钢结构设计复习要点2

山东华兴钢结构设计复习重点
第1章重型厂房结构设计
1.重型厂房有哪些结构组成部分？
主要结构组成：横向框架、支撑系统、吊车系统、墙架系统。

2.厂房的屋盖形式。

分无檩屋盖和有檩屋盖，无檩屋盖一般用于预应力混凝土大型屋面板等重型屋面，将屋面板直接放在屋架或天窗架上；有檩屋盖常用于轻型屋面材料的情况。

3.厂房结构温度缝的设置原则。

温度缝的设置一般采用双柱方法（同门式钢架），也可采用单柱（屋面、墙面构件设椭圆孔）。

在地震区宜采用双柱法。

纵向≤300，横向≤150.
4.什么是托梁（托架）。

因工艺或其他要求，有时需将局部柱距加大，下部缺少了柱子，支撑中间屋架的桁架称为托架，
5.厂房框架柱截面形式有哪些。

有等截面柱、阶形柱和分离式柱。

6.什么是肩梁。

阶形柱支撑吊车处，是上下柱连接和传递吊车梁支反力的重要部位，它由上盖板、下盖板、腹板及垫板组成，也称肩梁。

7.柱间支撑的作用有哪些？
（1）柱间支撑与厂房框架柱连接，组成纵向构架。

保证厂房的整体稳定和纵向刚度。

（2）承担厂房端部山墙风荷载、吊车纵向水平荷载、温度应力以及纵向地震作用等（3）可作为框架柱在平面外的支撑点，减小框架柱在平面外的计算长度。

8.柱间支撑的类型有哪些？
（1）下层柱间支撑（2）上层柱间支撑（3）柱间刚性系杆
9.柱间支撑的布置原则有哪些？
（1）每列柱都要设柱间支撑（2）多跨厂房的中列柱的柱间支撑要与边列柱的柱间支撑布置在同一柱间（3）下层柱间支撑一般宜布置在温度区段的中部，以减少纵向温度应力的影响（4）上层柱间支撑除了要在下层柱间支撑布置的柱间外，还应在每个温度区段的两端设置（5）每列柱顶均要布置刚性系杆（6）屋盖的垂直支撑与上层柱间支撑布置在同一柱距内10.屋架的形式有哪几种？各有何特点？
屋架形式有三种：三角形屋架、梯形屋架和平行弦屋架。

其中三角形特点
11.屋架的腹杆形式有哪些？
三角形屋架有：芬克式腹杆、人字式腹杆、豪式腹杆。

梯形屋架有：单斜式腹杆、人字式腹杆、再分式腹杆。

平行弦屋架有：人字式腹杆、交叉式腹杆。

12.屋盖支撑有哪些类型？
有五种：上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、纵向水平支撑、垂直支撑和系杆。

13.屋盖支撑的作用有哪些？
（1）保证屋盖结构的几何稳定性（2）保证屋盖的刚度和空间整体性（3）为弦杆提供适当的侧向支撑点（4）承担并传递水平荷载（5）保证结构安装时的稳定与方便。

14.屋盖支撑的布置原则。

（1）上弦横向水平支撑：各种屋盖都应设屋架上弦横向水平支撑，当有天窗时天窗架上弦也应设置横向水平支撑，设置在房屋/温度缝区段的两端的第一或第二柱间，间距以不超
过60米为宜。

（2）下弦横向水平支撑：在屋架下弦平面内沿跨度方向全长布置，与上弦横向水平支撑位于同一开间，当屋架间距小于12M时设。

当屋架跨度较小时，无吊车或其他振动设备时，可不设。

（3）纵向水平支撑：当屋架内设有托架或设有重级、大吨位中级桥式吊车、壁行吊车、有锻锤等大型振动设备以及房屋高度、跨度较大、空间刚度要求高时，均应设置纵向水平支撑。

