同济大学房屋钢结构设计试题含答案及复习重点.docx
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同济大学房屋钢结构设计试题含答案及复习重点
试卷一一、填空题(每空2分,共计20分)
1、门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取(1/20~1/8),在雨水较多的地区取其中的较大值。
2、在设置柱间支撑的开间,应同时设置(屋盖横向支撑),
以构成几何不变体系。
3、当端部支撑设在端部第二个开间时,在第一个开间的相应位置应设置(刚性)系杆。
4、冷弯薄壁构件设计时,为了节省钢材,允许板件(受压屈曲),并利用其(屈服后强度)强度进行设计。
5、当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时,必须在受压翼缘两侧布置(隅撑)
6、螺栓排列应符合构造要求,通常螺栓端距不应小于
(2)
倍螺栓孔径,两排螺栓之间的最小距离为(3)倍螺栓直径。
7、垂直于屋面坡度放置的檩条,按(双向受弯)构件设计计算。
8、屋架节点板上,腹杆与弦杆以及腹杆与腹杆之间的间隙应不小于(20mm)。
二、选择题(每题2分,共计20分)
1、梯形钢屋架受压杆件.其合理截面形式,应使所选截面尽量满足(A)的要求。
(A)等稳定(B)等刚度(C)等强度(D)计算长度
相等
2、普通钢屋架的受压杆件中,两个侧向固定点之间(A)。
(A)垫板数不宜少于两个(B)垫板数不宜少于一个
(C)垫板数不宜多于两个(D)可不设垫板
3、梯形钢屋架节点板的厚度,是根据(D)来选定的。
(A)支座竖杆中的内力(B)下弦杆中的最大内力
(C)上弦杆中的最大内力(D)腹杆中的最大内力
4、槽钢檩条的每一端一般用下列哪一项连于预先焊在屋架上弦的短角钢(檩托)上(B)。
(A)一个普通螺栓(B)两个普通螺栓(C)安装焊缝
(D)一个高强螺栓
5、如轻型钢屋架上弦杆的节间距为L,其平面外计算长度应取(D)。
(A)L(B)0.8L(C)0.9L(D)侧向支撑点间距
6、屋架下弦纵向水平支撑一般布置在屋架的(C)。
(A)端竖杆处(B)下弦中间(C)下弦端节间(D)斜腹杆处
7、屋盖中设置的刚性系杆(A
(A)可以受压(B)只能受拉(C)可以受弯(D)
可以受压和受弯
8、某房屋屋架间距为6m,屋架跨度为24m,柱顶高度24m。
房屋
内无托架,业务较大振动设备,且房屋计算中未考虑工作空间时,可在屋盖支撑中部设置(C)。
(A)上弦横向支撑(B)下弦横向支撑(C)纵向支撑
(D)垂直支撑
9、梯形屋架的端斜杆和受较大节间荷载作用的屋架上弦杆的合理
截面形式是两个(C)。
(A)等肢角钢相连(B)不等肢角钢相连
(C)不等肢角钢长肢相连(D)等肢角钢十字相连
10、屋架设计中,积灰荷载应与(C)同时考虑。
(A)屋面活荷载(B)雪荷载
(C)屋面活荷载和雪荷载两者中的较大值(D)屋面活荷载和雪荷载
三、问答题(共计20分)
1、试述屋面支撑的种类及作用。
(8分)
2、试述空间杆系有限元法的基本假定。
(6分)
3、举出两种常见的网架结构的基本形式,并简述其特点。
(6分)
一、填空题(每空2分,共计20分)
