钢结构设计思维导图

适用于土木工程专业本科钢结构设计下册，是本课程的重点总结，适用于钢结构这门课的学习和期末考试。

钢结构思维导图

• 15道选择题30分、10道判断题-20分、绘图题 -3道选2道、简答题4道、计算题10分-2选1道
• 屋架构件 -20分
  • 判断是什么构件？
    • 轴心受力构件（轴心受压构件和轴心受拉构件）、受弯构件、压弯构件
    • P2钢架梁、钢架柱、抗风柱、檩条、墙梁、柱间支撑、屋盖支撑、墙板、吊车梁
      • 柱、梁：压弯
      • 钢架梁、钢架柱、抗风柱、柱间支撑、吊车梁、直拉条、斜拉条属于轴心受力构件（轴心受压构件和轴心受拉构件），因为它们在施加力的时候主要承受沿着它们的轴向作用的力。而檩条、墙梁、屋盖支撑、墙板则属于受弯构件和压弯构件，因为它们在施加力的时候主要承受弯曲力和压缩力。
      • P23抗风柱：可视为只承受风荷载作用的受弯构件（受弯、压弯）
        • 在横向山墙面，由于门式刚架跨度较大，需设置一些墙柱用于承担山墙的风荷载并将其可靠传递给基础，称为抗风柱
      • 屋面板：受弯构件
      • 檩条：双向受弯（同时产生弯曲和扭转，当屋面承受较大风吸力时，檩条下翼缘可能受压）
    • 吊车梁：轴心受力构件
    • P20其他补充的基本受力构件
      • 直拉条、斜拉条
      • 撑杆：受拉和受压构件
    • P22支撑构件主要包含屋面水平支撑、柱间支撑、系杆
      • 按拉杆设计(轴心受拉构件)：交叉支撑、柔性系杆
      • 按压杆设计(轴心受压构件)：非交叉支撑中的受压杆件、刚性系杆
    • P34隅撑：轴心受压构件
      • 为什么设置隅撑？（隅撑的作用？） 为了提高刚架梁的整体稳定性
  • P20 檩条中拉条布置原则： 当檩条跨度大于4米时，应在檩条跨中位置设拉条； 檩条跨度大于6米时，需在檩条跨度三分点位置各设一道拉条
    • 拉条的作用：阻止檩条侧向变形和扭转，并提供檩条弱轴方向的支承
    • 记忆本图
• P30/33 -10分
  • 简答题：等截面柱（查上册和ppt补充） 压弯构件平面内+平面外整体稳定计算公式各项含义，不考计算
    • 参考变截面柱 压弯构件、拉弯构件 平面内整体稳定计算（作业第一道大题）——不考
• P42门式刚架 刚接柱脚与铰接柱脚各自什么情况采用？
  • 刚接柱脚：当有桥式吊车或刚架需要较大抗侧刚度时采用
  • 铰接柱脚：一般情况采用
• 屋盖支撑组成及各自作用？
  • P74 屋盖支撑组成：上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑、垂直支撑、系杆
    • 各自作用？
  • P76-77支撑的布置
    • 一般需设置上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑，布置在端部或第二柱间； 下弦纵向水平支撑有要求：屋架下弦的端部节间通长布置（端节点）
• P91-93
  • P91屋架杆件截面形式选用要求？ 1.种类 ：在同一榀屋架中，角钢的规格不宜太多，一般以5~6种为宜，以方便施工；避免出现截面肢宽相同而板厚差别不大的角钢 2.构造：截面构造简单，连接方便，便于制造和安装 3.受力（最重要）：受压杆件满足等稳原则（用料经济，受压杆件应按平面内和平面外等稳原则设计，以节省钢材）
  • P91-92依据等稳原则，上弦杆、下弦杆、腹杆（端腹杆、中间腹杆、跨中腹杆）截面各自怎么选择？
    • 上弦杆，一般短肢相并；有弯矩时长肢相并
      • 有节间荷载和没有节间荷载两种情况采用什么样的角钢相并？
    • 下弦杆，一般短肢相并
    • 腹杆，屋架端部不等边角钢长肢相并，跨中采用十字形，其他一般腹杆采用两个等边角钢相并
  • P93填板
    • 定义：保证两个角钢协同工作的构件
