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《钢构造》上册
轴心受压柱的柱脚形式,各部件的名称,各部件所起的作用,传力途径,计算简图,基本对底板反力分布形式。(P273-277,课件)
压弯构件的柱脚形式,各部件的名称,各部件所起的作用,传力途径,计算简图,基本对底板反力分布形式。(P277-282,课件)
桁架中四类典型节点设计:掌握需要施加哪些焊缝(在图上标出),哪些是工厂焊缝,哪些是工地焊缝,各焊缝传递什么内力,如何计算这些焊缝?(P282-294,课件)
《钢构造》下册
第一章
何谓单层门式刚架构造?有哪些特点?合理应用范畴(P1-3)?其构造用钢量是多少(P2)?①单层门式刚架构造是指以轻型焊接H形钢(等截面或变截面)、热轧H形钢(等截面)或冷弯薄壁型钢等构成的实腹式门式刚架或格构式门式刚架作为重要承重骨架,用冷弯薄壁型钢(槽形、卷边槽形、Z形等)做檩条、墙梁;以压型金属板(压型钢板、压型铝板)做屋面、墙面;采用聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酯泡沫塑料、岩棉、矿棉、玻璃棉等作为保温隔热材料并合适设立支撑的一种轻型房屋构造体系。
②特点:(1)质量轻(2)工业化限度高,施工周期短(3)综合经济效益高(4)柱网布置比较灵活设计
③重要用于轻型的厂房、仓库、建材等交易市场、大型超市、体育馆、展览厅及活动房屋、加层建筑等。④根据录,单层门式刚架房屋承重构造的用钢量一般为10~30kg/m2;在相似的跨度和荷载条件状况下自重约仅为钢筋混凝土构造的1/20~1/30。
绘图阐明门式刚架常用的构造形式?(P3-4)
门式刚架又称山形门式刚架。其构造形式按跨度可分为单跨(图1-30a、b)、双跨(图1-3e、f、g、i)和多跨(图1—3c、d),按屋面坡脊数可分为单脊单坡(图1—2a)、单脊双坡(图l-3b、c、d、g、h)、多脊多坡(图1-3e、f、i)。
绘图阐明什么是摇晃柱?它对门式刚架构造受力有何奉献?(P3-4,提供中间竖向支点)
当刚架柱不是特别高且风荷载也不很大时,中柱宜采用两端铰接的摇晃柱(图1—3c、g),中间摇晃柱和梁的连接构造简朴,并且制作和安装都省工。这些柱不参与抵御侧力,截面也比较小。但是在设有桥式吊车的房屋时,中柱宜为两端刚接(图1—3d),以增长刚架的侧向刚度。
中柱用摇晃柱的方案体现“材料集中使用”的原则。边柱和梁形成刚架,承当所有抗侧力的任务(涉及传递水平荷载和避免门架侧移失稳)。由于边柱的高度相对比较小(亦即长细比比较小),材料可以比较充足地发挥作用。
门式刚架屋面合适坡度是多少(P4)?门式刚架合理的跨度和间距是多少(P5)?
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。
门式刚架的合理间距应综合考虑刚架跨度、荷载条件及使用规定等因素,一般宜取6m、、或9m。
门式刚架运送安装过程中如何采用必要措施避免发生构件发生弯曲和扭转变形?如何使提高门式刚架空间工作性能?(P3)
构件的抗弯刚度、抗扭刚度比较小,构造的整体刚度也比较柔。因此,在运送和安装过程中要采用必要的措施,避免构件发生弯曲和扭转变形。同步,要注重支撑体系和隅撑的布置,注重屋面板、墙面板与构件的连接构造,使其能参与构造的整体工作(蒙皮效应)。
门式刚架支撑布置角度规定(P6)?
