大跨空间结构答案.docx

大跨空间结构（答案整理）得分评分人一、单项选择题（共20分,每小题2分）1. 下列哪一种空间结构在高空作业时施工费用最高（BA. 网格结构 B,折板结构 C,平板结构D,混合结构2, 下列哪一种网架结构的刚度最差（DA. 两向正交正放网架B.两向正交斜放网架C.三向网架D.单向折线形网架3. 若三角锥网架的全部杆件等长（其中久为网架高度，为弦杆长度），必须满足下列哪 一种条件（D ）A,腹杆与高度方向的夹角为arccos«B,腹杆与高度方向的夹角为arccos«2C,腹杆与高度方向的夹角为arccos§D. A、B、C都不对4. 下列哪种网架的节点处杆件汇交的数量最少（BA. 两向正交正放网架B.蜂窝形三角锥网架C.棋盘形四角锥网架D.抽空三角锥网架5. 下列哪种网架的节点处杆件汇交的数量最多（AA. 三向网架B.三角锥网架C,四角锥网架D.星形四角锥网架6. 下列哪一种网架屋面构造最为复杂（DA.星形四角锥网架B.棋盘形四角锥网架C. 斜放四角锥网架D. 两向斜交斜放网架7. 正放四角锥网架须满足下列哪种条件方能做到所有杆件等长（AA. 网架腹杆与弦杆的夹角为60°B. 网架腹杆与竖向的夹角为60°C. 网架腹杆与腹杆的夹角为60°D, 以上答案均不正确。8, 下列哪一种网架受力的均匀性较差（C ）A.正放四角锥网架B.正放抽空四角锥网架9. 有一间接承受动力作用的网架，其受拉杆的容许长细比仗为（D ）A, 180 B. 200 C. 250 D. 30010. 下列哪一种空间结构可以兼作维护结构之用（BA.网格结构B,折板结构C.张力结构D,混合结构11. 下列哪一种空间结构可以小变形理论求解（A ）A.网架结构B,悬索结构C,单层网壳结构 D.膜结构12. 下列哪一种网架结构的刚度最好（CA.两向正交正放网架B.两向正交斜放网架C.三向网架D.单向折线形网架13. 下列哪种网架的节点构造最为复杂（AA.三向网架B.三角锥网架C,四角锥网架D.星形四角锥网架14. 下列哪一种网架屋面构造最为简单（BA.星形四角锥网架B.棋盘形四角锥网架C. 斜放四角锥网架D. 两向斜交斜放网架15. 下列哪一种网架受力的均匀性较好（A ）A.正放四角锥网架B.正放抽空四角锥网架C. 星形四角锥网架D. 棋盘形四角锥网架16. 有直接承受动力作用的网架，其受压杆的容许长细比为（CA. 180 B. 200 C. 250 D. 30017. 下列哪一种网架具有长杆受拉短杆受压的特点（C ）A.正放四角锥网架B.正放抽空四角锥网架C,星形四角锥网架D.三角锥网架18. 有一焊接球网架的弦杆，几何长度为3000mm，选用489x 4的钢管，其长细比人与下列何值最为接近（AA. 90 B. 100 C. 110 D. 12019. 下列哪一种网架不具有长杆受拉短杆受压的特点（DA.棋盘形四角锥网架B.斜放四角锥网架C. 星形四角锥网架D. 正放四角锥网架20. 下列哪一种网架需要在支承平面内增加水平斜杆才能保证几何不变（AA. 两向正交正放网架B. 两向正交斜放网架21. 在对边支承的正方形平面中，采用下列哪一种网架可以取得最佳经济效果（BA.蜂窝型三角锥网架B.单向折线形网架C.棋盘形四角锥系网架D.正放抽空四角锥网架22. 在三边支承的正放形平面中，采用下列哪一种网架最合理（C ）A.三层网架B.双层网架C.局部三层的双层网架 D.以上说法不正确23. 下列哪一种网架属于斜放四角锥网架（B24.（A）（B）下列哪种网架的吊顶最为方便（C(D)A.三向网架B, 三角锥网架C. 正放四角锥网架D. 星形四角锥网架25. 有一悬挑网架，根据长杆受拉短杆受压的原则，采用下列哪一种网架最为合理（AA.正放四角锥网架B.棋盘形四角锥网架C,星形四角锥网架D.蜂窝三角锥网架26, 焊接球网架中的某根受压腹杆（注：不是支座腹杆，也不是直接承受动力荷载的腹杆）， 其长度为3m，请问下列何种圆管可满足最小截面规格的要求（BA.。76x 4B. 4 48 x 3.5C. 489 x 4D. 4114 x 427. 