    • 选用填板构造要求： 1. 几何尺寸（宽度50-80mm,长度所连接角钢肢每侧加上10-15mm,厚度与节点板同 2.间距lz要求（和回转半径有关）: 压杆<=40i. 拉杆<=80i 3.最少个数要求：杆件两端侧向支撑点间（节点板间）不少于2个
  • P93屋架荷载
    • 可变荷载包括屋面均布活荷载、积灰荷载、雪荷载、风荷载等
    • 屋面均布活荷载和雪荷载不同时考虑，取二者中的最大值；其他可以一起组合
  • P93-94屋架荷载组合
    • 组合1：全跨永久+全跨可变
      • 一般情况
    • 组合2：全跨永久+半跨可变
    • 组合3：全跨屋架和支撑+半跨其他屋面永久荷载和可变荷载
    • 组合2和组合3情况下的屋架两侧受力严重不对称导致跨中某些腹杆出现“内力变号”或内力增大，因此需要考虑组合2和组合3
• 杆件内力计算？
  • P94屋架设计采用假定铰接节点（实际上焊接节点，但是使用铰接节点计算使得计算简单且略偏于安全）
  • P94屋架杆件按轴心受力构件设计（轴心受拉构件和轴心受压构件）
    • 轴心受压构件计算：稳定性计算、强度、刚度
    • 轴心受拉构件计算：强度、刚度
  • P95计算长度表格需记忆
    • l节点中心间距
    • l1弦杆侧向支撑点间距
• P97节点板厚度如何确定？
  • 杆件的内力传给节点板（满足受力要求）
    • 梯形屋架/平行弦屋架，节点板传递腹杆内力给弦杆
      • 节点板厚度由腹杆的最大内力确定
    • 三角形屋架，支座处端部节点板传递弦杆内力
      • 节点板厚度由弦杆的最大内力确定
• 画图题（P101 图2-30a 图2-31a ； P121 图2-48）
  • 下弦跨中拼接节点
  • 上弦跨中拼接节点
  • 上弦屋脊拼接节点
  • 注意虚实线画法：前后位置①角钢＞②角钢（弦杆）＞③节点板＞④角钢（在节点板背面）
  • 注意杆件轴心交于一点，轴线侧为角钢凸起一侧
  • 杆件不要重叠
  • 不用画焊接
• 画图题（P101 图2-30a 图2-31a ； P121 图2-48）
  • 下弦跨中拼接节点
  • 上弦跨中拼接节点
  • 上弦屋脊拼接节点
  • 注意虚实线画法：前后位置①角钢＞②角钢（弦杆）＞③节点板＞④角钢（在节点板背面）
  • 注意杆件轴心交于一点，轴线侧为角钢凸起一侧
  • 杆件不要重叠
  • 不用画焊接
• P103吊车梁的截面形式？
  • 1.图a和b带有桁架梁和制动结构的吊车梁截面 2.图c带有制动梁的吊车梁截面 3. 图d不带制动结构的吊车梁截面（工字形截面作为吊车梁）
  • P104和ppt 各自如何选用？
    • 根据跨度、荷载情况、带不带制动结构
    • 选d:轻、中级工作制且吊车梁的跨度（6m)和荷载较小(小于等于50t)
    • 选a:采用翼缘变化的梁时，梁的上翼缘只能改变翼缘宽度并形成坡形变化，下翼缘能改变翼缘宽度和厚度
    • 选b和c: 采用腹板变化的梁时，常采用梁端腹板变高度，距支座l/6范围内采用阶梯突变式/阶梯渐变式
• 计算题 P117
  • 确定计算长度
  • 题目给出截面，要求验算
  • 上弦杆：压杆
  • 下弦杆：拉杆
• 强度验算
  • • ψ有时候有，什么情况下有？
  • Q235钢:强度设计值f=215N/mm²
• 刚度验算
  • • x或y
  • 容许长细比[入]，查表确定
• 稳定性验算
• 屋盖计算
  • 节点荷载计算：需把外均布荷载转化为各节点集中荷载
  • 求杆件内力：考虑荷载的不同组合，用内力系数求杆件内力（省去了结构力学复杂的力学分析，直接查表乘系数）
  • 设计上弦、下弦、腹杆截面：
    • 估算杆件截面面积，确定截面后进行强度和刚度验算
  • 节点焊缝设计：
    • 焊缝长度计算
      • lw取整
    • 节点板强度计算