屋架间距小于12M时，纵向水平支撑通常布置在屋架下弦平面两端节间；屋架间距≥12m时，纵向水平支撑布置在屋架上弦平面内。

（4）垂直支撑：垂直支撑应设在相邻两榀屋架和天窗架对应的竖直腹杆间，并于上下弦横向水平支撑布置在同一开间，以确保屋架结构组成空间几何不变体系。

所有房屋均应设置垂直支撑。

三角形屋架：跨度≤18M时，可仅在跨度中央设置一道；跨度大于18米时宜在跨中和1/3各处各设一道。

梯形和人字形屋架：屋架端部必设一道，跨度≤30m时仅在跨中增设一道，跨度大于30m 时宜在跨中1/3处各设一道，当有天窗时，宜设置在天窗侧腿的下面；若屋架端部有托架时，可用托架等代替（5）若横向水平支撑设置在端部第二开间，则第一开间必须设刚性系杆。

对无檩屋架，大型屋面板可以充当上弦刚性系杆，此时一般只要在屋脊和屋架两端设置刚性系杆，对有檩屋盖，屋面檩条可以代替系杆，但一般只能作为柔性系杆。

屋脊及两端仍需要设置刚性系杆
15.厂房结构设计需考虑的荷载及选用原则。

荷载有：永久荷载包括屋面恒载、檩条、屋架其他构件自重及维护结构自重等；可变荷载：屋面活载、雪荷载、积灰荷载、风荷载及吊车荷载、施工检修荷载等；地震作用。

选用原则：屋面荷载不与雪荷载同时考虑，两者取大值。

积灰荷载应注意局部放大系数，且积灰荷载只与雪荷载和屋面活荷载中的较大值同时考虑，风荷载应注意体形系数。

注：1.l-杆件的几何长度（节点中心间的距离），L1-屋架弦杆及再分式主斜杆侧向支撑点之间的距离
2.无节点板的腹杆，其计算长度在任何平面内均取等于几何长度。

17.屋架杆件的截面形式及选用要求。

受压弦杆：不等边角钢短肢相连或TW型截面（无节间荷载）
不等边角钢长肢相连或TN型截面（有节间荷载）
受拉弦杆：不等边角钢短肢相连或TW型截面。

支座斜杆及竖杆：不等边角钢长肢相连或等边角钢
其他腹杆：等边角钢T行或十字形、单角钢
18.吊车梁的荷载有哪些？
有竖向荷载、横向水平荷载、纵向水平荷载。

19.吊车梁的截面组成有哪些。

吊车梁有单轴对称或双轴对称工字形截面吊车梁；带制动梁的吊车梁制动梁由吊车梁的上翼缘、钢板、槽钢组成。

带制动桁架的吊车梁制动桁架由弦杆和腹杆组成。

20.了解吊车梁的连接方法。

（1）上翼缘与柱的连接，吊车梁上翼缘与柱的连接应能可靠地传递水平力而又不改变
吊车梁的简支条件，吊车梁上翼缘与柱的连接按能传递支座处全部水平力计算。

（2）吊车梁平板式支座（3）吊车梁凸缘式支座。

21. 吊车梁的截面验算内容有哪些？如何计算？
强度验算（抗弯、抗剪、局压、折算）、整体稳定性验算、局部稳定验算、刚度验算、疲劳验算、翼缘和腹板连接焊接计算等。

强度计算弯曲正应力和剪应力；设有制动结构的吊车梁侧向刚度很大，整体稳定性得到保证，不需验算，无制动结构的吊车按下式验算F W
W ≤M +M =ϕχσ
刚度验算有竖向刚度和水平刚度。

第2章 轻型门式刚架结构
22. 轻型门式刚架有哪些结构组成部分？
有主承重骨架即门式钢架；支撑系统即柱间支撑、屋面水平支撑、系杆、隅撑等；吊车系统承担传递吊车荷载；维护系统抗风柱、檩条、墙梁等，屋面板墙面板、门窗天窗等
23. 轻型门式刚架结构的适用范围。

