钢结构制作与安装第四版答案(结构设计原理第四版钢结构答案)

清华大学出版社钢结构(第4版影印版)第一章译文

现今的钢材是比较现代的人类创造物。 它的前身是铸铁(中国早在公元前4 世纪时发明的) 以及熟铁，从18 世纪中期到19 世纪中期在工民建和桥梁建设过程中被使用。不过在美国，钢的年龄开始于1856 首次批量生产。 第一次将钢材大量运用于工程的是仍然现有的密密苏里州圣路易斯的伊兹桥，它是1868年开建，1874年完工。之后在1884年首个高层钢框架建筑，10层的(后来12层)芝加哥家庭保险公司大楼。在那时芝加哥地区钢框架大楼的迅速发展， 好像起因是芝加哥被定位为中西部经济繁荣的高度发展的商业中心。快速的扩大引起对商业大厦空间的需求。另一面，因为暴涨的土地价格，高层建筑变得节省成本。

从那开始，钢材不仅在材料特性而且在方法以及应用的类型上有大大的改进。目前著名的钢结构有中心悬挂跨度达到1900米( 6530 英尺)的在日本明石海峡大桥 ; 波兰的有2120英尺高的广播塔; 以及在芝加哥有109层高1454英尺的西尔斯大楼。这些结构中的每个建筑的钢的强度和质量都有它的值得注意的地方(至少是部分)。

这是不说钢材能解决全部结构的问题。其他主要常用建筑材料(混凝土，砌块和木材) 全部有他们的用武之地而且在很多情况下将比较使用和经济。但是适合建造的应用质强比(单位质量的强度)必须保证比较高，钢材可以提供可行的选择。

在结构上使用的钢材一般是碳钢，它是铁和碳的合金。含碳量通常不超过重量的1%。 钢的化学组成是多样的，根据想要的特性，例如强度和耐腐蚀性，通过微微增加其他成合金的元素的含量，例如硅，锰，铜，镍，铬和钒。当钢包含相当多种类的合金的元素时，它被称为合金钢。钢不是可再生资源，但是它可以被再循环使用，而且它的主要组成部分——铁，是很充足的。

在钢的优势有材料均质和可预测的特性。空间稳定性，便于加工和快速安装也是钢材的有利特性。有的人可能也列举了一些不利条件，例如易受腐蚀(大多数但不是全部钢材)以及在高温下强度的损失。钢不是易燃物，但是它应该按防火等级进行防火处理。

图1-1 显示的是一些常见的钢结构类型。

结构钢是一种生产的产品，并且可提供各种等级，尺寸和形状。使用标准手册绝对对在工作在钢结构的所有阶段中的人都很重要。

美国钢结构协会(AISC)是意在服务钢结构工业的非赢利的协会。它目标是改进，并且鼓励使用结构钢。作为它的很多机能的一部分， AISC出版并且促进一份较为完全的手册，指导，补充，说明和代码，手册，行动和特别出版物的收集， 包括电子出版物和软件。

在AISC出版物中主要有钢结构ASD指南，第9版 (我们称为ASDM) ,以及钢结构LRFD指南，第2 版(我们称为LRFDM) .

ASDM 包含结构的钢结构建筑允许应力的AISC 说明设计， 一套指导方针包括钢的各方面的设计和基于这种传统的分析方法的结构钢的设计。正文的12章的内容是基于允许应力设计(ASD)方法。ASDM 应该是一本必读书，因为它将被反复使用。我们称AISC ASD规范为ASDS。AISC出版了ASDM的一个补充，对于卷II的补充，这没被在正文里引用， 因为它只适用ASDM里非特殊情况。

LRFDM由两卷组成。卷II主要解决连接的问题。卷I包含钢结构建筑的AISC的荷载和反力设计规范说明，1986年首个现代规范AISC的公布最终替换ASD规范。荷载和反力设计(LRFD)方法是正文的第13 和14章的主题，并且我们称AISC LRFD 说明为LRFDS。 来自LRFDM的足够的表格和图表已经被我们在正文里再次引用。

手册包含关于有用的产品，设计帮助和例子，施工指导方针和其他适用的说明等大量信息。他们是结构钢分析和设计的不可缺少的工具。

建筑物的第一个AISC规范在1923年被发行。多年后，规范被多次修订来反映新产品的开发，新原理，改进的分析方法和研究成果。当今的规范被认为反映出合理的要求和可以基于结构钢分析和设计的建议。当一种说明，例如当今的AISC规范之一，被包含进一个国家或者自治市(它通常是)的建筑条例时 ,它成为一份法律文件并且是在一个特别的领域管理钢结构的法律的一部分。

