第三章 模仁结构设计

第三章 模仁结构设计
第三章 模仁结构设计

第三章模仁结构设计

前面我们曾讲过模仁是注塑模具的核心部分,它是模具里面最重要的组成部分。制品的成形部分就在模仁里面,制品的形态变化多端,对应的模仁结构复杂程度也就难度不一。现在模具生产多采用模仁结构,对于模具加工来说,实际上大部分加工时间都花费在了模仁上。

不管有无采用模仁,制品在模具当中的成型部分结构设计总是相同的,本章我们将重点讲述成型零件设计的一些要点,它们包括:拔模角度、分型面的选择、模仁结构形式等等。

3.1 模仁

模仁,英文称为DIE CORE,有的地方叫镶块。前面我们讲过,模仁是用来成型塑件的,是用于模具中心部位的关键运作的精密零件。其结构一般极端复杂,加工难度非常大,造价很高,往往制造的人工支出大大超过材料的本身。各个模具之所以不同,最主要的是其模仁结构之不同造成的,定购模架时我们需要根据模仁的大小来选择,因此,这里首先需要确定模仁的大小。

模仁尺寸的确定

模仁的尺寸大小主要取决于塑料制品的大小和排位。在保证钢料足够强度的前提下,模仁越紧凑越好。确定模仁的大小有两种方法:

其一为计算法:这种方法主要是通过一系列复杂的公式对型腔壁厚进行校核计算,从而得出模仁的尺寸。这种方法在众多的教科书里面都有叙述,在学校教学里面有较多

的讲解。这种方法美中不足的是可操作性差,因为塑料制品的形状千差万别,而公

式所针对的确是标准模型,所以对于初学模具的读者来说,不容易掌握。

其二为估算法。这种方法是根据经验来给出型腔壁厚,从而得出模仁的尺寸。由于简单实用,方便操作,故在模具厂普遍采用。具体数值的选取则根据个人设计经验或公

司的规定来实行。

下面我们来介绍估算法来决定模仁尺寸的方法,仅供参考!

如图所示,一般情况下:

1.产品边沿到模仁边的距离不小于15mm。常取30mm。

2.产品顶端至定模仁顶端距离大于10mm,常用于大于等于25mm

以上。

3.产品底端到动模仁底端距离大于15mm,常用于大于等于30mm

以上。

所得到的A、B、C、D最好为一个整数,并且相对于模具中心线对称。

注意:尺寸太小则无法保证强度,太大则浪费材料,增加成本。10mm,15mm,25mm,30mm 等等这些尺寸仅作为最小安全量的参考尺寸。随着产品、模具的变化,它也有相对

的变化。变化的大小是多少,要有一定的经验,如何去提高这方面的水平,请多参

考别人绘制的模具图,另外也需要自己不断的积累经验。

模仁的固定方法

现在我们考虑一下,模仁是怎样装配进模架里面的呢?

在加工现场,通常是在模架的定模板和动模板上分别用铣刀“开框”,然后才能将模仁装配进去。

有两种方式可供参考:

(A)避空角形式(B)R角形式

图(A)的形式,称为避空角的形式。一般来说,当模仁尺寸比较小时可采用避空角形式;而当模仁尺寸比较大时则可采用图(B)的R角形式。

图 细节图 模仁通过螺丝固定在模架里面,螺丝应均匀布置在模仁四周,螺丝最好选用M8,小模仁可用M6的螺丝,当然具体螺丝的数量及大小还是应视模仁的尺寸大小而定。另外,为方便加工,螺丝的间距首先考虑20的倍数为好。

3.2 分型面

什么叫分型面?

分型面是模具处于闭合状态时动模和定模相接触的部分。如何来理解这个意思呢?我们知道模具的动、定模部分相互扣和,中间形成一个空腔,往里面注塑料,冷却后形成制品。凡是有空腔的地方,即是形成产品的地方,动、定模肯定不接触(这句话虽然有点废话,但还是有必要说),而其它部分动、定模则是紧密的贴合在一起的,这些地方就称为分型面。

注 意 一般来说,模仁尺寸<180mm ×180mm 时可采用避空角形式;模仁尺寸>180mm ×180mm 时可采用R 角形式。R 值的大小根据模架的大小会略有不同,常取8mm ,13mm ,20mm ,16.5mm 。采用R 角的形式铣刀很容易加工。对应的模仁四周也应倒R 角。

这就譬如在乡下现在还有许多人还把葫芦一剖两瓣当作瓢来舀水,那葫芦原本中间是空的,现在拿刀沿中间某个面一剖两瓣,这两瓣就像我们模具的动、定模,这个面就好似我们所说的分型面!

从理论上来说,分型面可以选取在塑件表面的“任何地方”,例如图所示。

以上此图产品过于简单,但可看出,对于某个产品来说,其分型面位置是可以任意选的,当然,这只是理论上如此。事实上,由于产品形态各异,分型面的形状不但变化多端,更是由于受模具开模、产品的顶出、产品的外观要求、加工难度、制作成本等等诸多方面因素的影响,模具的分型面的选取更是灵活多变,不易掌握,从某种意义上说,做分型面的过程其实也就是确定模具结构的过程,你要确定产品那个地方出前模,那个地方出后模。分型面选好,就等于设计工作做好了一半!