螺栓球网架中的某根受拉杆件，其截面规格为4114 x 4，截面为A=13.82cm2承受250kN的轴力，考虑到钢管一般都存在负公差，请问下列那一中应力最为合理（BA. 181N/mm2B. 201N/mm2C. 213N/mm2D,以上答案均不正确28, 螺栓球网架结构中，当最大弦杆截面与最小腹杆截面会交于一点时，可能会出现是么情 况（CA,高强螺栓被剪断B,腹杆被拉断C,腹杆弯曲D.以上说法不正确 29.网架中的某根压杆，截面规格为489x4,其毛截面面积为A = 10.68cm2，净截面An = 9.612 cm2,稳定系数为中=0.95，承受150kN的压力，则该杆件的应力为（B ）B. 148N/mm2A. 156N/mm2C. 140N/mm2D.以上答案均不正确30.有一焊接球网架的支座腹杆杆几何长度为6000mm，选用4114 x 4的钢管，其长细比人与下列何值最为接近（BA. 154.2 B. 138.9 C. 123.4 D. 107.831. 有一正三角形平面，下列哪一种网架的组成方式，可使屋面的构造最为简单（CA.采用三角锥组成的网架B.采用四角锥组成的网架C.采用四角锥和三角锥组成的网架D.无论采用哪一种组成方式，都比较繁琐32. 下列哪一种空间结构属于混合结构（CA.网架 B.混凝土壳体C.斜拉网架D.膜结构33. 下列哪一种空间结构一般勿须考虑几何非线性的影响（AA.网架结构B.悬索结构C.单层网壳结构 D.膜结构34. 在网格尺寸、平面尺寸不变的情况下，下列哪种网架的杆件数量最少（CA.两向正交正放网架B.正放四角锥网架C.棋盘形四角锥网架D.三角锥网架35. 在网格尺寸不变的情况下，下列哪种网架的杆件夹角最大（CA.三向网架B.三角锥网架C.正放四角锥网架D.星形四角锥网架36. 下列哪种说法是正确的（AA. 在重力荷载作用下，正交正放网架的下弦截面规格不大于上弦B. 正放四角锥网架的支承平面内需增加斜撑杆方能保证结构几何不变C. 螺栓球网架的支座腹杆，其计算长度系数可取0.9D. 以上答案均不正确。37. 对于点支的单跨网架，当周边需要向外悬挑时，从受力的角度来看，悬挑多长较为合适B. 1/4长跨D. 1/3长跨A. 1/4短跨C. 1/3短跨38. 有一焊接球网架的跨中腹杆，几何长度为6000mm，选用4114 x 4的钢管（回转半径为38.9mm），其长细比人与下列何值最为接近（C ）A. 154.2B. 138.9 C. 123.4 D. 107.839. 三边支承一边自由的网架，下列哪种说法是正确的（BA. 当自由边为短边时，应将自由边的网架局部加厚B. 当自由边为短边时，且短边与长边之比小于1/3时，自由边的网架局部加厚对网架内力及变形影响很小C. 自由边为长边的最大挠度小于自由边为短边时的最大挠度D. 自由边无论是长边还是短边，网架的最大挠度均是一样的40. 在三边支承的正方形平面中，采用下列哪一种网架最合理（C）A.三层网架 B.双层网架 C.局部三层的双层网架D.以上说法不正确得分二、判断题（正确的打“”，错误的打“X”，并改正之，否则不给分，共20分,每小题2分）评分人1. 圆形平面建筑，不能采用四角锥网架。（X改正：将“不能”改为“可”。2. 结构的用钢量越大，结构的安全度就越高。（X 改正：将“就越高”改为“不一定高”。3. 有一狭长形平面建筑，当网架采用四点支承时，选用单向折线形网架比正放抽空四角锥 更合适。（V改正：4. 对焊接球网架进行结构分析时，其计算长度通常比几何长度小。（V 改正：5. 三角锥网架节点的杆件汇交数量与两向正交正放网架的相同，均为7根。（X 改正：9根6. 当屋面板采用预制混凝土板时，网架的容许挠度应比屋面板采用彩钢板的大。（X 改正：7. 正放抽空四角锥网架比单向折线形网架更容易吊顶。（V改正：8. 结构安全储备的大小，只要根据结构的主材用量就可判断。（X 改正：9. 当网架结构为静定结构时，温差对网架结构的影响很小，可以忽略不计。（” 改正：10. 作轻型屋盖使用的网架，当跨度较大时，杆件材料宜选用Q345材质。（X改正：将“Q345 ”改为“Q235”11. 