为了做出正确的选择和决定特殊的构件和连接，钢材的各种特性知识是需要的。设计者可能会用拉伸试验更明显展示钢的力学特性。试验是对钢材试验品施加应力，同时测出拉伸和拉力，从那可以计算出应力和应变。

应力=

应变=

谁有钢结构的资料可以传一下给我看一下哈？？谢谢，比如钢结构设计规范，钢结构安装规范等

本人自参加工作以来设计了多栋钢结构建筑,其中包括门式刚架、钢框架、钢结构加层、钢结构加电梯、大型广告牌等。随着设计经验的积累,对规范认识的逐步加深,从中总结了一些对钢结构设计的认识,提出来供大家参考及讨论。

1门式刚架

⑴门式刚架应首先确定是否有吊车,如厂房工艺要求需要布置吊车,则应注意以下几点:①柱脚应设计成刚性柱脚; ②柱应设计成等截面柱; ③柱间支撑应由吊车纵向水平荷载控制设计,而不是简单的构造设计,当有不小于5 t的桥吊时,宜采用型钢支撑。如门式刚架无吊车,则按楔形柱等常规设计,不再赘述。

⑵柱间支撑的布置

柱间支撑与屋面支撑应布置在同一柱间,使刚架纵向形成稳定体系,便于刚架安装且增加纵向刚度。支撑应布置在第一柱间或第二柱间,当布置在第二柱间时第一柱间相应布置刚性系杆,且刚性系杆与抗风柱沿纵向位置一致,使风荷载直接传递。在刚架转折处(单跨房屋边柱柱顶及屋脊以及多跨房屋某些中间柱柱顶和屋脊)应沿房屋全长设置刚性系杆。当门架的跨度较大时,在布置支撑的柱间,应适当增加刚性系杆的数量,使支撑的夹角在45°左右。当受建筑功能限制无法布置柱间支撑时,应布置纵向刚架。本人就曾经做过一个在端部柱间做刚接钢梁,从而取消柱间支撑的工程,使建筑布置更加灵活,应用效果良好。

⑶屋面、墙面构造

屋面及墙面构造措施是增大刚架刚度,防止刚架平面外失稳的关键措施。檩条、墙梁一般由冷弯薄壁构件制成,当柱距小于6 m 时,设一道拉条,大于6 m时,设两道拉条。在这里应特别提到斜拉条,在校图过程中,常常可以看到许多钢结构厂家或设计者设斜拉条而不设撑杆的情况。原因是结构概念不是很清楚,因为通过结构力学知识,在斜拉条间设置撑杆,方可形成稳定体系。在屋面、墙面设计中还应注意隅撑布置,隅撑不是可有可无,它是为防止受压翼缘屈曲而设置。研究表明门式刚架的破坏首先是由于受压最大翼缘屈曲引起的。斜梁下翼缘与刚架柱内翼缘连接处是出现屈曲的关键部位,该处设隅撑十分重要。另外,《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102:2002 (以下简称CECS102:2002)中规定:在斜梁下翼缘受压区亦设置隅撑,其间距不得大于相应受压翼缘宽度的16(235/fy)0.5倍。按一般的门式刚架,檩距1500 mm左右时,隔一个檩条设一道隅撑可满足上述条件。

⑷抗剪键

《CECS102: 2002》中规定:柱脚锚栓不宜用于承受柱脚底部的水平剪力,水平剪力可由底板与混泥土基础间的摩擦力(摩擦系数可取0. 4)或设抗剪缝承受。这就是我们计算门架时,往往出现警告提示:“柱脚需要设抗剪! ”

分析上述原因,主要是门架结构一般自重较轻,柱脚底板与基础混凝土间的摩擦力较小,不足以抵抗水平的风荷载与地震作用,所以应设置抗剪键。抗剪键一般用角钢或工字钢制成,其截面与焊缝的抗剪承载力应进行计算,柱脚底板与基础表面间的空隙进行二次注浆。具体做法可参考《多、高层民用建筑钢结构节点构造详图》01SG519图集中第30页大样1、2的做法。