(插图)

分型面的选取原则

如前所述,分型面的确定问题是一个很复杂的间题,受到许多因素的制约,常常是顾此失彼。所以在选择分型面时应抓住主要矛盾,放弃次要因素。不同的设计人员有时对主要因素的认识也不尽一致,与自身的工作经验有关。有些塑件的分型面的选择简单明确并且唯一;有些塑件则有许多方案可供选择。下面,我们谈一下分型面选择时的若干注意事项,还请诸位在以后的工作实践中多多积累!

(一)分型面位置应设在塑件脱模方向上最大的投影边缘部位。

图塑件图

上面是一个周边倒圆的产品,我们考虑一下它该如何分模呢?或者说它的分型面选择在哪里合适呢?

分型面的选择方式会很多,但一般来说,会有以下三种:

图三种不同的分模方式

B种形式开模后,由于死角的存在,影响产品的顶出;C种形式直接影响模具的开模(产品不会随动模侧一起向下运动,开模没有价值);只有A种形式,分型面处于产品的最大轮廓线处,这样分模结构既不会影响产品的顶出也不会影响模具的开模,但美中不足的是会在其圆角的分模处存在合模线,影响产品外观。但这个没有办法,不可避免。

因此,在选择塑件分型面时,沿其开模方向的最大外形投影是个不错的选择!

(二)有利于塑件脱模:

A B

从塑件脱模角度来说,我们尽量将塑件留在动模,因为这样方便产品的顶出,如果留在

定模的话,无疑将加大模具的复杂程度。图A由于开模后,塑件的抱紧力,将留在定模,所以就没有图B的形式好!

(三)确保表面质量:

A B

对于绝大部分制品来说,外观面均要求严格,不得有合模线之痕迹,所以在选分型面时尽量避免走在塑件的外观面上,除非万不得已之情况。图B的分型面走在了外观面,必然后出现合模痕迹。

(四)分型面的选择要有利于模具的加工制造。

A B

仅从以上产品来说,图A的面相对与模具分型面是平面,而直分型面的型腔底面却是斜面,从加工角度考虑,斜分型面的型腔部分比直分型面的型腔部分更容易铣刀加工。

(五)有利于排气。

A B

当分型面作为主要排气渠道时,应将分型面设计在塑料的流动末端,以利于排气。A图的分型面就不如B图的好。

(六)分型面的选择要有利于简化模具结构,尽可能的避免侧向分型或者抽芯。

分型面选择应尽量避免形成侧孔、侧凹,若需要滑块抽芯成型,力求抽芯结构简单,尽量避免将其设计在定模。

以上大致总结了设计分型面时需要考虑的种种情况,因塑件的形状千差万别,各种不能想象的结构均会出现,所以我们还有待于在工程实践中,不断的积累,不断地总结。

分型面可考虑做定位结构

分型面为大曲面或分型面高低距较大时,可考虑动、定模仁做虎口配合,如图所示,虎口大小按模仁尺寸而定。长和宽在200mm以下,做15mm×8mm高的虎口4个,斜度约为10°;如长度和宽度超过200mm以上的模仁尺寸,其虎口应做20mm×10mm高或以上的虎口,数量按排位而定(可做成镶件或可原身上做)。

3.3 拔模

为什么要拔模?

请看如下图示产品,是一个简单的塑料盒子,将来在模具里面成型后,会抱紧在模仁上面,如果要将其从模仁上面顶出来,考虑以下那种形式更容易?

图A图B 图A和图B的差别仅仅在于一个是盒子的侧壁做了直身面;一个是其侧壁倾斜了一个角度。凭我们大家的日常生活经验来说,似乎图B的形式,产品更容易从模仁上面脱出来,而图A的形式,感觉塑件的顶出是比较吃力的!

事实上,模具里面的情况也是如此,只有产品的侧壁倾斜了角度,产品才能更顺利地从模具上面脱出,我们把这种产品侧壁做倾斜角度的做法,叫拔模,而其对于的角度,叫拔模角度!

拔模角度是指在与模具表面直接接触并垂直于分型面的产品特征上设计略微的斜度,也叫拔模斜度。正是由于这个角度的存在,才会使模具被打开的瞬间在塑件和成型零件之间产生间隙,从而让制件可以轻松地脱离模具。如果在设计中不考虑拔模角度的话,由于热塑性塑料在冷却过程中会收缩,紧贴在模具型芯上很难被正常地顶出,即使顶出也可能会因为产品与模具的紧密接触面生成的摩擦力而导致制品被拉伤或变形。

然而,产品拔模的方向是有讲究的,拔模方向不正确会导致不愉快的事情发生!譬如,我们还以上面那个简单产品为例,分析一下,其侧壁可能的拔模形式都有那些呢?只有以下四种形式。如图4-3所示。

图4-3 不同的拔模形式

从塑胶产品成形的原理、模具的开模、塑胶产品的顶出等方面对上图四种形式进行分析,

可以得出下面的结论:C 和D 的拔模形式是错误的,因为其拔模形式导致在产品内壁形成了倒勾,开模后产品顶不出来,就算被强迫顶出来了,产品也会被破坏或有较大的变形!道理如图所示。

注塑装配状态 模具开模状态 产品顶出状态

图4-4 错误的拔模方式阻碍产品顶出

拔模角度的选取

前一小节,我们谈到了拔模对产品来说很重要,它关系到产品能否顺利的脱出。也许看到那里,有朋友会问,你一旦拔模,是否产品的尺寸就会变化失准了?!、

实际情况确实如此!