周边支承且支座节点位于上弦的网架，计算时可以不考虑风荷载。（V 改正：12. 永久荷载的代表值为标准值、组合值、频遇值。（X改正：永久荷载的代表值为标准值。13. 焊接球网架的钢管与空心球的焊缝均有俯、仰、侧等三种焊缝。（V改正：14. 三角形平面建筑，只能采用三角锥网架。（X ） 改正：三角形平面建筑还可采用三向网架等。15. 两向正交正放网架节点的杆件汇交数量最多为9根。（V改正：16. 悬挂式吊车通过柱子对网架产生吊车水平荷载。（X 改正：悬挂式吊车对网架产生吊车竖向荷载。17. 支承结构为独立柱的周边支承网架，当验算方向的跨度小于40m时，可以不用考虑由温 度变化引起的内力。（V改正：18. 悬挂式吊车对网架产生吊车竖向荷载。（V改正：19. 单向折线形网架比蜂窝三角锥形更容易吊顶。（V改正：20. 桥式吊车对网架产生竖向荷载，而悬挂式吊车对网架产生水平荷载。（X 改正：桥式吊车对网架产生水平荷载，而悬挂式吊车对网架产生竖向荷载。21. 螺栓球网架的有限元模型为空间梁柱单元组成的杆件系统。（X 改正：螺栓球网架的有限元模型为空间铰接杆单元组成的杆件系统。22. 计算可变荷载时，屋面雪荷载和屋面活荷载必须同时考虑。（X 改正：计算可变荷载时，屋面雪荷载和屋面活荷载按两者中的最大值考虑。23. 焊接球设置加劲肋后，受拉承载力的提高大于受压承载力。（X 改正：焊接球设置加劲肋后，受拉承载力的提高小于受压承载力。24. 当网架屋面采用非对称铺板时，部分腹杆将可能变号。（” 改正：25. 螺栓球网架的预起拱必须在设计中考虑。（”改正：26. 在规格相同的情况下，焊接钢管的稳定系数大于无缝钢管。（X 改正：在规格相同的情况下，焊接钢管的稳定系数小于无缝钢管27. 当网架高度等于上弦杆的长度时，星形四角锥网架的斜腹杆与下弦杆等长。（” 改正：28. 抽空四角锥网架的刚度较正放四角锥网架弱一些。（” 改正：29. 三向网架汇交于节点的杆件数量最多可达13根。（”改正：30. 建筑结构中经常采用的现浇楼板，在结构分析时，应按平面结构进行分析。（X 改正：将“平面”改为“空间”31. 有一正方形平面建筑，当网架采用对边支承时，选用单向折线形网架比正放抽空四角锥 更合适。（”改正：32. 两向正交正放网架在上弦平面内的周边施加水平斜撑后，便可保证其几何不变。（X 改正：将“上弦平面”改为“支承平面”33. 焊接球网架的现场施工速度比螺栓球网架快。（X改正：将“快”改为“慢”34. 星形四角锥网架节点的杆件汇交数量与两向正交正放网架的相同，均为7根。（X 改正：前者为“9根”，后者为“8根”35. 当屋面板采用现浇板时，网架的网格应将尽量做大。（X改正：将“尽量”改为“不宜”36. 当网架支座节点的三个方向均为弹性约束时，温差对网架结构的影响很小，可以忽略不 计。（”改正：37. 焊接网架的杆件端部存在次弯矩，该弯矩在构件验算时可以不考虑。（V改正：38. 螺栓球网架中的高强螺栓以受剪为主。（X改正：“受剪”改为“受拉”39. 螺栓球网架中，当杆件为压杆时，高强螺栓不受力（V改正：40. 当网架屋面的风荷载以吸力为主时，部分腹杆将可能变号。（V改正：41. 网架挠度控制时，应将计算挠度减去预起拱值。（V改正：42. 在规格相同、内力相同的情况下，焊接钢管的应力小于无缝钢管。（X改正：“小于”改为“大于”43. 平面为正方形的网架，当采用对边支承时，采用正放四角锥网架比单向折线网架的经济 性好。（X改正：将“好”该为“差”。44. 抽空四角锥网架的上弦应满足偶数格的要求。（X 改正：将“偶数”改为“奇数”。45. 网格尺寸和网架厚度不变，三向网架的节点构造比三角锥网架简单。（X改正：“简单”改为“复杂”46. 当网架的刚度较差时，在网格尺寸和网架高度不变的情况下，优选考虑Q345钢。（X 改正：优选考虑Q235得分评分人三、填空题（共20分，每空2分）1. 用有限单元法对焊接球网架结构进行分析时，采用空间铰接杆系 的计算模型。2. 网架结构作为轻型屋盖使用时，其容许挠度为短跨的 1/250 。3. 三角锥网架的节点处有_9 杆件汇交。4. 大柱网工业厂房的网架一般采用点支承。