门式刚架轻型房屋钢构造的支撑宜用十字交叉圆钢支撑,圆钢与相连构件的夹角宜接近45°,不超过30°~60°。圆钢应采用特制的连接件与梁、柱腹板连接,校正定位后张紧固定。张紧手段最佳用花篮螺丝。
对于变截面门式刚架,应采用弹性分析措施拟定多种内力,只有当刚架的梁柱所有为等截面时才容许采用塑性分析措施。(P9)变截面门式刚架为什么不能用塑性设计?(P2)
由于变截面门式刚架达到极限承载力时,也许会在多种截面处形成塑性铰而使刚架瞬间形成机动体系,因此塑性设计不再合用。
考虑应力蒙皮效应,门式刚架构造的整体刚度和承载力有何变化?(P9)
对于变截面门式刚架进行内力分析时,一般把刚架当作平面构造看待,一般不考虑蒙皮效应,只是把它当作安全储藏。当有必要且有条件时,可考虑屋面板的应力蒙皮效应。蒙皮效应是将屋面板视为沿屋面全长伸展的深梁,可用来承受平面内的荷载。面板可视为承受平面内横向剪力的腹板,其边沿构件可视为翼缘,承受轴向拉力和压力。与此类似,矩形墙板也可按平面内受剪的支撑系统解决。考虑应力蒙皮效应可以提高刚架构造的整体刚度和承载力,但对压型钢板的连接有较高的规定。
进行刚架内力分析时,需考虑的荷载效应组合有哪些?各合用于何种计算?(P9)
(1)+[积灰荷载+max{屋面均布活荷载、雪荷载㈠+(风荷载+吊车竖向及水平荷载);
(2)+
组合(1)用于截面强度和构件稳定性计算。在进行效应叠加时,起有利作用者不加,但必须注意所加各项有也许同步发生。为此,不能在计人吊车水平荷载效应的同步略去竖向荷载效应。
组合(2)用于锚栓抗拉汁算,。当为多跨有吊车框架时,在组合(2)中还应考虑邻跨吊车水平力的作用。
门式刚架强度计算时,构造的控制截面以及控制截面的内力组合有哪些?(P9-10)
根据不同荷载组合下的内力分析成果,找出控制截面的内力组合,控制截面的位置一般在柱底、柱顶、柱牛腿连接处及梁端、梁跨中档截面,控制截面的内力组合重要有:
(1)最大轴压力Nmax、和同步浮现的M及V的较大值。
(2)最大弯矩Mmax和同步浮现的V及N的较大值。
(3)最小轴压力Nmin和相应的M及V,出目前永久荷载和风荷载共同作用下,当柱脚铰接时M=0。
如果刚架的侧移不满足规定,可采用哪些措施进行调节?(P10)
放大柱或(和)梁的截面尺寸,改铰接柱脚为刚接柱脚;把多跨框架中的个别摇晃柱改为上端和梁刚接。
多跨刚架的中间柱为摇晃柱时,摇晃柱上的荷载对边柱的计算长度有何影响?(P18)
当框架趋于侧移或有初始侧倾时,不仅框架柱上的荷载Pfi对框架起倾覆作用,摇晃柱上的荷载Pli也同样起倾覆作用。这就是说,图1-10
框架边柱除承受自身荷载的不稳定效应外,还要加上中间摇晃柱荷载效应。因此需要根据比值Σ(Pli/hli)/Σ(Pfi/hfi)对边柱计算长度做出调节。
门式刚架变截面柱在弯矩作用平面内和弯矩作用平面外稳定的计算公式是什么?为什么可以将小头和大头不同截面的内力项相加在一起(P14、P20)
计算公式:
式中N0——小头的轴线压力设计值;
M1——大头的弯矩设计值;
Ae0——小头的有效截面面积;
We1——大头有效截面最大受压纤维的截面模量;
φxγ——杆件轴心受压稳定系数,按楔形柱拟定其计算长度,取小头截面的回转半径,
由GB50017规范查得;
βmx——等效弯矩系数。由于轻型门式刚架都属于有侧移失稳,故βmx=;
N′Ex0——参数,计算λ时回转半径i0以小头截面为准。
因素:在同一种计算公式中,轴力和弯矩设计值分别取自不同的截面,但事实上稳定计算是考察构件的整体性能而非个别截面的承载能力,并且能可靠地反映楔形构件的性能。
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,取侧向支撑点的距离。当斜梁两翼缘侧向支承点间的距离不等时,应取最大受压翼缘侧向支承点间的距离。斜梁不需要计算整体稳定性的侧向支承点间最大长度,可取受压翼缘的。
绘图阐明刚架斜梁与柱连接节点构造形式?(P23)
门式刚架构造中的节点有:梁与柱连接节点、梁和梁拼接节点及柱脚。当有桥式吊车时,刚架柱上尚有牛腿。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(图1-14a)、端板斜放(图1-14b)和端板子放(图1-14c)三种形式。
压型钢板依波高划分有哪些形式?可用于哪些方面(P31)?