从理论上来说,一旦拔模,哪怕拔模斜度很小很小,产品的尺寸也会失准的。这种情况如何来解释呢?

我们知道任何产品都有一个公差范围,在其中均可使用,塑料制品也是如此,只要其尺寸在合理的范围内波动,均可以满足要求,再一个来说,塑料本身就很软,具有一定的弹性,讨 论 由以上的图示分析我们可以体会到:制品添加拔模斜度是多么的重要!一般来说,塑胶产品最好在产品设计时就要考虑拔模,这个工作应该由造型设计师或产品设计师来完成。有丰富经验的产品设计师往往会知晓这一点。 然而有的时候,或者是由于疏忽,或是为了省事,或者是因为对模具设计里面的分模不甚了解,产品在做造型的时候并未做拔模斜度就提供给下游的模具设计使用,这往往导致模具设计师还得专门抽出时间来拔模,甚至于某些非常糟糕的情况下,得重新构建产品模型,浪费了大量的时间,让模具设计师很头疼。 这种情况在实际设计加工现场很常见,要解决这个问题一要靠各自的职业操守,认真负责,该是自己的工作一定要做到位,不给下一环节增添麻烦;二是靠沟通协调,互相学习交流,了解造型和模具设计的内在关系,相关人员要在设计室和车间来回多走走,只有了解彼此工作内容,才能配合工作。 某些有资质的公司在产品设计阶段就要求模具设计工程师参与进去,协同开发,这正是一个发展方向。

即使尺寸不像金属制品那样精准,它也可以通过自身的塑性来满足使用。

但话说回来,拔模角度还是应该在满足脱模的情况下,越小越好,毕竟其造成的尺寸波动还是不可忽视的!当然,对普通模具来说,如果没啥要求,拔模角度选大一点还是很好的。现在随着加工设备的日益先进,成型工艺的不断优化,有很多产品就不要求拔模!

关于拔模角度的大小选择这个问题,比较灵活,不好做统一规定,应视制品本身的形状,所用塑料的种类、特性、模具结构、表面精度要求,以及加工的方向等因素来确定。通常拔模斜度取1°~2°。这里定性地说明以下确定拔模斜度的要点:

(1) 拔模斜度在不影响外观和功能情况下能尽量大就大。

(2) 尺寸大的制品,应采用较小的拔模斜度。

(3) 制品形状复杂不易拔模的,应选用较大的斜度。

(4) 制品收缩率大,斜度也应加大。

(5) 增强塑料宜选大斜度,含有自润滑剂的塑料可用小斜度。

(6) 制品壁厚大,斜度也应大。

(7) 制品精度要求越高,拔模斜度应越小。

以上仅略微总结了拔模斜度选取的要点,单就某个产品而言,具体设计时以上各点可能会互相矛盾,这就需要综合多种因素考虑,灵活运用。

常见制品形状拔模斜度的设计:

1)箱盒及盖类制品

图4-6 箱盒及盖类制品 2)加强筋(骨位)

加强筋也称为骨位。在塑件中设计加强筋通常是为增加其强度或者是为了改善塑胶的流动性。注意:即使在拔模之后,加强筋最厚处一般为产品厚度的2/3或不超过70%。

(a )在塑件内部的加强筋 (b )在塑件外部的加强筋

A :骨位大头厚度

B :骨位小头厚度 H :骨位高度 T :产品厚度

图4-7 加强筋

也有在实际设计加工现场对深骨位一般控制在小头1.2mm ,大头1.5mm 。但注意小头尺寸不能太薄,最好≥0.8mm 。

当H≤50mm 时,S/H=1/30~1/35 当50<H <100mm 时,S/H=1/30~1/60 当H ≥100mm 时,S/H≤1/60

3)不重要的柱位、孔位,可增大拔模斜度

A B

图4-8 柱位添加拔模斜度

关于拔模角度的大小选取问题,此处实在是难以全部包括,还希望读者朋友在实践中不断总结、积累!

3.4 镶件

什么是镶件?

用来成型制品的是动、定模仁,然而绝大多数情况下,动、定模仁并非是“铁板一块”,其内部亦是由众多的镶件构成,这正如我们的电脑键盘,看似一个整体,里面却是有一个个按键构成。镶件是组成模仁的一系列的拼接件,在复杂的模仁结构中往往根据需要存在许多镶件结构。说的极端一点,其实模仁本身就是一个大镶件。

下面我们图示模仁拆镶件的情况:

为什么出镶件?

那么为什么有时候模仁结构内部要出镶件呢?这个和许多因素有关,或者是为降低成本,或为加工方便,或为排气需要等等。

(一) 方便加工与维修

模具是相当复杂的零件,在加工过程中,往往会遇到一些结构复杂、特殊的形状,这 些形状加工困难,并且不易维修。对于这些形状,可以用拆镶件的方法来降低其加工与维修难度。

(二) 便于成型和脱模

当成品中有较深的筋或其它不易成型的结构,这些结构在成型时易造成射不饱,烧焦,接痕等缺陷。拆镶件可以相当有效地解决这一问题,镶件周边的间隙不仅可以利于成品在成型时增加排气,并且也防止成品在脱模时可能出现的真空粘模情况。