1、拉条的作用是()。
2、实腹式檩条可通过檩托与刚架斜梁连接,设置檩托的目的是()。
3、屋架的中央竖杆常和垂直支撑相连,一般做成十字形截面,这时它的计算长度是(0.9L)。
4、设计吊车梁时,对于构造细部应尽可能选用疲劳强度高的连接型式,例如吊车梁腹板与上翼缘的连接应采用(焊透的k型坡口焊缝)焊缝。
5、钢屋架中的杆件一般是由双角钢组成,为使两个角钢组成的杆件起整体作用,应设置(至少两块填板)。
6、屋盖支撑可以分为(上玄横向支撑)、(下
玄横向支撑下玄纵向支撑竖向支撑系杆)五类。
二、选择题(共20分)
1、门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取(A),在雨水较多的地区取其中的较大值。
(A)1/20—1/8(B)1/30—1/8(C)1/20—1/5
(D)1/30—1/5
2、在设置柱间支撑的开间,应同时设置(B),以构成几何不变体系。
(A)屋盖纵向支撑(B)屋盖横向支撑(C)刚性系杆
(D)柔性系杆
3、当端部支撑设在端部第二个开间时,在第一个开间的相应位置应设置(C)系杆。
(A)刚性和柔性(B)刚性或柔性(C)刚性(D)柔
性
4、螺栓排列应符合构造要求,通常螺栓端距不应小于(A)倍螺栓孔径,两排螺栓之间的最小距离为(B)倍螺栓直径。
(A)2(B)3(C)4(D)5
5、梯形屋架下弦杆常用截面形式是两个(A)。
(A)不等边角钢短边相连,短边尖向下(B)不等边角钢短边相连,短边尖向上
(C)不等边角钢长边相连,长边尖向下(D)等边角钢相连
6、屋架节点板上,腹杆与弦杆以及腹杆与腹杆之间的间隙应不小于(B)。
(A)10mm
(B)20mm
(C)30mm
(D)40mm
7、屋架上弦杆为压杆,
其承载能力由(C
)控制;下弦杆为
拉杆,其截面尺寸由(
A)确定。
(A)强度
(B)刚度
(C)整体稳定
(D)局部稳定
8、根据吊车梁所受荷载作用,对于吊车额定起重量Q<30t,跨度I<6m,工作级别为AI~A5的吊车梁,宜采用(A
的办法,用来承受吊车的横向水平力。
(A)加强上翼缘(B)加强下翼缘(C)设制动梁
(D)设制动桁架
三、简答题(共20分)
1、简述轻型门式钢架结构中支撑和刚性系杆的布置原则(8分)
2、为何冷弯薄壁构件在其强度和稳定性计算公式中截面特性以有效截面为准(6分)
3、简述D值法的计算步骤(6分)
试卷三
一、填空题(每空2分,共计20分)
1、钢屋架中的杆件一般是由双角钢组成,为使两个角钢组成的杆件起整体作用,应设置(填板)。
2、屋架上弦杆为压杆,其承载能力由(整体稳定)控制;
下弦杆为拉杆,其截面尺寸由(强度)确定。
3、梯形钢屋架,除端腹杆以外的一般腹杆,在屋架平面内的计算
长度Lox二(0.8)L,在屋架平面外的计算长度Loy二
(1)
L,其中L为杆件的几何长度。
4、吊车梁承受桥式吊车产生的三个方向荷载作用,即(横向水
平),(纵向水平)和(竖直)。
5、能承受压力的系杆是()系杆,只能承受拉力而不能承受压力的系杆是()系杆。
二、选择题(共20分)
1、十字交叉形柱间支撑,采用单角钢且两杆在交叉点不中断,支撑两端节点中心间距(交叉点不作为节点)为L.,按拉杆设计时,支撑平面外的计算长度应为下列何项所示?