压型钢板根据波高的不同,一般分为低波板(波高<30mm)、中波板(波高为30~70mm)和高波板(波高>70mm)。波高越高,截面的抗弯刚度就越大,承受的荷载也就越大。
屋面板一般选用中波板和高波板,中波在实际采用的最多。墙板常采用低波板。因高波板、中波板的装饰效果较差,一般不在墙板中采用。
压型钢板的截面几何特性可以采用什么算法计算?如何计算?(P31-32)
压型钢板的截面特性可用单槽口的特性来表达。
压型钢板的厚度较薄且各板段厚度相等,因此可用其板厚的中线来计算截面特性。这种计算法称为“线性元件算法”。
理解压型钢板强度和挠度计算内容(P34-35)
1)压型钢板腹板的剪应力计算
(2)压刑钢板支座处腹板的局部受压承载力计算
(3)压型钢板同步承受弯矩M和支座反力R的截面
(4)压型钢板同步承受弯矩和剪力的截面
(5)压型钢板的挠度限值
19檩条的截面形式有哪些?檩条是双向受弯构件,需要验算哪些项目?(P37-40)
檩条的截面形式可分为实腹式和格构式两种。
强度计算,整体稳定计算
20多种檩条应用范畴?
21设立檩条拉条有何作用?如何设立檩条拉条(P41,课件)
檩条的作用是避免檩条的侧移、扭转并且提供沿屋面方向的中间支点从而减小沿屋面方向的计算跨度。
拉条设立:拉条一般用圆钢做成,圆钢直径不适宜不不小于lOmm。圆钢拉条可设在距檩条上翼缘1/3腹板高度范畴内。当在风吸力作用下檩条下翼缘受压时,屋面宜用自攻螺钉直接与檩条连接,拉条宜设在下翼缘附近。为了兼顾无风和有风两种状况,可在上、下翼缘附近交替布置。当采用扣合式屋面板时,拉条的设立根据檩条的稳定计算拟定。
第二章
重型工业厂房的柱子截面形式及应用范畴(P53-54)
实腹式柱:实腹式等截面柱的构造简朴,加工制作费用低,较少单独采用,一般用作阶梯形柱的上柱。只有当厂房高度不超过10m且吊车额定起重量不超过20t时采用。
格构式柱:是重型厂房阶形下柱的常用型式。
分离式承重柱:厂房高度不大,但吊车额定起重量超过100t,或吊车吨位不大而厂房高度较大(有刚度规定)时,宜采用分离式承重柱。
阶梯形柱:阶形柱的上柱截面一般取实腹式等截面焊接工字形或类型(a)。下柱截面类型要依吊车起重量的大小拟定:类型(b)常用于吊车起重量较小的边列柱截面;吊车起重量不超过50t的中列柱可选用(c)类截面,否则需做成(d)类截面;显然,截面类型(e)适合于吊车起重量较大的边列柱;特大型厂房的下柱截面可做成(f)类截面。
柱间支撑的形式有哪些?如何布置(P56-57)
柱间支撑分上层柱间支撑和下层柱间支撑。上层柱间支撑形式有十字形、人字形、K形、八字形、V形。下层柱间支撑的形式有单层十字形、人字形、K形、Y形、单斜杆形、双层十字形、门形、L形、刚架形。
作用于厂房山墙上的风荷载、吊车的纵向水平荷载、纵向地震力等均规定厂房具有足够的纵向刚度。
当温度区段长度不小于150m或抗震设防烈度为8度Ⅲ、Ⅳ类场地和9度时,应当增设一道下层柱间支撑且两道下层柱间支撑的距离不应超过72m。上层柱间支撑除了要在下层柱间支撑布置的柱间设立外,还应当在每个温度区段的两端设立。
屋盖支撑有何作用?(P61-63)支撑形式有哪些?如何布置?(P60-62)
作用:保证屋盖构造的几何稳定性;保证屋盖的刚度和空间整体性;为弦杆提供合适的侧向支撑点;承当并传递水平荷载;保证构造安装的稳定与以便;
屋盖支撑的布置:
1)上弦横向水平支撑:端部第一或第二开间。当布置在第二开间时,端屋架需与横向支撑用系杆刚性连接,保证端屋架的稳定和风荷载传递。横向支撑间距不小于60m时,中间增设。屋面为大型屋面板,且屋面板有三点与屋架上弦牢固连接时,可不设。但一般高空作业较难保证,还是设上弦横向支撑,大型屋面板起系杆的作用。有天窗架时,上弦横向支撑仍需布置。
2)下弦横向水平支撑:与上弦横向支撑布置在同一开间:屋架跨度不小于18m时;屋架下弦设有悬挂吊车时;抗风柱支承在屋架下弦时;屋架下弦设通长纵向支撑时,宜设屋架下弦横向支撑.