门式钢架通常用于跨度9-36m,柱高4.5-12m 、设有吊车起重较小的单层工业房屋或公共建筑（超市、娱乐体育设施、车站候车室码头等）。

屋面坡度不大于10℃，屋面平均高度不大于18m,房屋宽厚比不大于1，檐口高度不大于房屋的最小水平尺寸。

24. 轻型门式刚架结构有何特点？
（1）质量轻（2）工业化生产程度高施工周期短（3）综合经济效益高（4）柱网布置比较灵活，跨度大，柱距自由（5）门式钢架整体性可以依靠檩条、墙梁和隅撑来保证，支撑数量可减少且多用张紧的圆钢。

（6）梁柱多用变截面H 型钢，符合力学特点，节省钢材。

（7）板件较薄。

（8）缺点：因板薄。

对制作、运输、安装要求高，容易锈蚀，构件刚度小，容易弯曲和扭转。

25. 轻型门式刚架的结构形式
基本形式：（1）按跨度：单跨、双跨、多跨以及带挑檐的河带毗屋的。

（2）按屋面坡脊数：单脊单坡、单脊双坡和多脊多坡。

26. 什么是摇摆柱？
两端铰接的中柱称为摇摆柱。

27. 什么是抗风柱？
抵抗山墙风荷载的柱子。

28. 柱脚的类型及使用范围？
柱脚有刚接和铰接两种，
29. 门式刚架结构支撑和刚性系杆的布置原则
（1）每个温度区段的两侧均需设置完整的支撑体系（2）在布置柱间支撑的开间应同时设置屋面水平支撑（3）车间端部第一或第二开间需设置（4）钢架转折处应设通常的刚性系杆，也可由双檩兼做（5）柱间支撑的间距：30~45m.柱高较大时可分层设置。

30. 门式刚架的计算方法
（1）变截面门式钢架：按弹性分析方法计算。

（2）全部为等截面构件：采用塑性分析方法。

（3）取单榀钢架按平面结构分析内力。

（4）计算内力时可采用有限单元法。

（5）手算校核时可将变截面构件算为等截面构件。

31.门式刚架变截面柱的验算内容
（1）钢架平面内整体稳定性（2）钢架平面内计算长度（3）钢架平面外整体稳定性32.门式刚架变截面斜梁的验算内容
当斜梁坡度不超过1:5时，轴力很小，可按压弯构架计算其强度及平面外整体稳定性，不计算平面内整体稳定性；斜梁平面外计算长度取侧向支撑点间的距离；当上翼缘承受集中荷载处无加劲肋时，除需要验算腹板上边缘正应力、剪应力和局部压应力共同作用的折算应力外，还应压皱验算。

