房屋钢结构
一、填空题
1.门式刚架结构通常用于跨度为 m，柱距为 m，柱高为 m的单层工业房屋或公共建筑。
2.门式刚架屋面的坡度宜取 ；挑檐长度宜为 m,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 ；横向不大于 m。超过规定则需设 。
4.门式刚架柱顶侧移的限值为不超过柱高度的 。
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 、 和 三种形式。
6.压型钢板的板基厚度一般为 mm。 7.屋面压型钢板侧向可采用 、 、 等不同连接方式。
8.当檩条跨度（柱距）不超过 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 构件设计。
10.当檩条跨度大于 m时，应在檩条跨中位置布置拉条；当檩条跨度大于 m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 与刚架斜梁连接。 12.钢屋架中受压杆件的容许长细比为 ，只承受静力荷载的钢屋架中拉杆的容许长细比为 。
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 。
14.梯形钢屋架节点板的厚度，是根据 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 。
16.钢屋架的轴心受拉杆件应进行 和 ；钢屋架的轴心受压杆件应进行 和 。
17.梯形钢屋架的跨度大于等于 m时，在下弦拼接处宜起拱，起拱高度一般为跨度的 。
18.网架按跨度分类时：大跨度为 m以上；中跨度为 m，小跨度为 m以下。
19.当采用钢檩条屋面体系时，网架的跨高比可选 ；上弦网格数可选 。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 ；用作楼盖时为 。L2为网架的短向跨度。
21.网架屋面的排水坡度一般为 。 22. 网架焊接空心球节点的直径D取决 于 、 、 等因素. 23.网架焊接空心球节点的壁厚应根据 由承载力验算公式确定，但不宜小于 mm。空心球外径与壁厚的比值可在 范围内选
1
用，空心球壁厚与钢管最大壁厚的比值宜在 之间。
24.网架螺栓球节点的直径D取决于 、 、 等因素.
25. 网架杆件当采用钢管时，截面不宜小于 mm.
二、简答题
1．简述单层轻型钢结构房屋的结构组成。
2．简述门式刚架结构梁柱构件的截面形式及连接方法。
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。 4．简述门式刚架斜梁腹板横向加劲肋的设置位置。 5．简述门刚架斜梁截面设计要点。 6．简述隅撑的设置要点。
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？
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？ 9．压型钢板的挠度与跨度之比的限值为多少？ 10．压型钢板长度方向的搭接的构造要求有哪些？ 11．屋面压型钢板侧向连接的构造要求有哪些？ 12．墙面压型刚板之间的侧向连接构造要求有哪些？ 13．简述实腹式檩条的常用截面形式及如何选用。 14．简述墙架构件常用的截面形式。
15. 简述梯形钢屋架的跨度和高度如何确定。
16．网架屋盖的排水坡度一般为多少？常用的找坡方法有哪些？
三、设计题 （一）．简支卷边槽形冷弯薄壁型钢檩条验算。 设计资料
封闭式建筑，屋面材料为压型钢板，屋面坡度1/10（??5.71），檩条跨度6m。于l/2处设一道拉条；水平檩条1.50m。钢材Q235，E?2.06?10。屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转。
荷载标准值（对水平投影） ⑴ 永久荷载
压型钢板（二层含保温） 0.30 檩条（包括拉条） 0.05 2
0.35kN/m
22
⑵ 可变荷载标准值：屋面均布活载0.30kN/m，雪荷载0.35kN/m，计算时取两者的较
2
大值0.35kN/m。风荷载小，故不考虑风吸力的组合。
檩条截面几何特征
檩条采用冷弯薄壁卷边槽钢，截面尺寸为C160?60?20?2.5，几何特征为：
50A?7.48cm2 Wx?36.02cm3 Wymax?19.47cm3 Wymin?8.66cm3 Ix?288.13cm4，Iy?35.96cm4，It?0.1559cm4，Iw?1887.71cm6
2
ix?6.21cm，iy?2.19cm，e0?4.45cm，a?e0?x0?b/2?5.60cm
要求：
1.计算檩条的设计内力； 2.验算檩条的强度； 3.验算檩条的挠度。
（二）钢桁架设计
试设计如图所示悬挑在钢筋混凝土墙上的钢桁架(仅B点平面外有侧向支撑点)，图中集中荷载设计值P=50kN，采用双角钢节点板连接型式，钢材Q235，手工焊，焊条E43型。要求：
1．计算各杆件的几何长度；
2．计算各杆件的设计内力及支座反力（忽略自重产生的内力）； 3．确定各杆件平面内和平面外计算长度； 4．确定各杆件角钢型号。
设计题2图
参考答案
一、填空题
1. 9-36 6-12 4.5-9 2. 1/20-1/8 0.5-1.2 3. 300 150 伸缩缝 4. 1/60
