
W1x
2 EA 3.142 2.06 105 10245 3.22 107 2 2 25.42
N x A
mx M x xW1x 1 0.8
N ' N Ex
100 103 0.3165 38.52 102
1.0 12 106 100 103 1.05 126.4 103 1 0.8 326915.9 100 103 1.0 12 106 0.3165 38.52 102 1.05 126.4 103 0.755 82.02 119.7 201.72 MPa 215MPa
准值产生的应力； QiK —第 i 个活荷载标准值产生的应力； ci —第 i 个活荷载组合值系数；
f —钢材的设计强度。
该公式应用于承载能力极限状态。
2、结构钢在单向状态下要经历几个主要阶段？画出设计时钢材的应力-应变关系曲线。 5 个阶段：弹性、弹塑性、塑性（屈服） 、强化、颈缩
1
三、计算题 1. 验算图示压弯构件的整体稳定性是否满足？F=400KN， e=500mm,构件长 4500mm, x 1.05 ， 构件截面 I45a,A=102.45cm ,Ix=32240cm ,ix=17.7cm, iy=2.89cm,跨中有一侧向（弯矩作用 平面外）支撑，钢材 Q235,f=215Mpa， f y 235Mpa 。
0 ( G GK Q1 Q1K Qi ci QiK ) f
i 2
n
0 —结构重要性系数； G —永久荷载分项系数； Q1 —第一个活荷载分项系数；
Qi —第 i 个活荷载分项系数； GK —永久荷载标准值产生的应力； Q1K —第一个活荷载标
2. 已知轴心压力设计值 N=100KN，横向集中荷载设计值 F=8KN，a=1.5m，钢材为 Q235，
f 215Mpa ， f y 235Mpa 。构件的截面为 2∟100×100×10，其截面特征：An=2×
19.26=38.52cm2 ， Wx 上 =2 × 63.2=126.4cm3 ， Wx 下 =2 × 25.1=50.2cm3 ， ix=3.05cm ， iy=4.52cm ，弹性模量 E=206000MPa。如图所示。验算压弯构件的强度和面内的稳定性。
M2 M1
25 0.972
28 0.966
62 0.797
63
75
76 0.714
77 0.707
78 0.701
79 0.694
80 0.688
0.791 0.720
解答：
构件所受弯矩为 Mx=400000×500= 20 10 7 N mm ,N=400kN
mx tx 1.0 , x
Ix 322400000 1432888mm3 h/2 450 / 2
代入公式中，平面内：
2
N x A
mx M x xW1x 1 0.8
N N EX / 1.1
400000 0.969 10245
平面外：
1.0 20 107 174.7 Mpa f 400000 1.05 14328881 0.8 3.22 107 / 1.1