(c)
(A)0.5L(B)0.7L(C)0.9L(D)1.0L
2、梯形屋架的端斜杆和受较大节间荷载作用的屋架上弦杆的合理截面形式是两个(C)。
(A)等肢角钢相连(B)不等肢角钢相连
(C)不等肢角钢长肢相连(D)等肢角钢十字相连
3、屋架上弦横向水平支撑之间的距离不宜大于(C)。
(A)120m(B)80m(C)60m(D)40m
4、门式刚架的柱脚,当有桥式吊车或刚架侧向刚度过弱时,则应采用(B)柱脚
(A)铰接(B)刚接(C)刚接或铰接
5、当采用压型钢板轻型屋面时,屋面竖向均布活荷载的标准值(按水平投影面积计算)应取(A);对受荷水平投影面积超过60m2的刚架结构,计算时采用的竖向均布活荷载标准值可取
(A)0.5kN/m(B)0.4kN/m2(C)0.3kN/m2(D)
0.2kN/m2
6、当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时,必须在受压翼缘两侧布置(D)
(A)拉杆(B)系杆(C)檩托(D)隅撑
7、当檩条跨度大于4m时,应在檩条间(D)位置设置拉条。
当檩条跨度大6m时,应在檩条跨度(C)分点位置各设置一道拉条。
(A)
五分点(B)四分点
(C)三分点
(D)二分点
8、
实腹式檩条可通过(C
)与刚架斜梁连接
。
(A)
拉杆(B)系杆
(C)檩托(D)
隅撑
三、
简答题(共20分)
1、
试述上弦横向水平支撑的作用及布置要求。
(6分)
、填空题(每空2分,共计20分)
1、根据吊车梁所受荷载作用,对于吊车额定起重量Q<30t,跨
度I<6m,工作级别为Al〜A5的吊车梁,可采用(加强丄翼缘)的办法,用来承受吊车的横向水平力。
当吊车额定
起重量和吊车梁跨度再大时,常在吊车梁的上翼缘平面内设置
(水平制动梁)或(水平制动桁架),用以
承受横向水平荷载。
2、设计吊车梁时,对于构造细部应尽可能选用疲劳强度高的连接
型式,例如吊车梁腹板与上翼缘的连接应采用()
焊缝。
3、屋架上弦横向水平支撑之间的距离不宜大于(60m)。
4、桁架弦杆在桁架平面外的计算长度应取(横向支撑
点)之间的距离。
5、能承受压力的系杆是()系杆,只能承受拉力而不能
承受压力的系杆是()系杆。
6、普通钢屋架的受压杆件中,两个侧向固定点之间的垫板数不宜
7、在设置柱间支撑的开间,应同时设置(屋盖横向支撑),以构成几何不变体系。
二、选择题(共20分)
1、当采用压型钢板轻型屋面时,屋面竖向均布活荷载的标准值(按水平投影面积计算)应取(a);对受荷水平投影面积超过60m2的刚架结构,计算时采用的竖向均布活荷载标准值可取(C)。
(A)0.5kN/m2(B)0.4kN/m2(C)0.3kN/m2(D)
2
0.2kN/m2
2、梯形钢屋架受压杆件.其合理截面形式,应使所选截面尽量满足(A)的要求。
(A)等稳定(B)等刚度(C)等强度(D)计算长度相等
3、梯形钢屋架节点板的厚度,是根据(D)来选定的。
(A)支座竖杆中的内力(B)下弦杆中的最大内力
(C)上弦杆中的最大内力(D)腹杆中的最大内力
4、槽钢檩条的每一端一般用下列哪一项连于预先焊在屋架上弦的短角钢上(B)。
(A)一个普通螺栓(B)两个普通螺栓(C)安装焊缝
(D)一个高强螺栓
5、屋架下弦纵向水平支撑一般布置在屋架的(C)。
(A)端竖杆处(B)下弦中间(C)下弦端节间(D)斜腹杆处
6、当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时,必须在受压翼缘两侧布置
(
D
)
(A)
拉杆
(B)
系杆
(C)
檩托
(D)隅撑
7、
实腹式檩条可通过(C
)
与刚架斜梁连接。
(A)
拉杆
(B)
系杆
(C)
檩托
(D)隅撑
8、梯形屋架下弦杆常用截面形式是两个(A)
(B)不等边角钢短边相
(D)等边角钢相连