图1 图2

图(1)中筋太深且薄,如果不拆镶件很难充满,而且会烧焦; 图(2)中若不拆镶件,容易出现包风现象,而且在顶出时会因真空而顶不出

(三) 增加模具强度

在模仁或滑块等成型零件上有小面积插破(或靠破)时,为了增强模具强度,提高模具 寿命,可以把插破(或靠破)部分拆镶件后,用较好的材料替代。

(四) 节省材料,降低成本

在模仁或滑块等成型零件上,当部分形状高出其它面很多,或者不利于加工时,可以拆 镶件来节省材料,降低加工成本.上图中动模高出PL 面的部分若不拆镶件,则动模备料将高图中公模高出PL 面的部分较薄,且须插破,使

用一般材料强度不足,将其拆成镶件,

用较好材料替代(比如弹簧钢),可以增加模具

强度

以上是模仁内部结构出镶件的示意图,我们可以

看出:动、定模仁不一定就是一个独立整体,其

内部可根据需要拆分出各种形式的镶件结构,由

镶件和模仁的其它部分构成了成型制品的模具腔

壁。镶件和动、定模仁可以分别备料,分别加工,

对这些零件加工完毕之后可以进行装配。

出一大截,且加工也费时,成本将有很大的浪费

靠破、插破

对于塑胶产品中的通孔的成形,有两个专业术语“靠破”和“插破”需要解释一下。如下图所示。

图 产品图

产品图

如图10的放大图,我们可以看到动、定模仁有些部分是相互靠在一起。注意:没有拔模角度的相靠我们称之为“靠破”,也有人称为“碰穿”;而有拔模角度的相靠称之为“插破”,也叫“插穿”。

插破斜

(插入)

拆镶件的注意要点 当考虑准备拆分模仁结构中的镶件时,应在尽可能满足客户外观要求和保证良好的成型质量

情况下,力求简捷,加工方便,节约材料,降低成本!

(一) 对一个制品来说,具体什么部位需要拆分出镶件,这主要是据实际加工现场的加工能力

及产品的具体结构情况而定。一般来说,形状复杂,加工困难,不易成型,有多处配合

需多次修配的地方要考虑拆成镶件。 (二) 产品的外观面尽量不要拆镶件,如必须出镶件结构,有必要与客户确认镶件的拆法后方可进行。 (三) 对于大型的拼装模具,镶件结构形状应尽可能规则,且长、宽尺寸尽可能取整,以减少因机械精度等原因造成的加工误差,可有效防止组装偏位造成的合模困难。 (四) 当产品的结构中存在通孔和盲孔时,对应成型位置一般要用出镶件来处理。

镶件的固定

镶件的固定一般来说有两种方式:一种是采用镶件自身所带的挂台固定,另一种是用螺丝固定。当镶件较小时用挂台,当镶件较大时最好用螺丝。当然,在有些情况下,也兼而有之。

这是常用的镶件固定方法,结构简单,加工方便,应用广泛。镶件的挂台部分应与固定板的安装空间单边最好有0.5-1mm 的间隙,主要是方便装配。同时其到塑胶产品型腔部分必须有一段大于8mm 的紧密配合

镶件直接用螺丝固定也是一种常用的固定方法,主要用

于镶件不拆通,且镶件较大时使用。结构简单,加工方

便。

挂台和螺丝同时使用的情况也较常见,主要用于连拆镶件的情况,结构简单,加工方便,但镶件不易安装。

由于镶件固定板常与另一模板用螺栓固定,因此固定圆形镶件最简单的方法是夹紧镶件轴肩,为了防止圆形布置或直线排列的镶件转动,同时镶件分布又很密集时,可使镶件轴肩以平面互相接触起防转作用,如果镶件不能紧靠在一起排列,可以用定位销来防止转动。

这也是一种常用镶件固定方法,多用于圆形细小镶件并

且镶件数量较少,在滑块型芯上应用较多。结构简单,

加工方便。

混凝土结构设计原理课后答案

绪论 0-1:钢筋和混凝土是两种物理、力学性能很不相同的材料,它们为什么能结合在一起工作? 答:其主要原因是:①混凝土结硬后,能与钢筋牢固的粘结在一起,相互传递内力。粘结力是两种性质不同的材料能共同工作的基础。②钢筋的线膨胀系数为1.2×10-5C-1,混凝土的线膨胀系数为1.0×10-5~1.5×10-5C-1,二者的数值相近。因此,当温度变化时,钢筋与混凝土之间不会存在较大的相对变形和温度应力而发生粘结破坏。 习题0-2:影响混凝土的抗压强度的因素有哪些? 答: 实验方法、实验尺寸、混凝土抗压实验室,加载速度对立方体抗压强度也有影响。 第一章 1-1 混凝土结构对钢筋性能有什么要求?各项要求指标能达到什么目的? 答:1强度高,强度系指钢筋的屈服强度和极限强度。采用较高强度的钢筋可以节省钢筋,获得较好的经济效益。2塑性好,钢筋混凝土结构要求钢筋在断裂前有足够的的变形,能给人以破坏的预兆。因此,钢筋的塑性应保证钢筋的伸长率和冷弯性能合格。3可焊性好,在很多情况下,钢筋的接长和钢筋的钢筋之间的链接需通过焊接,因此,要求在一定的工艺条件下钢筋焊接后不产生裂纹及过大的变形,保证焊接后的接头性能良好。4与混凝土的粘结锚固性能好,为了使钢筋的强度能够充分的被利用和保证钢筋与混凝土共同作用,二者之间应有足够的粘结力。 1-2 钢筋冷拉和冷拔的抗压、抗拉强度都能提高吗?为什么? 答:冷拉能提高抗拉强度却不能提高抗压强度,冷拉是使热轧钢筋的冷拉应力值先超过屈服强度,然后卸载,在卸载的过程中钢筋产生残余变形,停留一段时间再进行张拉,屈服点会有所提高,从而提高抗拉强度,在冷拉过程中有塑性变化,所以不能提高抗压强度。冷拨可以同时提高钢筋的抗拉和抗压强度,冷拨是将钢筋用强力拔过比其径小的硬质合金拔丝模,钢筋受到纵向拉力和横向压力作用,内部结构发生变化,截面变小,而长度增加,因此抗拉抗压增强。