33.门式刚架变截面柱计算长度的确定方法
确定方法有三种：查表法、一阶分析法、二阶分析法。

34.门式刚架隅撑的作用及其布置原则？如何对隅撑进行计算。

当钢架梁的下翼缘受压时，必须在受压翼缘两侧布置隅撑，作为梁受压翼缘的侧向支撑，增加稳定承载力。

隅撑按轴心受压构件设计。

布置原则：可单侧布置，也可两侧成对布置，当成对布置时，每根隅撑的计算轴压力可取一半，计算时不用角钢的换算长细比，要考虑单面连接时材料强度的折减。

隅撑间距不应大于所支撑受压翼缘宽度的16倍。

35.门式刚架结构节点的连接形式
斜梁与柱采用端板螺栓连接；端板与端板采用高强螺栓连接；端板与梁、柱之间采用对接焊缝连接。

36.门式刚架梁柱端板连接节点设计时所需验算的内容
主要是剪应力。

37.实腹式檩条的计算有什么特点？
（1）设置在钢架斜梁上的檩条在垂直于地面的均布荷载作用下，沿截面两个形心主轴方向都有弯矩作用，属于双向受弯构件。

（2）在进行内力分析时，首先要把均布荷载分解为沿截面形心主轴方向的荷载分量q x q y
38.檩条的验算内容
（1）强度计算（2）整体稳定计算（3）变形计算。

39.檩条布置的拉条起什么作用？如何布置。

为什么要设置檩托？
拉条作用：防止檩条侧向变形和扭转并且提供侧向的中间支点。

布置：（1）檩条跨度大于4m时设一道，大于6m时设两道。

（2）在风荷载大的地区或是在屋檐和屋脊处都设置斜拉条。

设置檩托的目的是为了阻止檩条端部截面的扭转，以增强其整体稳定性。

40.门式刚架支撑连接构造措施？
（1）交叉支撑在交叉点应设置节点板，其厚度不小于10mm；斜杆与交叉结点应焊接，与端节点板宜焊接。

这里需要说明的是：在交叉点应设置节点板主要是指两根交叉斜杆，其中有一根斜杆中断的下柱支撑，对于两根均不中断的单角钢（背靠背）单片上柱支撑不需在交叉点再设置节点板，而加焊小填板垫平即可。

41.檩条承担的荷载有哪些？属于何种受力构件？
檩条承担的荷载有：板自重、檩条及悬挂物自重。

属双向受弯构件。

第3章多高层钢结构
42.层建筑钢结构有哪几种主要的结构体系？它们各有何特点？适用于何种范围？
答：①框架结构体系:适用于层高小于等于30的高层钢结构。

特点框架结构的平面布置灵活，提供较大的室内空间，结构各部分刚度比较均匀。

框架结构抗震性能好。

但框架结构的侧向刚度小，易引起非结构构件的破坏。

②框架-剪力墙结构体系：这种结构以剪力墙作为抗侧力结构，既具有框架结构平
面布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度，用于40-60层高的高层钢结构。

③框架-支撑体系：一般适用于40-60的高层建筑。

特点是框架与支撑系统协同工
作，竖向支撑桁架起剪力墙的作用，承担大部分水平剪力。

④框架-核心筒结构体系:这些年被大量采用，中心筒体即可以采用钢结构亦可采用钢筋混凝土结构核心筒体承担全部或大部分水平力及扭转力。

由于内同平面尺寸较小，侧向刚度有限，对抗震不利，不宜用于强震地区。

⑤筒体结构体系：适用于90层左右的高层钢结构建筑，筒体结构由内外两个筒体或多个筒体结构组合而成，共同抵抗水平力，具有很好的空间整体作用。

43. 高层钢结构有哪些概念设计？
44. 高层建筑钢结构常用的楼盖形式有哪些？
有现浇组合楼盖、压型钢板组合楼盖、预制楼面、叠合楼面、
45. 组合楼盖设计包括哪些内容？
楼板的分类：是否考虑压型钢板对承载力的贡献；验算内容：施工阶段对压型钢板进行强度和变形验算，使用阶段：对非组合楼板不考虑压型钢板的作用，在波槽内设置钢筋，按常规钢筋混凝土楼板计算。

对组合楼板验算强度和变形；强度包括正截面抗弯承载力、抗冲剪承载力和斜截面抗剪承载力。

46. 压型钢板组合楼盖中，压型钢板与混凝土之间水平剪力的传递有哪些形式？
依靠压型钢板的纵向波槽；依靠压型钢板上的压痕、小洞或冲成不闭合的孔眼；依靠压型钢板焊接的横向钢筋；设置于端部的锚固件，端部锚固件要求在任何情形下都应当设置
47. 组合楼板在施工阶段和使用阶段的受力有何特点？
施工阶段：永久荷载包括压型钢板、钢筋和混凝土自重；可变荷载包括施工荷载和附加荷载，当有过量冲击、混凝土过量丢放、管线和泵的荷载时应增加附加荷载。

验算采取弹性方法,按图示截面的单向板计算，不满足时加临时支护或减少板跨。

使用阶段:对非组合楼板压型钢板只作模板使用，不考虑去荷载作用，按常规钢筋混凝土楼板计算。

对组合楼板：永久荷载和使用阶段可变荷载，如果压型钢板的跨中扰度w0d 大于200mm 时，确定混凝土自重应考虑扰曲效应，在全跨增加混凝土厚度0.7W0，或增设临时支撑。