5. 圆管截面分为一无缝 钢管和 焊接 钢管两种。6. 有一焊接球节点网架的腹杆的几何长度为6000mm，其计算长度为 5400。7. 有一网架的恒载标准为l.OkN/m2，活载标准值为0.5kN/m2，在不考虑其它作用的 条件下，该网架的荷载设计值为1.9 kN/m2。8. 有一网架的恒载标准为0.6kN/m2，活载标准值为0.3kN/m2，在不考虑其它作用的 条件下，该网架的荷载设计值为 1.14 kN/m2。9. 有一焊接球上有两根钢管，其截面分别为©60x 3.5、g8x 3.5，两者的夹角为60，该球的直径为123 mm。10. 有一焊接球上有两根钢管，其截面分别为©60x 3.5、小76x 4.0，两者的夹角为45。，间隙为10mm，该球的直径为200mm。（按10的倍数取整）11. 有一钢管长度为6000mm，两端自由，当环境温度从-5°增加到20°时，该钢管的长度伸长为_6001.8 mm （提示：钢材的热膨胀系数为1.2X10-1/。C）12. 网架结构作为重型屋盖使用时，其容许挠度为短跨的 1/25013. 体育馆和展览馆的网架一般采用.周边支承。14. 有一螺栓球节点网架的支座腹杆的几何长度为3000mm，其计算长度为3000 mm。15. 当假定网架结构为空间铰接杆系模型时，采用空间桁架位移法_方法进行结构分析。16. 当网架需要起拱时，拱度可取小于或等于网架短向跨度的1:30017. 吊车形式有两种，一种为悬挂吊车、另一种为桥式吊车18. 作为雨棚使用悬挑网架一般采用 单边 支承。19. 星形四角锥网架的节点杆件汇交数量最多为 9 根。20. 有一网架屋面的恒载标准为0.6kN/m2，风载标准值为-0.8kN/m2，该网架的恒载 与风载的最不利组合设计值为-0.2 kN/m2。21. 有一网架屋面的恒载标准值为1.0kN/m2,活载标准值为0.5kN/m2，该网架的设计 值为_1.84kN / m2。23. 有一焊接球上有三根钢管，其截面分别为460x3.5、g8x3.5、©89x4.0，每两根杆的夹角为60。，该球的直径为_170 mm。（结果取整）24. 有一焊接球上有三根钢管与之焊接，其截面分别为4 76 x 4、©48 x 3.5、4 89 x 4.0，其中和的夹角为120。，和的夹角为90。，和的夹角60。，各杆件 之间的间隙为10mm，该球的直径为_180_mm。（结果按10的倍数取整）25. 斜腹杆与弦杆的夹角应为 45°55° 较好。26. 由于网架的刚度较好，自振周期较小，因而风振系数P = 1.0。27. 可变荷载的代表值为标准值、频遇值、准永久值_。28. 网架的自重包括一杆件 自重和节点_自重。29. 螺栓球节点由螺栓球_、_套筒_、_销钉或螺钉_、_封板或锥头_、_高强螺栓_等组 成。30. 压型彩钢板屋面的檩距是根据彩钢板的跨度确定。31. 正放抽空四角锥网架的上弦网格数宜为奇数。32. 网架杆件的计算长度为10，计算长度系数为R，则该杆件的几何长度l =10/R。33. 作用在网架上的恒载标准值为3.0kN/m2，活载标准值为0.5kN/m2，则作用在网架上的最不利荷载组合设计值为4.54kN/m2。34. 作用在网架上的恒载标准值为0.5kN/m2,风载标准值为-1.0kN/m2,则作用在网架上的最不利荷载组合设计值为-0.9kN/m2。35. 网架的短跨为42m，当用作楼盖使用时，容许挠度值为140 mm36. 网架的短跨为60m，当需要起拱时，拱度值为200 mm。36. 平面尺寸为24mX48m的网架，短边为支承边，屋面为轻型屋面，容许挠度值为_田2 mm。37. 焊接球网架的上弦杆，其几何长度为3000mm，其计算长度为 2700_mm。38. 网架屋面的恒载标准值为0.25kN/m2,活荷载标注值为0.5kN/m2,屋面积雪分布系数为1.4，基本雪压为0.5kN/m2，作用在网架上的最不利荷载组合设计值为1.28kN/m2。39. 网架节点的等效重力荷载为2kN，水平地震影响系数最大值为0.12，则作用在网架节点 处的竖向地震作用为0.156 kN。