建筑结构设计

65 建筑结构设计分析 张亚超 魏强 西安骊山建筑规划设计院 摘 要:本文主要介绍建筑结构的基本内容,然后针对目前建筑结构设计当中墨守成规的现象,提倡采用概念设 计思想来促进结构工程师的创造性,推动结构设计的发展,对建筑结构设计常见问题做了分析,为以后的设计提供参考。 关键词:建筑;结构设计;方法;概念设计 而建筑结构设计优化方法的应用则既能满足建筑美观、造型优美的要求,又能使房屋结构安全、经济、合理,成为实质意义上的“经济适用”房。 1 结构设计的基本内容 1.1 屋顶(面)结构图 当建筑是坡屋面时,结构的处理方式有两种:梁板式及折板式。梁板式适用于建筑平面不规整,板跨度较大,屋面坡度及屋脊线转折复杂的坡屋面。反之,则适用折板式。两种形式的板均为偏心受拉构件。板配筋时应有部分或全部的板负筋拉通以抵抗拉力。板厚基于构造需要一般不宜小于 120 厚。此外梁板的折角处钢筋的布置应有大样示意图。至于坡屋面板的平面画法, 建议采用剖面示意图加大样详图的表示方法(实践证明此方法便于施工人员正确理解图纸)。1.2 结构平面图 在绘制结构平面布置图前有个问题需要说明一下, 就是要不要输入结构软件进行建模的问题。当建筑地处抗震设防烈度为 6 度区时,根据建筑抗震设计规范,是可以不用进行截面抗震验算的但应符合有关的抗震措施要求。那么对于砌体结构来讲如果时间不是很充足的话应该可以不用在软件中建模的,直接设计即可,但要注意受压和局部受压的问题。必要时进行人工复核。对于局部受压的防御措施是要按规定对梁下设梁垫以及设置构造柱等措施。如果时间不是很紧张的话建议还是输入建模较好, 有一个便利就是可以利用软件来进行荷载导算。另外,当建筑地处抗震设防烈度为 7 度及以上时我的观点是必须要输入软件建模计算的, 绘制结构平面图时如果没有建模的话就可以直接在建筑的条件图上来绘制结构图了, 这一步必不可少的是删除建筑图中对结构来讲没有用的部分,简单快捷的方法是利用软件的图层功能,直接冻结相关的层。然后再建立新的结构图层:圈梁层、构造柱层、梁层、文字层、板钢筋层等等。这样做的目的是提高绘图效率, 方便在不同结构平面图间的拷贝移动和删除。1.3 楼梯 楼梯梯板要注意挠度的控制, 梯梁要注意的是梁下净高要满足建筑的要求, 梯梁的位置尽量使上下楼层的位置统一。局部不合适处可以采用折板楼梯。折板楼梯钢筋在内折角处要断开分别锚固防止局部的应力集中。阁楼层处的楼梯由于有 分户墙的存在要设置抬墙梁。注意梁下的净空要求, 并要注意梯板宽度的问题。首段梯板的基础应注意基础的沉降问题, 必要时应设梯梁。1.4 基础 基础要注意混凝土的标号选择应符合结构耐久性的要求。基础的配筋应满足最小配筋率的要求(施工图审查中心重点审查部位)。条基交接部位的钢筋设置应有详图或选用标准图。条基交叉处的基底面积不可重复利用,应注意调整基础宽度。局部墙体中有局部的较大荷载时也要调整基础的宽度(因软件计算的是墙下的平均轴力)。基础图中的构造柱,当定位不明确时应给予准确定位。 2 概念设计 所谓的概念设计一般指不经数值计算, 尤其在一些难以做出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中, 依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想, 从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。运用概念性近似估算方法, 可以在建筑设计的方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择,易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正确,避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算,具有较好的经济可靠性能,同时,也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。 概念设计的重要性:概念设计是展现先进设计思想的关键,一个结构工程师的主要任务就是在特定的建筑空间中用整体的概念来完成结构总体方案的设计,并能有意识地处理构件与结构、结构与结构的关系。一般认为,概念设计做得好的结构工程师,随着他的不懈追求,其结构概念将随他的年龄与实践的增长而越来越丰富,设计成果也越来越创新、完善。遗憾的是,随着社会分工的细化,大部分结构工程师只会依赖规范、设计手册、计算机程序做习惯性传统设计,缺乏创新,更不愿(不敢)创新,有的甚至拒绝对新技术、新工艺的采纳(害怕承担创新的责任)。大部分工程师在一体化计算机结构程序设计全面应用的今天,对计算机结果的明显不合理、甚至错误不能及时发现。 3 建筑结构设计常见问题 (下转第67页)