⑸柱脚锚栓的安装定位

这是设计人员往往忽视的问题,而在实际工程中锚栓定位不准确造成刚架或框架安装困难的工程案例比比皆是,本人也遇到过这种情况,后来不得不加固处理。分析原因,主要是锚栓之间无连接,整体刚度差,在浇筑混凝土的过程中锚栓难免移位。针对上述原因,采取浇筑混凝土前预埋柱脚锚栓固定支架处理,具体做法见图1。固定支架与锚栓形成一个小的格构柱,这样锚栓的定位就方便准确了。⑹抗风柱与刚架的连接目前门式刚架的抗风柱设计存在两种错误的做法:一种是将抗风柱与刚架做成一样,抗风柱与刚架梁或铰接或刚接,抗风柱既参与抗风又参与竖向荷载作用及横向水平作用。而设计人员往往又不做这样刚架的纵向抗风验算。这样做是漏算荷载的,是工程设计的一大忌。本人认为一个受力明确的排架结构不应让它的受力复杂化。这种做法是欠妥的;另一种做法是抗风柱与刚架在一条轴线上,但不考虑抗风柱受竖向荷载作用,抗风柱与刚架梁之间用一块钢板通过焊缝相连。这种做法仍然将一部分竖向荷载传给了抗风柱,而且钢板的侧向刚度很小,在竖向荷载的作用下发生屈曲后就很难保证有效地传递风荷载了。以上两种做法都存在弊端。在这里推荐以下做法:

采用厂房做法定轴网,第一榀刚架轴线与抗风柱错开500～600 mm,抗风柱翼缘通过连接板与刚架梁腹板加劲肋相连,且连接板及加劲肋上开竖向长圆孔,连接螺栓采用普通螺栓,做法见图2。图2　抗风柱与刚架连接大样

2　钢框架的设计

⑴钢框架体系的选择

常用钢结构框架可分为纯框架体系和框架—支撑体系两大类 。体系的选择与建筑物的高度、使用功能密切相关。这就要求结构工程师应与建筑师密切配合,当由于建筑功能限制无法设置支撑时,则应采用纯框架体系。纯框架体系由于无抗侧移支撑,纵横两个方向要满足《建筑抗震设计规范》GB50011-2001 (以下简称《抗规》)第5.5节弹性层间位移角小于等于1 /300的要求,梁与柱在纵横两个方向均应刚接;又因《抗规》第8. 3. 4 条规定:“柱在两个互相垂直的方向都与梁刚接时,宜采用箱型截面”,所以采用纯框架体系时,柱往往设计成箱型柱,但箱型柱内部防锈及使用过程中的维护相当困难,这是钢结构设计中的一大难题。本人也试图在设计中采用柱内浇筑混凝土的方法,但由于箱型柱在节点区设置加劲隔板,浇筑混凝土很困难;另一方面,钢管混凝土在国内仍处于研究阶段,常用设计软件无法计算,计算理论在各学报中不尽相同。基于以上原因,在设计纯钢结构框架时,大部分仍采用不灌混凝土的箱型截面柱。本人在试算过程中采用工字柱强、弱轴均刚性连接的算法,依据是《抗规》第8.3.4 条采用的文字是“宜”,参考内地大设计院图纸亦有采用上述设计方法的,但计算结果并不理想,弱轴方向的弹性层间位移角仍然无法满足《抗规》第8. 3. 4的要求。由于箱型柱在构造上的一些困难,故建议在设计多层钢结构房屋时尽量采用工字型柱,设计成框架—支撑体系。结构工程师与建筑师尽量协调,通过在需要布置支撑位置布置楼、电梯间等不开大洞口墙体来实现支撑的隐形。实际工程计算结果表明,支撑对框架的位移控制效果非常好,加之采用工字形柱使得材料节省、防锈,使用中维护方便,弱轴方向的连接简单易行,实在是一个有效的方法。