40. 吊车的竖向轮压动力系数为1.05，竖向轮压为150kN，则吊车的每个车轮的最大竖向轮 压标准值为 157.5 kN。41. 竖向荷载作用下，某焊接球网架的下弦钢管，壁厚为3.5mm，几何长度为3000mm，最 小钢管直径为一 50 一 mm（注：管径取10的倍数，且网架不直接承受动荷载）。42. 网架的网格尺寸为3mX3m，等效均布重力荷载标准值为2kN/m2，水平地震影响系数a max最大值为0.12，则作用在网架节点处的竖向地震作用标准值为_黑kN。43.某吊车的桥架重量G = 25t，小车重量g = 2.5t，起重量W =10t，动力系数为1.05,最大竖向轮压标准值为150kN，则吊车的每个车轮的最小竖向轮压标准值为37.5kNo（注：吊车每侧的车轮为2个）四、简答题（共20分,每小题5分）评分人1. 在进行网架节点设计时，有哪些基本要求？答：牢固可靠，传力明确简捷；（1分） 构造简单，制作简单，安装方便；（1分） 用钢量省，造价低；（1分） 构造合理，使节点尤其是支座节点的受力状态符合设计计算假设。（2分）2. 确定网架结构的网格尺寸时，需要考虑哪些因素？答：1）与屋面材料有关。钢筋混凝土板尺寸不宜过大，否则安装有困难，一般不宜超过3m；当采用有檩体系构造方案时，网架一般不超过6 m°（3分）2）与网架高度有一定比例关系。夹角过大、过小，节点构造会产生困难。（2分）3. 当网架只承受恒载、活载、风载作用时，应考虑哪些荷载组合？答： 永久荷载+可变荷载（1分）永久荷载+半跨可变荷载（2分） 网架自重+半跨屋面板+施工荷载（2分）4. 在螺栓球节点网架中杆件的计算长度L0等于杆件几何长度L，而在焊接球节点网架中杆 件的计算长度L0小于杆件几何长度L，试说明理由。答：在焊接球网架中，焊接球通过焊缝与杆件连接，由于焊接抗弯刚度大，工作性能接近于 刚节点，故计算长度L0<L；（2.5分）而在螺栓球网架中，螺栓球通过螺栓与杆件连接， 由于螺栓的抗弯刚度很小，工作性能接近于铰节点。（2.5分）5. 在进行网架杆件截面选择时，需遵从哪些原则？答：（1）每个网架结构所选截面规格不宜过大，以方便加工与安装，一般小跨度网架以三 到五种为宜，大、中跨度网架也不宜超过10种规格。（2）杆件宜选用壁厚较薄的截面，以 使杆件在截面面积相同的条件下，能获得较大的回转半径；有利于压杆稳定。（3）宜选用 市场常供钢管。（4 ）考虑到杆件材料负公差的影响，宜留有适当的余地。6. 用有限单元法对网架进行分析时，采用了哪些基本假设？答：假定节点为铰节点，每个节点有三个自由度，忽略节点刚度的影响;荷载作用在网 架节点上，杆件只承受轴力；材料在弹性阶段工作，符合胡克定律;假定网架的变形很 小，由此产生的影响予以忽略。7. 屋面排水坡度的做法共有几种方式？这几种方式有何特点? 答：（1）上弦节点上加小立柱找坡：当小立柱较高时，应注意小立柱自身的稳定性，此法 构造比较简单。（2）网架变高度：当网架跨度较大时，会造成受压腹杆太长的缺点。（3） 支承柱变高：采用点支撑的网架可用此法找坡。（4）整个网架起拱：一般用于大跨度网架。 网架起拱后，杆件、节点的规格明显增多，使网架的设计、制造、安装复杂化。8 .焊接球节点有哪些优缺点？答：优点：构造和制造均较简单，球体外型美观、具有万向性，可以连接任意方向的杆件。 缺点：用钢量较大，节点用钢量占网架总用钢量的20%25%；冲压焊接费工，焊接质量要 求高，现场仰焊、立焊占很大比重；杆件下料长度要求准确；当焊接工艺不当造成焊接变形 过大后难于处理。9. 空间结构与平面结构有何不同？答：平面结构，荷载作用方向平行于结构中面并沿结构中面方向均匀分布，或不同平面的结构 单一在各向平面内的平行荷载作用下相互间的合作效应没有影响或影响很小。空间结构，具 有不宜分解为平面结构体系的三维形体，具有三维受力特性，在荷载作用下呈空间工作的结 构。10. 空间结构有哪几种基本类型？各类基本类型有哪些主要形式？答：（1）实体结构（薄壳、折板、平板）。（2）网格结构（网架、网壳、立体桁架）。（3） 张力结构（悬索、薄膜）。