结构设计原理

第三章 轴心受力构件 本章的意义和内容:在设计以承受恒荷载为主的多层房屋的内柱及桁架的腹杆等构件时,可近似地按轴心受力构件计算。轴心受力构件有轴心受压构件和轴心受拉构件。本章主要讲述轴心受压构件的正截面受压承载力计算、构造要求,以及轴心受拉构件的受拉承载力计算等问题。 本章习题内容主要涉及: 轴心受压构件——荷载作用下混凝土和钢筋的应力变化规律;稳定系数?的确定;配有纵筋及普通箍筋柱的强度计算;配有纵筋及螺旋形箍筋柱的强度计算;构造要求。 轴心受拉构件——荷载作用下构件的破坏形态;构件的强度计算。 一、概 念 题 (一)填空题 1. 钢筋混凝土轴心受压构件计算中,?是 系数,它是用来考虑 对柱的承载力的影响。 2. 配普通箍筋的轴心受压构件的承载力为u N = 。 3. 一普通箍筋柱,若提高混凝土强度等级、增加纵筋数量都不足以承受轴心压力时,可采用 或 方法来提高其承载力。 4. 矩形截面柱的截面尺寸不宜小于 mm 。为了避免矩形截面轴心受压构件长细比过大,承载力降低过多,常取≤l 0 ,≤h l 0 (0l 为柱的计算长度,b 为矩形截面短边边长,h 为长边边长)。 5.《混凝土结构设计规范》规定,受压构件的全部纵筋的配筋率不应小于 ,且不宜超过 ;一侧纵筋的配筋率不应小于 。 6.配螺旋箍筋的钢筋混凝土轴心受压构件的正截面受压承载力为 sso y s y cor c u 2(9.0A f A f A f N α+''+=),其中,α是 系数。 (二)选择题 1. 一钢筋混凝土轴心受压短柱,由混凝土徐变引起的塑性应力重分布现象与纵筋配筋率ρ'的关系是:[ ] a 、ρ'越大,塑性应力重分布越不明显 b 、ρ'越大,塑性应力重分布越明显 c 、ρ'与塑性应力重分布无关 d 、开始,ρ'越大,塑性应力重分布越明显,但ρ'超过一定值后,塑性应力重分布反

钢结构设计原理》第三阶段离线作业答案.doc

《钢结构设计原理》第三阶段离线作业(答案) 一、填空题: 1. 轴心压杆可能的屈曲形式有弯曲屈曲、扭转屈曲、和弯扭屈曲。 2. 轴心受压构件的稳定系数与残余应力、初弯曲和初偏心、长细比有关。 3. 提高钢梁整体稳定性的有效途径是加强受压翼缘和增加侧向支承点。 4.影响钢梁整体稳定的主要因素有荷载类型、荷载作用点位置、梁的截面形 式、侧向支承点的位置和距离、梁。 5.焊接组合工字梁,翼缘的局部稳定常采用限制宽厚比的方法来保证,而腹板的 局部稳定则常采用设置加劲肋的方法来解决。 二、问答题: 1.轴心压杆有哪些屈曲形式 答:受轴心压力作用的直杆或柱,当压力达到临界值时,会发生有直线平衡状态转变为弯曲平衡状态变形分枝现象,这种现象称为压杆屈曲或整体稳定,发生变形分枝的失稳问题称为第一类稳定问题。由于压杆截面形式和杆端支承条件不同,在轴心压力作用下可能发生的屈曲变形有三种形式,即弯曲屈曲、扭转屈曲和弯扭屈曲。 2.在考虑实际轴心压杆的临界力时应考虑哪些初始缺陷的影响 答:在考虑实际轴心压杆的临界力时应考虑残余应力的影响、初弯曲和初偏心的影响、杆端约束的影响。 3.在计算格构式轴心受压构件的整体稳定时,对虚轴为什么要采用换算长细比 答:格构式轴心受压构件一旦绕虚轴失稳,截面上的横向剪力必须通过缀材来传递。但因缀材本身比较柔细,传递剪力时所产生的变形较大,从而使构件产生较大的附加变形,并降低稳定临界力。所以在计算整体稳定时,对虚轴要采用换算长细比(通过加大 长细比的方法来考虑缀材变形对降低稳定临界力的影响)。 4.什么叫钢梁丧失整体稳定影响钢梁整体稳定的主要因素是什么提高钢梁整体稳定的 有效措施是什么