    • 节点板稳定承载力计算
      • 无竖腹杆相连的节点板

钢结构思维导图

• 15道选择题30分、10道判断题-20分、绘图题 -3道选2道、简答题4道、计算题10分-2选1道
• 屋架构件 -20分
  • 判断是什么构件？
    • 轴心受力构件（轴心受压构件和轴心受拉构件）、受弯构件、压弯构件
    • P2钢架梁、钢架柱、抗风柱、檩条、墙梁、柱间支撑、屋盖支撑、墙板、吊车梁
      • 柱、梁：压弯
      • 钢架梁、钢架柱、抗风柱、柱间支撑、吊车梁、直拉条、斜拉条属于轴心受力构件（轴心受压构件和轴心受拉构件），因为它们在施加力的时候主要承受沿着它们的轴向作用的力。而檩条、墙梁、屋盖支撑、墙板则属于受弯构件和压弯构件，因为它们在施加力的时候主要承受弯曲力和压缩力。
      • P23抗风柱：可视为只承受风荷载作用的受弯构件（受弯、压弯）
        • 在横向山墙面，由于门式刚架跨度较大，需设置一些墙柱用于承担山墙的风荷载并将其可靠传递给基础，称为抗风柱
      • 屋面板：受弯构件
      • 檩条：双向受弯（同时产生弯曲和扭转，当屋面承受较大风吸力时，檩条下翼缘可能受压）
    • 吊车梁：轴心受力构件
    • P20其他补充的基本受力构件
      • 直拉条、斜拉条
      • 撑杆：受拉和受压构件
    • P22支撑构件主要包含屋面水平支撑、柱间支撑、系杆
      • 按拉杆设计(轴心受拉构件)：交叉支撑、柔性系杆
      • 按压杆设计(轴心受压构件)：非交叉支撑中的受压杆件、刚性系杆
    • P34隅撑：轴心受压构件
      • 为什么设置隅撑？（隅撑的作用？） 为了提高刚架梁的整体稳定性
  • P20 檩条中拉条布置原则： 当檩条跨度大于4米时，应在檩条跨中位置设拉条； 檩条跨度大于6米时，需在檩条跨度三分点位置各设一道拉条
    • 拉条的作用：阻止檩条侧向变形和扭转，并提供檩条弱轴方向的支承
    • 记忆本图
• P30/33 -10分
  • 简答题：等截面柱（查上册和ppt补充） 压弯构件平面内+平面外整体稳定计算公式各项含义，不考计算
    • 参考变截面柱 压弯构件、拉弯构件 平面内整体稳定计算（作业第一道大题）——不考
• P42门式刚架 刚接柱脚与铰接柱脚各自什么情况采用？
  • 刚接柱脚：当有桥式吊车或刚架需要较大抗侧刚度时采用
  • 铰接柱脚：一般情况采用
• 屋盖支撑组成及各自作用？
  • P74 屋盖支撑组成：上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑、垂直支撑、系杆
    • 各自作用？
  • P76-77支撑的布置
    • 一般需设置上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑，布置在端部或第二柱间； 下弦纵向水平支撑有要求：屋架下弦的端部节间通长布置（端节点）
• P91-93
  • P91屋架杆件截面形式选用要求？ 1.种类 ：在同一榀屋架中，角钢的规格不宜太多，一般以5~6种为宜，以方便施工；避免出现截面肢宽相同而板厚差别不大的角钢 2.构造：截面构造简单，连接方便，便于制造和安装 3.受力（最重要）：受压杆件满足等稳原则（用料经济，受压杆件应按平面内和平面外等稳原则设计，以节省钢材）
  • P91-92依据等稳原则，上弦杆、下弦杆、腹杆（端腹杆、中间腹杆、跨中腹杆）截面各自怎么选择？
    • 上弦杆，一般短肢相并；有弯矩时长肢相并
      • 有节间荷载和没有节间荷载两种情况采用什么样的角钢相并？
    • 下弦杆，一般短肢相并
    • 腹杆，屋架端部不等边角钢长肢相并，跨中采用十字形，其他一般腹杆采用两个等边角钢相并
  • P93填板
    • 定义：保证两个角钢协同工作的构件