（4）混合结构（张弦梁（桁架）、斜拉网架（网壳）、索承网 壳）11. 何为实体结构、网格结构、弦力结构、混合结构？答：实体结构：用钢筋混凝土材料建造，内部无空洞或空洞率很小的结构，特点以薄膜 压力为主，能充分发挥混凝土强度；折板抗弯刚度大，可作为受弯和压弯构件；既是承 重结构，又是维护结构；曲面壳体模板复杂，耗工、耗材、耗时。网格结构：由标准化的 刚构件和加大组成，并按一定规律相连而成的高次超静定空间网状结构。张力结构：通过对 索或膜施加预张力以后形成的结构。混合结构：几种以上某两种或几种结构的优点组合而成 的结构。12. 网格结构有哪些常用节点？答：焊接或螺接钢板节点、焊接空心球节点、螺栓球节点、相贯节点、铸钢节点、我国自行 研制的嵌入式毂节点。13. 确定网架结构的高度时，需要考虑哪些因素？答： 与屋面材料有关。钢筋混凝土板尺寸不宜过大，否则安装有困难，一般不宜超过3m； 当采用有檩体系构造方案时，网架一般不超过6 m°（3分） 与网架高度有一定比例关系。夹角过大、过小，节点构造会产生困难。（2分）14. 圆管截面具有哪些力学特点？答：回转半径大、截面特性无方向性、抗压承载能力高。分为高频电焊钢管和无缝钢管。15. 加衬环肋的焊接空心球是如何制作的？答：焊接空心球节点由两块圆钢板经加热，压成两个半圆球，然后相对焊接而成。当球径等 于或大于300mm时，杆件内力较大时，可在球内加衬环肋，此肋应与两个半球焊牢，这样 可提高承载力。16. 网架屋面排水坡可以采用几种方法形成？各种方法有何特点？答：可采用以下四种方法：1）整个网架起坡：网架上下弦杆仍保持平行，将整个网架在跨中抬高，但起拱高度过高会 改变网架内力分布。2）网架变高度：可节省找坡小立柱的用钢量，还可降低弦杆内力峰值，使网架内力趋于均 匀，但使杆件种类增多。3）上弦节点上加小立柱找坡：改变小立柱高度可形成多种复杂的排水屋面，构造简单。若 小立柱较高，应验算其自身稳定性，必要时采取加固措施。4）网架变高度和加小立柱相结合：可降低小立柱高度，增加其稳定性，并使网架高度变化 不大。17. 用于网架杆件的钢管，在截面面积不变的情况下，壁厚宜选薄还是宜选厚？试说明理由。 答：截面面积不变的情况下，壁厚宜选薄，这样可使钢管直径较大，能获得较大的回转半径， 有利于压杆稳定。18. 在焊接球网架结构中，支座腹杆的计算长度为其几何长度的0.9，而其它腹杆的计算长度 为其几何长度的0.8倍？试说明理由。答：支座腹杆一般要比其他腹杆粗，此时其杆件两端约束比其他腹杆的弱，故支座腹杆的计 算长度要大于其他腹杆。19. 网架计算时采用了哪些假定？答：假定节点为铰节点，忽略节点刚度的影响，杆件只承受轴力Q分）；假定网架的 变形很小，可以采用小挠度理论进行计算（1.5分）；假定网架的杆件材料为弹性材料， 可以采用弹性方法进行分析（1.5分）。20. 在确定网架的网格尺寸应注意哪些问题？答：确定网架的网格尺寸时，应注意以下问题： 注意网格尺寸应与屋面材料相适应。当屋面为钢筋混凝土重屋面时，一般不超过3m； 当屋面为有檩体系的轻型屋面时，一般不大于6m°（2.5分） 注意网格尺寸与网架高度的关系。斜腹杆与弦杆的夹角应为45°55°较好，避免节 点构造发生困难。（2.5分）21. 平面结构和空间结构有何区别？答：平面结构：荷载作用方向平行于结构中面并沿结构的中面法方向均匀分布，或不同平面的结构单元在各自平面内的平行荷载作用下，相互间的荷载效应没有影响或影响很小。（2.5 分）空间结构：具有不宜分解为平面结构体系的三维形体，具有三维受力特性，在荷载作 用下呈空间工作的结构。（2.5分）22. 网架变高度找坡与整个网架起拱找坡相比，有何优缺点？答：整个网架起拱找坡的优缺点如下：（2.5分） 坡度过高会改变网架内力分布，应按网架实际尺寸进行内力分析； 网架的杆件尺寸变化少，节点构造趋于一致。改变网架高度找坡的优缺点如下：（2.5分） 跨中增高，减小弦杆内力，整体内力分布趋于均匀，弦杆级差较小； 杆件长度变化较多，特别是跨中斜腹杆，会因夹角过小而导致节点构造复杂。23. 为何实腹钢梁的经济性不如桁架？ （4分）答：实腹梁属于受弯构件，截面的正应力沿截面高度呈三角形变化，上下翼缘正应力绝对 值最大，中和轴附近的正应力较小；截面的剪应力沿高度呈抛物线分布，中和轴附近剪应力 较大，而靠近翼缘附近的剪应力较小。以简支梁为例，在梁的跨中，剪应力很小，中和轴附 近的材料没有充分发挥；在梁的两端，剪应力较大，正应力较小，上下翼缘的材料没有充分 发挥。即使两端固定梁，尽管靠近两端的材料能较好的发挥，但靠近跨中相当大的区域内， 材料利用率是比较差的（2分）。桁架的杆件以承受轴力为主，杆件截面的材料能得到充分的发挥，可以根据轴力的大 小选择不同的杆件和根据轴力的方向按长杆受拉短杆受压得原则布置杆件。尽管实腹梁也可 以根据弯矩的变化相应地改变截面，但构造上不如桁架方便（2分）。24. 当结构跨度较大时，为何平面结构的受力性能、经济指标不如空间结构？ （8分） 答：平面结构以单向传力为主，仅承受作用在其平面内的荷载和作用；而空间结构以空 间传力为主，可以承受任意方向的荷载和作用，特别是地震作用，故其抗震性优于平面结构（2 分）； 平面结构需要设置支撑以保证其平面外的稳定，通常情况下平面外的计算长度大平 面内的计算长度；而空间结构不需设置支撑，其杆件互为支撑，空间刚度大，平面内外的计 算长度相等，整体性优于平面结构（2分）； 平面结构的形体比较单一，而空间结构的形体却很丰富，可根据实际需要选择合理 的形体，得到受力更优越的结构（2分）； 空间结构的杆件数量虽比平面结构多，但由于它良好空间传力性能使得构件的截面 较小、整体刚度大，当跨度比较大时，空间结构的自重小于平面结构，经济性更好（2分）。25. 选择网架杆件时，应注意那些问题？ （8分）答：满足容许长细比的要求（1分）； 满足承载能力的要求，即杆件的强度和稳定满足要求（1分）； 满足最小截面规格的要求（1分）； 规格不宜过多（1分）； 宜选用壁薄的截面（1分）； 宜选用市场常供钢管（1分）； 设计计算时的控制应力应考虑钢管负公差的影响（1分）； 避免最大截面和最小截面会交于一点的情况（1分）。26. 杆件选用圆管比其它截面形式的优越性主要体现在那些方面？ （4分）答：截面回转半径大，在计算长度不变的情况下，可获得更大的稳定系数，抗压承载能力 高（2分）；截面无方向性，任意方向的力学性能和几何特性都是一样的，特别适合球节点连接， 构造简单，应用广泛（2分）。27, 空间结构的合理性主要表现在那些方面？ （5分）答：合理的结构形体可以充分发挥材料的潜能。（1分）合理的结构形态具有良好的受力性能。（1分）结构的空间大，刚度大，重量轻，经济合理。（2分）结构形式丰富，生动活泼，具有丰富的艺术表现力。（1分）28. 在目前大跨度屋盖结构中，为何网格结构比实体结构应用更为广泛？试说明理由。（10 分）答：网格结构由许多形状和尺寸都标准化的杆件与节点体系组成，一般采用型钢或钢管材料， 按一定规律连接形成空间网状结构，网格结构在空间交与杆节点，形成复杂的空间高次超静 定结构，具有相当大的刚度，整体性强，能适应不同方向，不同性质的荷载，而且空间网格 结构杆件主要受轴力，容易最大限度发挥材料性能，自重轻（5分）。实体结构一般采用钢筋混凝土，自重大，对下部支承结构及基础不利；施工时需要大量 的脚手架和模板，废工废材，且高空作业有较大的难度。（5分）29. 举例说明工程中那些结构必须采用空间分析方法，那些结构可以采用平面分析方法？（10 分）答：任何一个结构都是空间结构，都能承受来自不同方向的力的作用，结构中的每个构件都 与不同平面内的其他杆件相联系，但有时结构被简化成平面结构进行分析，简化成平面结构 分析是有条件的，比如框架结构，剪力墙结构，框剪结构，排架结构，桁架结构等都是建立 在平面假的的基础上分析的（5分）。平面结构是假的结构只在一个方向平面内有刚度并受 力，而空间结构必须考虑两个方向的变形和受力。当规则布置而且能清楚的分出抗侧单元的 结构中这些单元在平面内刚度较大，出平面则刚度较小，相互之间的联系和约束又较小，可 以简化为平面结构（5分）。30. 焊接球和螺栓球相比，各有何优缺点？ （5分）答：焊接球的特点是：构造和制作简单，球体外形美观，具有万向性，可以连接任意方向的 杆件。