⑵节点设计

钢结构节点设计是钢结构设计的关键。铰接节点简单,力学关系明确,在这里不做过多赘述,重点讨论一下刚接节点的设计。梁柱刚性连接设计中,《抗规》8. 3. 4条推荐使用规范中图8. 3. 4 - 1的节点形式,在工程实际中采用的也大部分是这类节点。这种节点有两种计算依据:精确设计法和常用设计法。二者的区别是前者考虑腹板抗弯和抗剪,后者考虑腹板仅抗剪。精确设计法在实际设计中,腹板抗弯很难满足要求,必须较大程度地加厚腹板。加厚腹板的做法很不经济,所以工程中大多采用常用设计法,这种计算模型力学关系明确,计算简单,但是在设计中一定要注意采取抗震加强措施,如采用使塑性铰外移的梁端增强式连接或在离梁端不远处削弱梁上下翼缘的犬骨式连接。这是因为,在不做任何加强梁端翼缘的情况下,只考虑腹板连接螺栓承担剪力,弯矩由翼缘焊缝承担,那么翼缘焊缝的抗弯能力只有梁抗弯能力的80 %左右(即梁翼缘截面模量只有梁全截面模量的80 %左右) ,再按《钢结构设计规范》第3. 2. 2条,考虑现场施工条件焊缝强度设计值乘以折减系数0. 9,则其连接的抗弯承载力只有梁抗弯承载力的70%～75%。这种节点比等强连接还要低30% ～25% ,违背了“强节点,弱杆件”“大震不倒”的抗震基本原则。基于以上原因,应采用《多、高层民用建筑钢结构节点构造详图》01SG519图集第19、20页所示的抗震加强措施。

另外

我国在《抗规》及《钢规》中均未规定钢框架的抗震等级,只是分12层以下和12层以上两个标准。笔者认为这相对于我国地域辽阔、各地设防烈度差异大的特点是不合适的。新旧《钢规》中对多、高层钢结构房屋均未规定伸缩缝的设置范围,仅对单层工业厂房做了一些规定。以上两点都是概念性的大问题,《钢规》不强调这两点是不合适的。

什么是钢结构a、b、c、d类截面

这个指的是轴心压杆的截面分类。工程上将压杆的整体稳定系数φ与长细比λ之间的关系称为柱子曲线。

《钢结构设计规范》中，采用最大强度准则，根据不同的截面尺寸和残余应力模式，计算出大量的柱子曲线，也就是φ~λ线。

考虑到截面的不同形式，尺寸和不同的加工条件，对不同截面的轴压构件进行分类。把承载力相近的截面及其弯曲失稳对应轴合为一类，归纳为a,b,c三类，对于组成板件t/40mm的工字形，H型截面的类别做了专门规定，增加了d类截面。

钢材强度较高，弹性模量也高。与混凝土和木材相比，其密度与屈服强度的比值相对较低，因而在同样受力条件下钢结构的构件截面小，自重轻，便于运输和安装，适于跨度大，高度高，承载重的结构。

钢材韧性，塑性好，材质均匀，结构可靠性高。适于承受冲击和动力荷载，具有良好的抗震性能。钢材内部组织结构均匀，近于各向同性匀质体。钢结构的实际工作性能比较符合计算理论。所以钢结构可靠性高。

扩展资料：

当温度在150℃以下时，钢材性质变化很小。因而钢结构适用于热车间，但结构表面受150℃左右的热辐射时，要采用隔热板加以保护。温度在300℃ -400℃时.钢材强度和弹性模量均显著下降，温度在600℃左右时，钢材的强度趋于零。在有特殊防火需求的建筑中，钢结构必须采用耐火材料加以保护以提高耐火等级。

钢结构耐腐蚀性差特别是在潮湿和腐蚀性介质的环境中，容易锈蚀。一般钢结构要除锈、镀锌或涂料，且要定期维护。对处于海水中的海洋平台结构，需采用“锌块阳极保护”等特殊措施予以防腐蚀。

设备钢结构的加工制作与精密钢结构类似，介于普通结构件（对加工要求不高）与精密机械加工（要求加工较精细）之间，采用焊接或者栓接的连接方式。

同时钢结构类型主要有:用于厂房的排架结构、用于多高层建筑的框架结构、框架一剪力墙结构、框一筒结构，用于大空间的平板网架结构和弯顶网充结构等等。建筑功能不同，采用的结构形式也不同。钢结构设计要执行国家的技术规范，做到技术先进、经济合理、安全实用、确保质量。

参考资料来源：百度百科--钢结构

水工钢结构的答案

1，钢结构的特点：钢结构自重较轻；钢结构工作的可靠性较高；钢材的 抗震性、冲击性好；钢结构制造的工业化程度较高；钢结构可以准确快速的装配；容易做成密封结构；易腐蚀；耐火性差。