)同时考虑
(A)不等边角钢短边相连,短边尖向下
连,短边尖向上
(C)不等边角钢长边相连,长边尖向下
9、屋架设计中,积灰荷载应与(C
(A)屋面活荷载(B)雪荷载
(C)屋面活荷载和雪荷载两者中的较大值(D)屋面活荷载和雪荷载
三、简答题(共20分)
1、为什么上弦杆采用不等边角钢短肢相并的T型截面
为什么支座斜腹杆采用不等边角钢长肢相并的T型截面。
(6分)
2、简述单层门式刚架结构和钢筋混凝土结构相比具有的特点(8分)
1•门式刚架结构通常用于跨度为9-24m,柱距为6-12m,柱高为4.5-9m的单层工业房屋或公共建筑。
2.门式刚架屋面的坡度宜取1/20-1/8;挑檐长度宜为0.5-1.2m,其上翼
缘坡度取与刚架斜梁坡度相同。
3•门式刚架轻型房屋的构件和围护结构温度伸缩缝区段规定为:
纵向不大
于300;横向不大于150m。
超过规定则需设伸缩缝。
4.门式刚架柱顶侧移的限值为不超过柱高度的1/60。
5.门式刚架斜梁与柱的刚接连接,一般采用高强度螺栓-端板连接。
具体构造有端板竖放、端板斜放禾口端板平放三种形式。
6.压型钢板的板基厚度一般为041.6mm。
7.屋面压型钢板侧向可采用搭接式、咬合式、扣合式等不同连接方式。
8.当檩条跨度(柱距)不超过9_m时,应优先选用实腹式檩条
9.檩条在垂直地面的均布荷载作用下,按双向受弯构件设计。
10.当檩条跨度大于_4m时,应在檩条跨中位置布置拉条;当檩条跨度大于6m时,应在檩条跨度三分点处各布置一道拉条。
11.实腹式檩条可通过檩托与刚架斜梁连接。
12.钢屋架中受压杆件的容许长细比为150,只承受静力荷载的钢屋架中
拉杆的容许长细比为.350。
13.钢屋架的受压杆件,其合理的截面形式,应尽量对截面的两个主轴具有等稳定。
14.梯形钢屋架节点板的厚度,是根据腹杆最大内力来选定的。
15.由两个角钢组成的T形截面杆件,为了保证两个角钢共同工作,在两角钢间每隔一定距离应设置填板。
16.钢屋架的轴心受拉杆件应进行强度和刚度验算;钢屋架的轴心受压杆件应进行稳定性禾口刚度。
17.梯形钢屋架的跨度大于等于.24m时,在下弦拼接处宜起拱,起拱高度
一般为跨度的1/500。
18.网架按跨度分类时:
大跨度为60m以上;中跨度为30-60m,小跨度为上Qm以下。
19.当采用钢檩条屋面体系时,网架的跨高比可选(13-17)-0.03L2;上弦网格数可选—(6-8)+0.07L2。
L2为网架的短向跨度。
20.网架结构的容许挠度不应超过下列数值:
用作屋盖时为L2/250;用作
楼盖时为12/300。
L2为网架的短向跨度。
22.网架焊接空心球节点的直径D取决于杆件的外径、过目邻杆件的夹角、球面上相连杆件之间的施焊缝隙等因素.
23.网架焊接空心球节点的壁厚应根据—杆件内力—由承载力验算公式确
定,但不宜小于4mm。
空心球外径与壁厚的比值可在24-45范围内选用,空心球壁厚与钢管最大壁厚的比值宜在1.2-2.0之间。
24.网架螺栓球节点的直径D取决于—相邻杆件的夹角、螺栓的直径—、螺栓伸入球体的长度等因素.
25.网架杆件当采用钢管时,截面不宜小于482_mm.
二、简答题
1.简述单层轻型钢结构房屋的结构组成。
答:
单层轻型钢结构房屋一般采用门式刚架、屋架和网架为主要承重结构。
其上设檩条、屋面板(或板檩合为一体的太空轻质屋面板),其下设柱(对刚架则梁柱合一)、基础,柱外侧有轻质墙架,柱的内侧可设吊车梁。
3简述屋架结构的适应范围。
答:
当房屋跨度较大、高度较高或承重柱采
用混凝土构件时,宜采用屋架结构。
目前大量应用的压型钢板有檩体系和太空轻质大型屋面板无檩体系多采用平坡的轻质梯形钢屋架。
4简述网架结构的适应范围。
答:
当房屋跨度较大,其平面尺寸长短边之比接近1或不超过2时,宜采
用网架结构。
5门式刚架结构如何分类?