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《结构设计原理》复习资料 第一篇钢筋混凝土结构 第一章钢筋混凝土结构的基本概念及材料的物理力学性能 三、复 (一)填空 1、在筋混凝土构件中筋的作用是替混凝土受拉或助混凝土受。 2、混凝土的度指有混凝土的立方体度、混凝土心抗度和混凝土抗拉度。 3、混凝土的形可分两:受力形和体形。 4、筋混凝土构使用的筋,不要度高,而且要具有良好的塑性、可性,同要求与混凝土有好的粘性能。 5、影响筋与混凝土之粘度的因素很多,其中主要混凝土度、筑位置、保厚度及筋距。 6、筋和混凝土两种力学性能不同的材料能有效地合在一起共同工作,其主要原 因是:筋和混凝土之具有良好的粘力、筋和混凝土的温度膨系数接近和混凝土筋起保作用。 7、混凝土的形可分混凝土的受力形和混凝土的体形。其中混凝土的徐 属于混凝土的受力形,混凝土的收和膨属于混凝土的体形。 (二)判断 1、素混凝土的承能力是由混凝土的抗度控制的。????????????【×】 2、混凝土度愈高,力曲下降愈烈,延性就愈好。?????????【×】 3、性徐在加荷初期增很快,一般在两年左右以定,三年左右徐即告基本 止。????????????????????????????????????【√】 4、水泥的用量愈多,水灰比大,收就越小。???????????????【×】 5、筋中含碳量愈高,筋的度愈高,但筋的塑性和可性就愈差。????【√】 (三)名解 1、混凝土的立方体度────我国《公路》定以每150mm的立方体件,在 20℃± 2℃的温度和相湿度在90%以上的潮湿空气中养28 天,依照准制作方法 和方法得的抗极限度(以MPa)作混凝土的立方体抗度,用符号f cu表示。 2、混凝土的徐────在荷的期作用下,混凝土的形将随而增加,亦即在力不的情况 下,混凝土的随增,种象被称混凝土的徐。 3、混凝土的收────混凝土在空气中硬体减小的象称混凝土的收。 第二章结构按极限状态法设计计算的原则 。

混凝土结构设计原理第三章复习

1、适筋梁在逐渐加载过程中,当受拉钢筋刚刚屈服后,则( )。 A .该梁达到最大承载力而立即破坏; B .该梁达到最大承载力,一直维持到受压区边缘混凝土达到极限压应变而破坏; C .该梁达到最大承载力,随后承载力缓慢下降,直至破坏; D .该梁承载力略有增加,待受压区边缘混凝土达到极限压应变而破坏 2、钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算的依据是受弯构件正截面受力全过程中的( ) A .第Ⅰa 阶段; B .第Ⅱ阶段; C .第Ⅱa 阶段; D .第Ⅲa 阶段。 3、钢筋混凝土双筋梁中,受压钢筋s A '的抗压强度得到充分利用的条件是( ) A .x ≥2s a ' B .x ≤2s a ' C .b ξξ≥ D .b ξξ≤ 4、不能提高钢筋混凝土梁截面刚度的措施是 ( ) A .截面尺寸不变,增大保护层厚度 B .提高混凝土强度等级 C .提高纵向受拉钢筋配筋率 D .加大截面尺寸 5、仅配筋不同的梁(1、少筋;2、适筋;3、超筋)的相对受压区高度系数ξ() A. ξ3>ξ2>ξ1 B. ξ3=ξ2>ξ1 C. ξ2>ξ3>ξ1 D. ξ3>ξ2=ξ1 6、双筋矩形截面应满足s a 2x '≥的条件,其目的是( )。 A. 防止超筋破坏 B. 保证受压钢筋屈服 C. 防止少筋破坏 D. 保证受拉钢筋屈服 7、混凝土被压碎的标志是( ) A. 压应力达到混凝土的抗压强度; B. 压应变达到混凝土的极限压应变; C. 压应变达到混凝土的峰值应变; D. 压应力达到混凝土的峰值应力。 8、在进行钢筋混凝土矩形截面双筋梁正截面承载力计算中,若x<2a s ’,则说明( ) A .受压钢筋配置过多; B .受压钢筋配置过少; C. 梁发生破坏时受压钢筋早已屈服; D. 截面尺寸过大。 9、对于适筋梁,受拉钢筋刚屈服时梁的抗弯承载力( ) A.达到最大承载力; B.离最大承载力较远; C.接近最大承载力; D.承载力开始下降。 10、对于适筋梁,受拉钢筋刚屈服时,( ) A.承载力达到极限; B.受压边缘混凝土达到极限压应变εcu ;

钢结构设计原理 刘智敏 第三章课后题答案

第3章钢结构的连接 12. 如图3-57所示的对接焊缝,钢材为Q235,焊条为E43型,采用焊条电弧焊,焊缝质量为三级,施焊时加引弧板和引出板。已知,试求此连接能承受的最大荷载。 解:因有引弧板和引出板,故焊缝计算长度l w=500mm,则焊缝正应力应满足: 其中, 故有, 故此连接能承受的最大荷载为。 13. 图3-58所示为角钢2∟140×10构件的节点角焊鏠连接,构件重心至角钢肢 背距离,钢材为Q235BF,采用手工焊,焊条为E43型,,构件承受静力荷载产生的轴心拉力设计值为N=1100kN,若采用三面围焊,试设计此焊缝连接。

解:正面角焊缝 且故可取,此时焊缝的计算长度 正面焊缝的作用: 则由平衡条件得: 所以它们的焊缝长度为

,取370mm, ,取95mm。 17. 如图3-61所示的焊接工字形梁在腹板上设一道拼接的对接焊缝,拼接处作用有弯矩,剪力,钢材为Q235B钢,焊条用E43型,半自动焊,三级检验标准,试验算该焊缝的强度。 解:(1)确定焊缝计算截面的几何特征 x轴惯性矩: 中性轴以上截面静矩: 单个翼缘截面静矩: (2)验算焊缝强度 焊缝最大拉应力(翼缘腹板交接处):

