钢结构课程设计答辩问题及答案（钢结构设计答辩可能涉及的问题及答案：刚架截面形式如何选择）

在钢结构课程设计答辩中，关于刚架截面形式的选择问题，可能会涉及到以下几个方面：，，1. 刚架的受力特点是什么？，答：刚架是一种由梁和柱组成的结构形式，主要承受轴向压力、剪力和弯矩。它的特点是结构自重轻、刚度大、稳定性好，适用于高层建筑、大跨度空间结构等场合。，，2. 在选择刚架截面形式时，需要考虑哪些因素？，答：在选择刚架截面形式时，需要考虑的因素包括结构的功能要求、受力特点、材料性能、施工条件等。还需要考虑经济性、施工方便性和安全性等因素。，，3. 如何根据结构功能要求选择合适的刚架截面形式？，答：根据结构的功能要求，可以选择不同的刚架截面形式。对于承受较大荷载的结构，可以选择较大的刚架截面；而对于承受较小荷载的结构，可以选择较小的刚架截面。还需要考虑结构的使用环境、地震影响等因素，以确保结构的安全性和可靠性。，，4. 如何根据受力特点选择合适的刚架截面形式？，答：根据受力特点，可以选择不同的刚架截面形式。对于承受较大剪力的构件，可以选择较厚的截面；而对于承受较大弯矩的构件，可以选择较薄的截面。还需要考虑材料的强度和延性等因素，以确保结构的安全性和可靠性。，，5. 如何根据材料性能选择合适的刚架截面形式？，答：根据材料的性能，可以选择不同的刚架截面形式。对于高强度钢材，可以选择较薄的截面；而对于低强度钢材，可以选择较厚的截面。还需要考虑材料的可加工性和焊接性等因素，以确保结构的经济性和施工方便性。

以下是一些钢结构课程设计答辩可能涉及的问题及答案：

一、结构选型方面

（一）门式刚架结构选型

1. 门式刚架选型时确定跨度大小和数量需要考虑哪些因素？
   • 一般跨度36m以下可采用单跨刚架。在确定跨度大小和数量时，要考虑建筑功能需求、场地条件、经济因素等。例如，如果场地空间较大且使用功能对内部空间划分没有特殊要求，单跨较大跨度可能更合适，这样可以减少结构构件数量，降低造价；但如果场地有一定限制或者使用功能需要不同的空间划分，可能选择多跨刚架。同时，也要考虑吊车的设置情况，如果有吊车，跨度的选择可能要满足吊车运行的空间要求等。
2. 刚架截面形式如何选择？
   • 单跨刚架多采用焊接工字形截面或轧制H型钢截面。在选择时，可根据弯矩图采用变截面梁柱，这样可以使材料在受力较大的部位得到更有效的利用，节省材料。当设有吊车时，柱宜采用等截面，因为吊车荷载作用下柱的受力情况相对复杂，等截面柱在设计和施工上相对简单，并且能够满足结构的承载能力和稳定性要求。
3. 刚架柱脚形式如何确定？
   • 刚架柱脚形式的确定需要考虑多种因素。如果柱脚需要传递较大的弯矩、剪力和轴力，可能采用刚接柱脚，刚接柱脚能够提供较好的整体稳定性，适用于对结构侧向刚度要求较高的情况；如果柱脚主要承受轴力和较小的剪力，铰接柱脚就可以满足要求，铰接柱脚构造相对简单，施工方便，在一些轻型门式刚架结构中，如果侧向力可以通过其他方式（如支撑系统）有效抵抗，也可以采用铰接柱脚。

二、荷载取值方面

（一）风荷载

1. 《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》和《建筑结构荷载规范》在风荷载计算上有哪些主要差别？
   • 在风荷载计算方面，《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》中规定基本风压按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的规定值乘以1.05采用；风荷载体型系数按门规附录A.0.2的规定采用。这是因为门式刚架轻型房屋钢结构的体型和受力特性与一般建筑结构有所不同，所以在风荷载取值上进行了专门的规定，以更准确地反映其实际受力情况。

（二）屋面竖向均布活荷载

1. 两者在屋面竖向均布活荷载取值上有何不同？
   • 《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》中规定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0.5KN/m2，对受荷水平投影面积大于60M2的刚架构件，屋面竖向均面活荷载的标准值可取不小于0.3KN/M2。而《建筑结构荷载规范》屋面均布活荷载则是按上人和不上人屋面分别取不同的值，例如上人屋面取2.0KN/m2，不上人屋面取0.5KN/m2等。这是由于门式刚架轻型房屋钢结构屋面的使用功能和荷载传递特性与一般建筑屋面有所差异，所以有专门的荷载取值规定。