    • 选用填板构造要求： 1. 几何尺寸（宽度50-80mm,长度所连接角钢肢每侧加上10-15mm,厚度与节点板同 2.间距lz要求（和回转半径有关）: 压杆<=40i. 拉杆<=80i 3.最少个数要求：杆件两端侧向支撑点间（节点板间）不少于2个
  • P93屋架荷载
    • 可变荷载包括屋面均布活荷载、积灰荷载、雪荷载、风荷载等
    • 屋面均布活荷载和雪荷载不同时考虑，取二者中的最大值；其他可以一起组合
  • P93-94屋架荷载组合
    • 组合1：全跨永久+全跨可变
      • 一般情况
    • 组合2：全跨永久+半跨可变
    • 组合3：全跨屋架和支撑+半跨其他屋面永久荷载和可变荷载
    • 组合2和组合3情况下的屋架两侧受力严重不对称导致跨中某些腹杆出现“内力变号”或内力增大，因此需要考虑组合2和组合3
• 杆件内力计算？
  • P94屋架设计采用假定铰接节点（实际上焊接节点，但是使用铰接节点计算使得计算简单且略偏于安全）
  • P94屋架杆件按轴心受力构件设计（轴心受拉构件和轴心受压构件）
    • 轴心受压构件计算：稳定性计算、强度、刚度
    • 轴心受拉构件计算：强度、刚度
  • P95计算长度表格需记忆
    • l节点中心间距
    • l1弦杆侧向支撑点间距
• P97节点板厚度如何确定？
  • 杆件的内力传给节点板（满足受力要求）
    • 梯形屋架/平行弦屋架，节点板传递腹杆内力给弦杆
      • 节点板厚度由腹杆的最大内力确定
    • 三角形屋架，支座处端部节点板传递弦杆内力
      • 节点板厚度由弦杆的最大内力确定
• 画图题（P101 图2-30a 图2-31a ； P121 图2-48）
  • 下弦跨中拼接节点
  • 上弦跨中拼接节点
  • 上弦屋脊拼接节点
  • 注意虚实线画法：前后位置①角钢＞②角钢（弦杆）＞③节点板＞④角钢（在节点板背面）
  • 注意杆件轴心交于一点，轴线侧为角钢凸起一侧
  • 杆件不要重叠
  • 不用画焊接
• 画图题（P101 图2-30a 图2-31a ； P121 图2-48）
  • 下弦跨中拼接节点
  • 上弦跨中拼接节点
  • 上弦屋脊拼接节点
  • 注意虚实线画法：前后位置①角钢＞②角钢（弦杆）＞③节点板＞④角钢（在节点板背面）
  • 注意杆件轴心交于一点，轴线侧为角钢凸起一侧
  • 杆件不要重叠
  • 不用画焊接
• P103吊车梁的截面形式？
  • 1.图a和b带有桁架梁和制动结构的吊车梁截面 2.图c带有制动梁的吊车梁截面 3. 图d不带制动结构的吊车梁截面（工字形截面作为吊车梁）
  • P104和ppt 各自如何选用？
    • 根据跨度、荷载情况、带不带制动结构
    • 选d:轻、中级工作制且吊车梁的跨度（6m)和荷载较小(小于等于50t)
    • 选a:采用翼缘变化的梁时，梁的上翼缘只能改变翼缘宽度并形成坡形变化，下翼缘能改变翼缘宽度和厚度
    • 选b和c: 采用腹板变化的梁时，常采用梁端腹板变高度，距支座l/6范围内采用阶梯突变式/阶梯渐变式
• 计算题 P117
  • 确定计算长度
  • 题目给出截面，要求验算
  • 上弦杆：压杆
  • 下弦杆：拉杆
• 强度验算
  • • ψ有时候有，什么情况下有？
  • Q235钢:强度设计值f=215N/mm²
• 刚度验算
  • • x或y
  • 容许长细比[入]，查表确定
• 稳定性验算
• 屋盖计算
  • 节点荷载计算：需把外均布荷载转化为各节点集中荷载
  • 求杆件内力：考虑荷载的不同组合，用内力系数求杆件内力（省去了结构力学复杂的力学分析，直接查表乘系数）
  • 设计上弦、下弦、腹杆截面：
    • 估算杆件截面面积，确定截面后进行强度和刚度验算
  • 节点焊缝设计：
    • 焊缝长度计算
      • lw取整
    • 节点板强度计算
    • 节点板稳定承载力计算
      • 无竖腹杆相连的节点板