3)下弦纵向水平支撑:屋架两边第一节间,与横向支撑形成封闭框。有振动设备、屋架下弦有吊轨、有托架时;有重级工作制吊车或起重量较大的中轻工作制吊车;房屋跨度较大、空间刚度规定较高时,均需设立下弦纵向水平支撑。
4)垂直支撑 :设有上弦横向支撑的开间内,每隔4~5个开间布置一道。垂直支撑联系屋架上、下弦水平支撑,并和屋架水平支撑一起形成几何不变的屋盖空间构造,是上弦横向水平支撑的支承点,在屋盖安装过程中保证屋盖稳定。
屋架构造重要有哪些形式?(P58)如何拟定屋架高度?(P60)
桁架的外形直接受到它的用途影响。就屋架来说,外形一般分为:三角形、梯形、平行弦三种。桁架的腹杆形式常用:人字式、芬克式、豪式、再分式、交叉式五种。前四种为单系腹杆,第五种复系腹杆。
三角形屋架H。=(1/4—1/6)L;梯形屋架H。=(1/6—1/10)L,但当屋架跨度大时要注意尽量不超过运送界线。梯形屋架的端部高度H。与中部高度有关连。当为多跨屋架时,H。应取一致,以利屋面构造。国内常将H。取为(—)米等较整洁的数值。当屋架与柱刚接时,应取足够的大小,以便能较好地传递支座弯矩而不使端部弦杆产生过大内力。端部高度的常用范畴是H。=(1/10—1/16)L。
在进行梯形屋架设计时,为什么要考虑半跨荷载作用?(梯形屋架中部某些斜杆也许在全跨荷载时受拉,而半跨荷载时受压,由拉杆变为压杆为不利受力状况之一。)
梯形屋架中部某些斜杆也许在全跨荷载时受拉,而半跨荷载时受压,由拉杆变为压杆为不利受力状况之一。活荷载、雪荷载或某些厂房受到的积灰荷载作用在屋盖半边的状况,以及施工过程中由一侧开始安装大型屋面板所产生的状况等。因此内力计算的除了应当按满跨荷载计算外,还要按半跨荷载进行计算,以便找出各个杆也许的最不利内力。
屋架在非节点荷载作用下如何计算?杆件局部弯矩如何拟定(课件,P70)?
屋架中,汇交于节点的拉杆数越多,拉杆的线刚度和所受的拉力越大时,则产生的约束作用越大,压杆在节点处的嵌固限度越大,压杆的计算长度越小(上册P169),根据这个原则桁架杆件计算长度如何拟定?(上册P170)
在桁架平面内,弦杆、支座斜杆及支座竖杆的计算长度取lox=l,l为杆件的节间长度,角标x代表杆件截面垂直于桁架平面的轴,见图5-1。如此取lox的数值是由于支座斜杆、支座竖杆两端所连拉杆甚少,而受压弦杆不仅两端所连拉杆较少且其自身线刚度大,腹杆难于约束它的变形。。在下弦节点所连拉杆较多且受拉下弦杆的线刚度大,该处嵌固作用比较大,根据一般尺寸分析偏于安全地取lox=。在桁架平面外,计算长度用loy代表。,所有腹杆的两端都觉得是不动铰。节点板对于腹杆发生屋架平面外的变形(即垂直屋架平面的变形)来说抗弯刚度很小,相称于板铰,因此所有腹杆取loy=l。
一般钢屋架端斜杆和一般腹杆在屋架平面内的计算长度和实际长度的关系(上册P170)
三角形屋架支座处的节点板要传递端节间弦杆的内力,因此,节点板厚度由上弦杆内力来决定,中间节点板受力小,厚度可比支座节点板减小2mm,杆件间填板厚度与节点板厚度的关系为。
角钢宜切肢尖不适宜切肢背。
钢屋架杆件尽量选用肢宽壁薄截面,一般梯形钢屋架各杆的合理截面形式是什么?(P74)
杆件截面形式及选择截面形式:以双角钢拼成一根构件。选择原则:等稳定。
二不等边角钢短肢相并:计算长度l0y较大的上、下弦杆
二不等边角钢长肢相并:端斜杆、端竖杆、受较大弯矩作用的弦杆
二等边角钢相并:其他腹杆、下弦杆
二等边角钢组合成的十字形截面:与竖向支撑相连的屋架竖杆