三、变形验算方面

（一）门式刚架结构变形验算内容

1. 设计单层门式刚架房屋时，需要进行哪些方面的变形验算？
   • 需要进行以下变形验算：
     • 门式刚架柱顶侧移验算，柱顶侧移过大可能影响结构的整体稳定性和使用功能；
     • 受弯构件钢架梁挠度验算，梁的挠度过大可能导致屋面变形过大，影响屋面排水和使用功能；
     • 由于柱顶位移和构件挠度产生的屋面坡度改变值的验算，屋面坡度改变过大可能影响屋面排水效果等。

四、抗震构造措施方面

（一）抗震构造措施采取的情况

1. 对门式刚架轻型房屋钢结构设计时，什么情况下应采取抗震构造措施？
   • 根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102:2002的第3.1.4条条文说明规定，对轻型房屋钢结构，当由抗震控制结构设计时，尚应针对轻型钢结构的特点采取相应的抗震构造措施。
2. 应采取哪些抗震构造措施？
   • 应采取以下抗震构造措施：
     • 构件之间的连接应尽量采用螺栓连接，螺栓连接在地震作用下具有较好的变形能力和耗能能力；
     • 斜梁下翼缘与刚架柱的连接处宜加腋以提高该处的承载力，该处附近翼缘受压区的宽厚比宜适当减小，这样可以提高节点的抗震性能；
     • 柱脚的抗剪、抗拔承载力宜适当提高，柱脚底板宜设抗剪键，并采取提高锚栓抗拔力的相应构造措施，以保证柱脚在地震作用下的稳定性；
     • 支撑的连接应按支撑屈服承载力的1.2倍设计等，提高支撑系统的抗震能力。

五、结构设计方面

（一）结构设计的主要内容

1. 在对门式刚架房屋进行建筑设计和结构设计时，主要应确定哪些内容？
   • 建筑设计主要是确定厂房的长、宽、高、跨度、屋面形式及坡度、门窗布置等并绘制建筑施工图。结构设计包括结构布置、构件设计、节点设计与绘制结构施工图。其中结构布置主要有结构平面，如柱距、檩条布置、支撑布置等；构件设计包括刚架、屋面、墙面、檩条、支撑等构件的设计；节点设计主要包括刚架梁与梁的拼接节点、刚架梁与柱的连接节点、屋脊节点、柱与基础的连接节点等；绘制结构施工图主要有刚架施工图、节点详图等。

六、荷载效应组合方面

（一）荷载效应组合原则

1. 请简述进行门式刚架轻型房屋设计时的荷载效应组合原则。
   • 荷载效应组合原则如下：
     • 屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者中的较大值；
     • 积灰荷载与雪荷载或屋面均布活荷载中的较大值同时考虑；
     • 施工或检修集中荷载不与屋面材料或檩条自重以外的其它荷载同时考虑；
     • 多台吊车的组合应符合现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的规定；
     • 风荷载不与地震作用同时考虑。

七、刚架构件截面设计方面

（一）控制截面和内力组合确定

1. 在门式刚架轻型房屋设计中，对刚架构件进行截面设计时，控制截面和控制截面的内力组合如何确定？
   • 根据不同荷载组合下的内力分析结果，找出控制界面的内力组合。控制界面的位置一般在柱底、柱顶、柱牛腿连接处及梁端（若分段，指各分段端部）、梁跨中等截面处。控制截面的内力组合主要有：- 最大轴压力N、和同时出现的M及V的较大值；- 最大弯矩M和同时出现的V及N的较大值；- 最小轴压力N和相应的M及V。

八、柱顶侧移不满足要求的措施方面

（一）柱顶侧移不满足要求的措施

1. 对门式刚架柱顶侧移进行验算时，若验算结果不满足要求应采取哪些措施？
   • 需要采取下列措施之一进行调整：
     • 放大柱或梁的截面尺寸，增加截面尺寸可以提高构件的刚度，从而减小柱顶侧移；
     • 改铰接柱脚为刚接柱脚，刚接柱脚可以增加结构的整体刚度，对减小柱顶侧移有帮助；
     • 把多跨框架中的摇摆柱进行处理，例如改变其连接方式或者增加其约束等。

钢结构设计中荷载效应组合原则

门式刚架结构选型考虑因素

钢结构设计中抗震构造措施

钢结构设计荷载取值差异分析