5. 端板竖放 端板斜放 端板平放 6. 0.4-1.6
7. 搭接式 扣合式 咬合式 8. 9
9. 双向受弯 10. 4 6 11. 檩托
3
12. 150 350 13. 等稳定
14. 腹杆最大内力 15. 填板
16. 强度验算 刚度验算；稳定性 刚度验算 17. 24 1/500 18. 60 30-60 30
19.（13-17）-0.03L2 （6-8）+0.07L2 20. L2/250 L2/300 21. 3%—5%
22. 相邻杆件的夹角 杆件的外径 球面上相连杆件之间的施焊缝隙 23. 杆件内力 4 24—45 1.2—2.0
24. 相邻杆件的夹角 螺栓的直径 螺栓伸入球体的长度 25．?48?2
二、简答题
1． 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。
2．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．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．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hw?2hw。
5．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，不计算平面内的稳定。
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
4
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，可取斜梁下翼缘宽度的16235/fy倍。
6．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，如下图。
简答题6 隅撑的连接
隅撑间距不应大于所撑梁受压翼缘宽度的16235/fy倍。
7．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．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70mm，适用于重载屋面板；
中波板——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．答：压型钢板的挠度与跨度之比，按GB 50018规范不应超过下列限值： （a）屋面板
11时 2025011屋面坡度≥ 时
20200屋面坡度<
（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．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70mm的屋面板： 350mm 波高小于70mm的屋面板
5
当屋面坡度?110时： 250mm 当屋面坡度?110时： 200mm
墙面板 120mm
11．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．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3.0?8.0mm，板上孔径d0?0.7d?2tt且d0?0.9d，tt为被连接板总厚度（mm）。
13．答：（a）热轧槽钢截面：因板件较厚，用钢量较大，目前已不在工程中采用。
（b）高频焊接H型钢截面：具有腹板薄、抗弯刚度好、梁主轴方向的惯性矩比较
接近等特点，适应于檩条跨度较大的场合，但与刚架斜梁的连接较复杂。
（c）冷弯薄壁型钢截面：在工程中应用普遍。卷边槽钢（C形钢）檩条适用于屋面坡度i?13的情况；直卷边Z形和斜卷边Z形檩条适用于屋面坡度i?13的情况；斜卷边Z形檩条存放时还可叠层堆放，占地少。
14．答：墙梁一般采用带卷边的冷弯薄壁槽形钢（C形钢）或Z形钢。当跨度超过6m时宜采用高频焊接轻型H型钢。
墙架柱应采用高频焊接轻型H型钢。当柱距较大且柱高较高时宜采用热轧H型钢。
15.答：屋架的跨度由使用和工艺方面的要求决定。梯形钢屋架跨度一般为15—30m，柱距6-12m，通常以铰接支承于混凝土柱顶。
梯形钢屋架的跨中高度，从经济和刚度的要求来看，最好是跨度的1/10—1/6。从运输条件来看，一般不应超过3.85m。梯形屋架端部高度，常取1.8—2.1m。
梯形钢屋架的上弦坡度宜为18?120,多数取110。
16．答：网架屋盖的排水坡度一般为3%-5%，可采用下列方法找坡：
（a）在上弦节点上加设不同高度的小立柱（图a),当小立柱较高时，须注意小立柱自身的稳定性；
（b）对整个网架起拱（图b)；
6
（c）采用变高度网架，增大网架跨中高度，使上弦杆形成坡度，下弦杆仍平行于地面，类似梯形桁架。
简答题16 网架屋盖找坡 （a）用小立柱；（b）起拱
三、设计题 （一）．简支卷边槽形冷弯薄壁型钢檩条验算。 解：1．内力计算
荷载组合：1.2永久荷载+1.4屋面活载（雪荷载）
檩条上的线荷载：
qk?(0.35?0.35)?1.5?1.05kN/m
q?(1.2?0.35?1.4?0.35)?1.5?1.365kN/m
荷载设计值分量
qx?qsin??1.365?sin5.71??0.136kN/m