变形验算的力学模型：单向弯曲简支板。

48. 框架柱的设计要求？
(1)使塑性铰出现在梁端而不是柱端。

(2)限制板件宽厚比(3)限制柱长细比。

49. 抗震设计的结构如何才能实现强柱弱梁及强节点弱构件的设计思想?
对抗震设防的框架柱，为实现强柱弱梁的设计概念，使塑性铰出现在梁端而不是柱端，在框架的任一节点处，柱截面的塑性模量和梁截面的塑性模量宜满足下式的要求：yb pb c yc PC f W A N f W ∑∑≥-η)/(。

在梁形成塑性铰前，梁柱连接的交界面处及节点域的抗弯能力必须大于框架的抗弯能力，防止在梁还未出现塑性铰时，交界面处或节点域发生脆性破坏，塑性铰在梁上出现位置的强度应小于梁柱节点的强度。

50. 节点域的受力怎样计算？当节点域截面的抗剪强度不满足要求肘，可采取哪些构造措施
予以加强？
采取的措施：将节点域的柱腹板局部加厚或加焊贴板。

51. 框架梁柱节点处通常对梁端沿梁长方向加强内角（也称腋梁），其作用是什么？腋梁的
长和短对结构的经济性和安全可靠性有什么影响？
作用：塑性铰外移。

用于结构加固。

52. 框架梁柱刚性连接的常见形式？
（1）梁柱丁字形连接（全焊接）（2）梁柱宽翼缘T 字形连接（全焊接）（3）梁柱通过盖板和角钢连接（栓-焊连接）（4）梁与十字形截面柱连接（5）方钢管柱与梁的节点连接
53. 框架—支撑结构体系中，中心支撑与偏心支撑的区别是什么？它们各有何受力特点？
K 形支撑为什么不宜用于地震区？
中心支撑是斜腹杆都连接于梁柱节点。

偏心支撑是斜腹杆不都连接于梁柱节点。

K 形支撑体系在地震力作用下可能因受压斜杆失稳或受拉斜杆屈服而引起较大的侧向变形，故不宜在地震设计中采用。

54. 中心支撑和偏心支撑的定义及其特点？
中心支撑：垂直支撑中的支撑斜杆与框架柱的夹角应在在45°左右，当支撑斜杆的轴线通过框架梁与柱中线的交点时为中心支撑。

偏心支撑：当支撑斜杆的轴线设计为偏离梁与柱轴线的交点时为偏心支撑。

偏心支撑钢框架是在支撑钢框架的基础上改进的一种新型抗侧力体系，其抗侧 刚度和 延性满足高烈度地震区高层钢结构抗震要求。

该体系结合了中心支撑钢框架 在强烈地震作用下强度、刚度高和抗弯钢框架延性、耗能性能好的优点及依靠耗能 梁段的非弹性变形来耗散输人结构的地震能量的独特形式
55. 框架—支撑结构体系中，竖向支撑应怎样布置？帽桁架和腰桁架的作用是什么？应怎样
布置？
竖向支撑布置：（1） 可在建筑物纵向的一部分柱间布置，也可在横向或纵向两向布置.
（2）在平面上可沿外墙布置，也可沿内墙布置。

56. 耗能梁段的作用？
耗能梁段在地震作用下通过塑性变形消耗地震能量，降低结构其他构件的破坏程度，保护了主体结构
57. 高层钢结构建筑的荷载包括哪些？
答;恒荷载、楼面活荷载、风荷载、地震作用。

58. 什么叫做高屋建筑钢结构的P —Δ效应？
（1）结构在水平荷载作用下产生侧移Δ（2）此时竖向荷载将对钢架产生一个附加的外弯矩P Δ,将继续增大侧移和内力，（3）竖向荷载作用于继续增大的侧移，将产生更小一阶的外弯矩P Δ1,继续增大侧移和内力（4）如此叠加，直至平衡，称为P-Δ效应。

59. 在哪些情况下可不计算结构的整体稳定性？为什么？
当满足以下两个条件时可不验算整体稳定性（1）结构各楼层柱的平均长细比和平均轴压比满足：180
≤+m pm m N N λ。

（2）一阶分析计算得到的各层层间相对侧移满足：∑∑≤∆V
h u F F h 12.0。