答:
(1)按跨数分类:
有单跨、双跨和多跨;
(2)按坡度数分类:
有单坡、双坡和多坡(3)按构件体系分类:
有实腹式与格构式;
(4)按截面形式分:
有等截面和变截面;(5)按结构选材分:
有普通型钢、薄壁型钢和钢管。
7简述门式刚架的几何尺寸:
刚架的跨度、刚架的计算高度、刚架屋面的坡度。
答:
(1)刚架的跨度:
取横向刚架柱轴线间的距离L(柱轴线为通过变截
面小端的中心线),宜为9-36m。
边柱宽度不等时,应外侧对齐。
(2)刚架的计算高度:
取横梁纵轴线与框架柱纵轴线的交点至柱脚底面处的距离。
一般宜为4.5-9m,必要时可适当加大。
(框架梁的轴线,取通过变截面梁单元中最小端截面中心处平行于框架梁上翼缘的纵向轴线)。
(3)刚架屋面的坡度:
在1/8-1/20间(长尺寸压型金属屋面板或卷材屋面)及1/4-1/6间(短尺寸压型金属板屋面或石棉瓦屋面)。
挑檐长度宜为0.5-1.2m,其上翼缘坡度取与刚架斜梁坡度相同。
8简述在结构布置时,如何确定门式刚架的间距?
答:
刚架的合理间距(柱距)应综合考虑使用要求、刚架跨度、檩条的合理跨度及荷载条件确定。
一般宜为6m,亦可采用7.5m或9m,最大可采用12m;门式刚架跨度较小时,也可采用4.5m。
有时,为小柱距布置支撑的方便,亦可在大柱距中插入个别小柱距,如12m+6n的混合柱距。
在建筑物山墙处,一般仍设置端刚架,也可用山墙横向墙架柱并增设压顶斜梁以代替端刚架,以简化结构布置并降低用钢量。
9简述门式刚架轻型房屋的构件和围护结构设置温度伸缩缝的条件和做法。
答:
门式刚架轻型房屋的构件和围护结构温度伸缩缝区段规定为:
纵
向不大于300m横向不大于150m超过规定则需设伸缩缝。
伸缩缝有两种做法:
(A)设置双柱;(B)在檩条相连的螺栓处采用长圆孔,并使该处屋面板在构造上允许涨缩。
2.简述门式刚架结构梁柱构件的截面形式及连接方法。
答:
实腹式刚架构
件的截面一般为工字形(或称H形);格构式刚架的截面为矩形或三角形。
门式刚架的横梁与柱为刚接,柱脚与基础宜采用铰接;当水平荷载较大,檐口标高较高或刚度要求较高时,柱脚与基础可采用刚接。
变截面构件与等截面相比,前者可以适应弯距变化,节约材料,但在构造连接及加工制造方面,不如等截面方便,故当刚架跨度较大或房屋较高时才设计变截面。
3.简述门式刚架轻型房屋的柱间支撑、屋盖横向支撑和系杆的布置原则。
答:
在房屋(或每个温度区段或分期建设区段)的端部第一或第二个开间,设置柱间支撑;柱间支撑的间距一般取30-45m,当房屋较长时,应在中部增设柱间支撑;当房屋宽度大于60m时,内列柱宜适当设置柱间支撑;当房屋高度较大时,柱间支撑应分层设置。
在设置柱间支撑的开间,应同时设置屋盖横向支撑(沿刚架横梁上表面)。
在边柱柱顶、屋脊、及多跨刚架的中柱柱顶,应沿房屋全长设置刚性系杆;若端部支撑设在端部第二开间,在第一开间的相应位置应设置刚性系杆
4.简述门式刚架斜梁腹板横向加劲肋的设置位置。
答:
梁腹板应在与中柱连接处、较大固定集中荷载处和梁翼缘转折处设置横向加劲肋;其他部位是否设置中间加劲肋,由计算确定;但《规程》规定,当利用腹板屈曲后抗剪强度时,梁腹板横向加劲肋的间距a宜取hw2hw。