qy?qcos??1.365?cos5.71??1.358kN/m
弯矩设计值：
11Mx?qyl2??1.358?62?6.11kN?m
8811My?qxl2??0.136?62?0.15kN?m
32322．强度计算
（1）有效截面计算
hb?16060?2.67?3.0， bt?602.5?24?31205?31 205且at?202.5?8?7.2
故檩条全截面有效。
跨中设拉条使截面有孔洞，统一考虑0.9的折减系数，则有效净截面抵抗矩为：
Wenx?0.9?36.02?32.42cm3
7
Wenymax?0.9?19.47?17.52cm3 Wenymin?0.9?8.66?7.79cm3
（2）强度计算
屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转，计算①、②点的强度：
My1Mx16.11?1060.15?106?1?????197.1N/mm2?205N/mm2 33WenxWenymax32.42?1017.52?10My1Mx16.11?1060.15?10622 ?2?????169.2N/mm?205N/mm33WenxWenymin32.42?107.79?10满足强度。
3．挠度计算（用荷载标准值） 按公式计算的挠度为
5qkcos?l451.05?cos5.710?60004vy????29.7mm384EIx3842.06?105?288.13?104[v]?ll000??40mm150150
vy?[v] 挠度满足要求。
（二）钢桁架设计
解：1. 杆件的几何长度计算：
EF150011? EF?AD??1500?500mmAD45003322BC?AD??1500?1000mm
33
CE?0.52?1.52?1.581m?1581mm
8
DB?12?1.52?1.803m?1803mm AB?0.52?1.52?1.581m?1581mm BE?EG?1581mm
各杆件的几何长度如图1。
图1 杆件的几何长度（mm）
2．支座反力和杆件内力计算 ① 支座反力：
?MA?0 1.5XD?4.5P XD?3P?3?50?150kN
A?X?0 X?Y?0 Y?150kN ?50kN
A② 杆件内力如图2。
9
图2 支座反力和杆件内力图（kN）
3．杆件平面内和平面外的计算长度：
① 上弦杆：平面内 lox?l?150cm；平面外 loy?l1?3l?3?150?450cm ② 下弦杆：平面内 lox?l?158.1cm；平面外 loy?l1?2l?2?158.1?4316.2cm ③ 支座斜杆及支座竖杆：
平面内 lox?l；平面外loy?l
AD杆：平面内 lox?l?150cm；平面外loy?l?150cm BD杆：平面内 lox?l?180.3cm；平面外loy?l?180.3cm ④ 其它腹杆：
平面内 lox?0.8l；平面外loy?l
BC杆：平面内 lox?0.8l?0.8?100?80cm；平面外loy?l?100cm CE杆：平面内 lox?0.8l?0.8?158.1?126.5cm；平面外loy?l?158.1cm EF杆：平面内 lox?0.8l?0.8?50?40cm；平面外loy?l?50cm 4．选择各杆件角钢型号： ① 上弦杆：
选一种截面。设计内力N?150kN；拉杆
lox?150cm；loy?450cm
N150?103??698mm2?6.98cm2 按强度：A?f215查角钢规格，选用2∟56×36×5 不等边角钢短边相拼。
A?8.83cm2；ix?1.01cm；iy?2.80cm（节点板厚为6mm）
强度验算：
N150?103??170.5Nmm2?f?215Nmm2 满足。 2A8.83?10刚度验算：
?x??y?lox150??148.5?[?]?350ix1.01loyiy?450?160.7?[?]?3502.8 满足。
10
② 下弦杆：
选一种截面。设计内力N??158.1kN；压杆
lox?158.1cm；loy?316.2cm
设??90 查表 ??0.621
N158.1?103??1184mm2?11.84cm2 所需的 A??f0.621?215查角钢规格，选用2∟90×50×5 不等边角钢短边相拼。
A?14.424cm2；ix?1.59cm；iy?4.32cm（节点板厚为6mm）
验算：
?x??y?lox158.1??99.4?[?]?150ix1.59loyiy?316.2?73.2?[?]?1504.32 满足。
查表 ??0.557
N158.1?10322??196.8Nmm?f?215Nmm 满足。 2?A0.557?14.424?10
③ 其它杆件：内力为零。按压杆的容许长细比设计。按较长杆选一种截面
（lo?180.3cm）。
??l0?150 ilo180.3??1.202cm 150150即：i?查角钢规格，选用2∟50×5 等边角钢相拼。
A?9.606cm2；ix?1.53cm；iy?2.3cm（节点板厚为6mm）
验算：
?x??y?lox180.3??117.6?[?]?150ix1.53loyiy?180.3?78.4?[?]?1502.3 满足。
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(完整版)钢结构下册复习题及参考答案