缺点是由于球节点由厚钢板制作，所以在钢板交接处应力集中明显，球体受力不均匀， 钢管与球体正交连接，焊缝长度等于钢管周长，要求焊缝与钢管等强，所以对焊接要求高（2 分）。螺栓连接的优点是：制作精度由厂家控制，现场装配，施工速度快，制作费用高，但是 安装费用低，便于拆卸。缺点是组成节点的零件多，增加制作成本，安装时是否拧紧也难以 控制，还要进行密封盒防锈处理（3分）。31、网架起拱的目的是什么？当要求起拱时，挠度是如何要求的？答：网架起拱主要是为了消除人们在视觉或心理上对建成的网架具有下垂的感觉。当要求起 拱时，拱度可取小于或等于网架短向跨度的1： 300。网架用作屋盖时不得超过网架短向跨 度的1： 250。当网架用作楼层时参考混凝土结构设计规范，容许挠度取网架跨度的1： 300。32、为何螺栓球网架在实际工程中的应用比其它网架更广泛？答：螺栓球节点对空间汇交的圆钢管杆件适应性强，杆件连接不会产生偏心，没有现场焊接 作业，运输、安装方便。并且螺栓球节点小，重量轻，节点用钢量约占网架用钢量的10%， 可用于任何形式的网架。这种节点的网架安装极为方便，可拆卸，安装质量易得到保证，可 以根据具体情况采用散装，分条拼装和整体拼装等安装方法，所以栓球网架在实际工程中的 应用比其它网架更广泛。得 分五、计算题（共20分,每小题10分）评分人1. 有一受拉空心球，直径D为350mm,厚度t为12mm,连接于该球上的钢管直径d为140mm, 若该钢管的轴拉力为480kN，若该球不考虑加肋，试问其承载能力是否满足要求。提示：受拉空心球的容许承载能力为N = 0.55门.，f = 193.5N /mm22. 有一受压空心球，直径D为350mm，厚度t为12mm，连接于该球上的钢管直径d为140mm， 若该钢管的轴压力为800kN，若该球不考虑加肋，试问其承载能力是否满足要求。提示：受压空心球的容许承载能力为扇c =门c 400td - 13.3t2d2 /D 解：N = 1.0x(400x 12x 140 -13.3x 122 x 1402/350) c=564.7 x 103N=564.7kN < 800kN故该空心球的承载能力不满足要求。3. 有一用45号钢做成的高强螺栓，直径为30mm，有效截面为5.61cm2，抗拉强度设计值为 245 N/mm2承受300kN的拉力，试问其承载能力是否满足要求。解：Nb 1 = A fb = 0.93x 245x561 = 127.8x 103N = 127.8kN < 300kNLfn t故不满足要求。4. 有一加肋空心球，直径为400mm，壁厚为16mm，连接于该球上的钢管直径为180mm，壁 厚为12mm，若该钢管的轴压力为900kN，试问该空心球承载能力是否满足要求？若取消肋后， 其承载能力是否满足要求解：受压空心球节点的承载力按下式进行计算N W门(400td - 13.3t2d2 /D)加肋空心球的受压承载力为：1.4 x (400 x 16 x 180 -13.3 x 162 x 1802/400) = 1226.70 kN > N = 900kN，满足无加肋空心球的受压承载力为：1.0 x (400 x 16 x 180 -13.3 x 162 x 1802/400) = 876.2kN < N = 900kN，不满足5、有一跨度为36X36m的正交斜放网架结构，支承在600X600钢筋混凝土柱上，柱高为 6m，支承平面弦杆截面的算术平均值为50cm2，支座节点构造使该网架沿边界法向不能发生 相对位移，当温度变化值为20oC时，试计算柱顶的水平力。提示：1、混凝土、钢材的弹性模量分别为3.0X104N/mm2、2.06X 105N/mm2；2、钢材的线膨胀系数、强度设计值分别为1.2X10-5(oC)-1、215 N/mm2。解：柱子的水平刚度：60003K=旦=3 x3 辿 x 6004/12 = 4500 N / mmcH 3c柱顶水平力可按下式计算:aAtL对本题来说：L = 36000mm，& =2将各项具体数据代入可得柱顶水平力:1.2x 10-5 x20x36000m v+