5.简述门刚架斜梁截面设计要点。
答:
当斜梁坡度不超过1:
5时,因轴
力很小可按压弯构件计算其强度和刚架平面外的稳定,不计算平面内的稳
实腹式刚架斜梁的平面外计算长度,取侧向支撑点的间距。
当斜梁两
翼缘侧向支撑点间的距离不等时,应取最大受压翼缘侧向支撑点间的距离
斜梁不需要计算整体稳定性的侧向支撑点间最大长度,可取斜梁下翼缘宽
6.简述隅撑的设置要点。
答:
腹式刚架斜梁的下翼缘受压时,必须在受压
翼缘两侧布置隅撑(山墙处刚架仅布置在一侧)作为斜梁的侧向支撑,隅
撑的另一端连接在檩条上•隅撑间距不应大于所撑梁受压翼缘宽度
的倍。
7.门式刚架斜梁与柱的连接常用那些形式?
如何确定端板厚度?
答:
门式刚架斜梁与柱的刚接连接,一般采用高强度螺栓-端板连接。
具体构造有端板竖放、端板斜放和端板平放三种形式。
端板的厚度t可根据支撑条件按公式计算,但不应小于16mm和梁端板连接的柱翼缘部分应与端板等厚度。
8.压型钢板的常用的截面形式是什么?
板型如何表表示?
按波高如何分
类?
答:
(1)压型钢板的常用的截面形式为波型。
(2)压型钢板板型表示方法为:
YX波高-波距-有效覆盖宽度,板厚另外注明。
(3)压型钢板按波高可分为:
高波板波高大于70mn,适用于重载屋
面板;
中波板一一波高30-70mm适用于楼盖板及一般屋
面板;
低波板波高小于30mm适用于墙面板。
9.压型钢板的挠度与跨度之比的限值为多少?
答:
压型钢板的挠度与跨度
之比,按GB50018规范不应超过下列限值:
(a)屋面板屋面坡度<1/20时1/250
屋面坡度》1/20时1/200
(b)墙板1/150
《规程》则对屋面板和墙板分别规定为1/150和1/100。
10.压型钢板长度方向的搭接的构造要求有哪些?
10.答:
压型钢板长度方向的搭接端必须与支撑构件(如檩条、墙梁等)有可靠的连接,搭接部位应设置防水密封胶带,搭接长度不宜小于下列限值:
波高大于或等于70mn的屋面板:
350mm
波高小于70mm的屋面板当屋面坡度w1/10时:
250mm
11.屋面压型钢板侧向连接的构造要求有哪些?
答:
屋面压型钢板侧向可采用搭接式、扣合式、咬合式等不同连接方式。
当采用搭接式时,一般搭接一波,特殊要求时可搭接两波。
搭接处用连接件紧固,连接件应设置在波峰上,连接件宜采用带有防水密封胶垫的自攻螺栓。
对于高波压型钢板,连接件间距一般为700-800mm对于低波
压型钢板,连接件间距一般为300-400mm
当采用扣合式或咬合式时,应在檩条设置与压型钢板波型相配套的专用固定支座,固定支座与檩条采用自攻螺栓或射钉连接,压型钢板搁置在固定支座上。
两片压型钢板的的侧边应确保扣合或咬合连接可靠。
12.墙面压型刚板之间的侧向连接构造要求有哪些?
答:
墙面压型刚
板之间的侧向连接宜采用搭接连接,通常搭接一个波峰,板和板的连接可设在波峰,亦可设在波谷。
连接件应采用带有防水密封胶垫的自攻螺栓或射钉。
自攻螺钉直径d为3.08
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