6，钢结构计算方法：容许应力法和半概率半经验的极限状态法。 《钢结构设计规范》是采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，水工钢结构所采用的容许应力计算法是以机构的极限状态为依据。

7.钢结构采用的链接方法：焊接连接、铆钉连接和螺栓连接。

8.对焊缝连接的构造要求：当两板厚度不相等，且板厚相差4mm时，还需将厚板的边缘刨成1:2.5的坡度，使其逐渐减到与较薄板等厚；当两板宽度不同时，将宽板两侧以不大于1:2.5的坡度缩减到窄板宽度；一般的焊缝计算长度wl应由实际长度减去2t（t为焊缝较小厚度）。

9.钢梁按整体稳定的承载能力即临界荷载的大小，主要决定于梁受压翼缘的自由长度、梁截面的侧向抗弯刚度yEI以及抗扭刚度GJ，与强度无关。因此，这只纵向连接系以减小受压翼缘的自由长度，或适当加大受压翼缘宽度，是保证钢梁整体稳定的有效方法。

10.组合梁的设计步骤：首先根据梁的跨度与荷载求得的最大弯矩与最大剪力以及强度、刚度、稳定与节省钢材等要求，来选择经济合理的截面尺寸，有时还可在弯矩较小处减小梁的截面；然后，计算梁的翼缘和腹板的连接焊缝；演算组合梁的局部稳定性和设计腹板的加劲肋；设计组合梁各部件的拼接以及设计梁的支座和梁格的连接；最后绘制施工详图。

11.闸门：用来关闭，开启或局部开启水工建筑物中过水空口的活动结构，其主要作用是控制水位，调节流量。

12.平面闸门：一般是由可以上下移动的门叶结构、埋固构件和启闭闸门的机械设备组成。

13.门叶结构是由面板、梁格、横向和纵向连接系、行走支撑以及止水等部件所组成。

14.梁格的布置及连接形式：简式、普通式及复式；齐平连接和降低连接。

15.面板厚度的选择：初步梁格的布置；每一梁格所布置的厚度；最大与最小厚度差值是否小于2mm

以上是水工钢结构的全部答案

钢结构施工中要做什么试验？

这些试验检测项目主要有：钢材原材有关项目的检测（必要时），焊接工艺评定试验（必要时），焊缝无损检测（超声波、X射线、磁粉等）、高强度螺栓扭矩系数或预拉力试验、高强度螺栓连接面抗滑移系数检测、钢网架节点承载力试验、钢结构防火涂料性能试验等。作好这些试验、检测工作要注意以下几点：（1）要监督委托有相应资质的检测机构进行；（2）要坚持取样、送检的见证制度，要避免试件与工程不一致现象；（3）对于部分检测项目，具有相应资质的检测机构较少，路程较远，且费用较高，在这种情况下，监理工程师必须坚持原则，态度明确，立场坚定，及时督促承包单位落实这些工作，这是确保钢结构制作与安装质量及施工进度的必要措施，也是国家现行钢结构工程施工质量验收规范规定的“主控项目”。

水工钢结构第四版范崇仁，课后习题答案

钢结构的容重虽然较大，单与其它建筑材料相比，强度却高很多，因而当承受的荷载和条件相同时，钢结构要比其它结构轻，便于运输和安装，并可跨越更大的跨度。

钢材更接近于匀质和各向同性体 钢材的内部组织比较均匀，非常接近匀质和各向同性体，在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。这些性能和力学计算中的假定比较符合，所以钢结构的计算结果较符合实际的受力情况。

扩展资料：

注意事项：

1、运输钢构件时，要根据钢构件的长度和重量选用车辆。钢构件在车辆上的支点、两端伸出的长度及绑扎方法均应保证构件不产生变形、不损伤涂层。

2、钢结构防火性能较差。当温度达到550℃时，钢材的屈服强度大约降至正常温度时屈服强度的0.7，结构即达到它的强度设计值而可能发生破坏。

3、设计时应根据有关防火规范的规定，使建筑结构能满足相应防火标准的要求。在防火标准要求的时间内，应使钢结构的温度不超过临界温度，以保证结构正常承载能力。

4、外露的钢结构可能会受到大气，特别是被污染的大气的严重腐蚀，最普通的是生锈。这就必须对构件的表面进行防腐蚀处理，以保证钢结构的正常使用。防腐处理的方法根据构件表面条件及使用寿命的要求决定。

参考资料来源：百度百科-水工钢结构

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