单角钢:轻型钢屋架中内力较小的杆件
钢管:轻型钢屋架中的杆件
双角钢构成的屋架杆件中填板如何设立?(P77-78)
由双角钢构成的T形或十字形截面杆件按实腹式杆件进行计算,必须每隔一定距离在两个角钢间加设填板。
填板的宽度一般取50~80mm;填板的长度:对T形截面应比角钢肢伸出10~20mm,对十字形截面则从角钢肢尖缩进10~15mm。填板的厚度与桁架节点板相似。
填板的间距对压杆l1≤40i1,拉杆l1≤80i1;在T形截面中,i1为一种角钢对平行于填板自身形心轴的回转半径;在十字形截面中,填板应沿两个方向交错放置,i1为一种角钢的最小回转半径,在压杆的桁架平面外计算长度范畴内,至少应设立两块填板。
吊车梁的截面构成?制动构造有何作用?(P90-91)
吊车梁的截面构成分为实腹式和桁架式。其中实腹式又分为加强受压翼缘型和设立制动构造的截面。
①加强受压翼缘型:(图a)用于吊车起重能力Q≤30t,跨度l≤6m,工作级别为A1~A5的吊车梁。
②设有制动构造的吊车梁:当吊车起重能力Q>30t或跨度l>6m时常在吊车梁的上翼缘设立制动梁(图b)或制动桁架(图c),用于承受横向水平荷载。制动梁:由吊车梁的上翼缘、钢板和槽钢构成,重要承受横向水平荷载,吊车梁则重要承当竖向荷载作用。
吊车梁需要验算哪些内容,验算部位?(课件,P93-95)
①强度验算:作强度和稳定计算时,按两台吊车满载的最大竖向,横向荷载设计值,作竖向挠度计算,采用上述荷载原则值。
②整体稳定验算:对设有制动构造的吊车梁不用验算整体稳定,对加强受压翼缘型的吊车梁,验算整体稳定
③刚度验算:验算吊车梁的刚度时,应按荷载原则值计算,且不需乘以动力系数。
④疲劳验算:计算疲劳和水平挠度,按起重量最大的吊车(一台)荷载的原则值。
15如何提高吊车梁疲劳性能?
第三章
1、大跨度房屋钢构造重要有哪些构造形式,哪些属于平面构造体系,哪些属于空间构造体系?(P103)
大跨度房屋钢构造按几何形状、构成措施、构造材料及受力特点的不同可分为平面构造体系和空间构造体系两大类。属于平面构造体系的有:梁式构造(平面桁架、空间桁架),平面钢架和拱式构造。属于空间构造体系的有:平板网架构造,网壳构造,大部分悬索构造,斜拉构造,张拉整体构造等。
2、根据网格构成形式划分,网架构造有哪些构造形式,各有什么特点?(P104-108)
网架按悬杆层数不同可分为双层网架和三层网架。双层网架是有上弦、下弦和腹杆构成的空间构造,是最常用的网架形式。三层网架是由上弦、中弦,下弦、上腹杆和下腹杆构成的空间构造,其特点是增长网架的高度。
双层网架的常用形式:
平面桁架系网架:此类网架上下弦杆完全相应并与腹杆位于同一竖向平面内。一般状况下竖杆受压,斜杆受拉。斜腹杆与弦杆家教宜在40°至60°之间。(涉及:两向正交正放网架、两向正交斜放网架和三向网架。)
四角锥体系网架:是由若干倒置的四角锥按一定的规律构成。网架上下弦平面均为方形网格,下弦节点均在上弦网格形心的投影上,与上弦网格四个节点用斜腹杆相连。通过变化上下弦的位置、方向,并合适地抽去某些弦杆和腹杆,可得到多种形式的四角锥网架。(涉及:正放四角锥网架,正放抽空四角锥网架,棋盘形四角锥网架,斜放四角锥网架和星形四角锥网架。)
三角锥体系网架:其基本单元是锥底为正三角形的倒置三角锥。锥底三条边为网架上弦杆,棱边为网架的腹杆,连接锥顶的杆件为网架下弦杆。(三角锥网架重要有三种形式:三角锥网架,抽空三角锥网架和蜂窝形三角锥网架。)
3、网架构造常用哪些支承形式?(P109)