查表知,,所以焊缝强度不满足要求。 19. 按高强度螺栓摩擦型连接和承压型连接设计习题18中的钢板的拼接,采用8.8级M20(=21.5mm)的高强度螺栓,接触面采用喷吵处理。 (1)确定连接盖板的截面尺寸。 (2)计算需要的螺栓数目并确定如何布置。 (3)验算被连接钢板的强度。 解:(1)摩擦型设计 查表得每个8.8级的M20高强度螺栓的预拉力,对于Q235钢材接触面做喷砂处理时。 单个螺栓的承载力设计值: 所需螺栓数: (2)承压型设计 查表知,。 单个螺栓的承载力设计值: 所需螺栓数: 螺栓排列图如下所示

结构设计原理 第二章 混凝土 习题及答案

第二章混凝土结构的设计方法 一、填空题 1、结构的、、、统称为结构的可靠性。 2、当结构出现或或或状态时即认为其超过了承载力极限状态。 3、当结构出现或或或 状态时即认为其超过了正常使用极限状态。 4、结构的可靠度是结构在、、完成的概率。 5、可靠指标 = ,安全等级为二级的构件延性破坏和脆性破坏时的目标可靠指标分别是和。 6、结构功能的极限状态分为和两类。 7、我国规定的设计基准期是年。 8、结构完成预定功能的规定条件是、、。 9、可变荷载的准永久值是指。 10、工程设计时,一般先按极限状态设计结构构件,再按 极限状态验算。 二、判断题 1、结构的可靠度是指:结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的概率值。 2、偶然作用发生的概率很小,持续的时间很短,但一旦发生,其量值可能很大。 3、钢筋强度标准值的保证率为%。HPB235级钢筋设计强度210N/mm2,意味着尚有%的钢筋强度低于210N/mm2。 4、可变荷载准永久值:是正常使用极限状态按长期效应组合设计时采用的

可变荷载代表值。 5、结构设计的基准期一般为50年。即在50年内,结构是可靠的,超过50年结构就失效。 6、构件只要在正常使用中变形及裂缝不超过《规范》规定的允许值,承载力计算就没问题。 7、某结构构件因过度的塑性变形而不适于继续承载,属于正常使用极限状态的问题。 8、请判别以下两种说法的正误:(1)永久作用是一种固定作用;(2)固定作用是一种永久作用。 9、计算构件承载力时,荷载应取设计值。 10、结构使用年限超过设计基准期后,其可靠性减小。 11、正常使用极限状态与承载力极限状态相比,失效概率要小一些。 12、没有绝对安全的结构,因为抗力和荷载效应都是随机的。 13、实用设计表达式中的结构重要性系数,在安全等级为二级时,取 00.9 γ=。 14、在进行正常使用极限状态的验算中,荷载采用标准值。 15、钢筋强度标准值应具有不少于95%的保证率。 16、结构设计的目的不仅要保证结构的可靠性,也要保证结构的经济性。 17、我国结构设计的基准期是50年,结构设计的条件:正常设计、正常施工、正常使用。 18、结构设计中承载力极限状态和正常使用极限状态是同等重要的,在任何情况下都应计算。 19、结构的可靠指标β愈大,失效概率就愈大;β愈小,失效概率就愈小。 20、(结构的抗力)R

结构设计原理 第三章 受弯构件 习题及答案

结构设计原理第三章受弯构件习题及答案

第三章 受弯构件正截面承载力 一、填空题 1、受弯构件正截面计算假定的受压区混凝土压应力分布图形中,0ε= ,cu ε= 。 2、梁截面设计时,可取截面有效高度:一排钢筋时,0h h =- ;两排钢筋时,0h h =- 。 3、梁下部钢筋的最小净距为 mm 及≥d 上部钢筋的最小净距为 mm 及≥1.5d 。 4、适筋梁从加载到破坏可分为3个阶段,试选择填空:A 、I ;B 、I a ;C 、II ;D 、II a ;E 、III ;F 、III a 。①抗裂度计算以 阶段为依据;②使用阶段裂缝宽度和挠度计算以 阶段为依据;③承载能力计算以 阶段为依据。 5、受弯构件min ρρ≥是为了 ;max ρρ≤是为了 。 6、第一种T 形截面梁的适用条件及第二种T 形截面梁的适用条件中,不必验算的条件分别是 及 。 7、T 形截面连续梁,跨中按 截面,而支座边按 截面计算。 8、界限相对受压区高度b ζ需要根据 等假定求出。 9、单筋矩形截面梁所能承受的最大弯矩为 ,否则应 。 10、在理论上,T 形截面梁,在M 作用下,f b '越大则受压区高度χ 。内力臂 ,因而可 受拉钢筋截面面积。 11、受弯构件正截面破坏形态有 、 、 3种。 12、板内分布筋的作用是:(1) ;(2) ;(3) 。 13、防止少筋破坏的条件是 ,防止超筋破坏的条件是 。 14、受弯构件的最小配筋率是 构件与 构件的界限配筋率,是根据 确定的。 15、双筋矩形截面梁正截面承载力计算公式的适用条件是:(1) 保证 ;(2) 保证 。当<2s a χ'时,求s A 的公式为 , 还应与不考虑s A '而按单筋梁计算的s A 相比,取 (大、小)值。 16、双筋梁截面设计时,s A 、s A '均未知,应假设一个条件为 ,

钢结构设计基本原理课后答案 肖亚明

合肥工业大学出版社出版 (肖亚明主编) 第三章 1. 解:Q235钢、2/160mm N f w f =、kN N 600= (1)采用侧面角焊缝 最小焊脚尺寸:mm t h f 6.5145.15.1max =?=≥ 角钢肢背处最大焊脚尺寸:mm t h f 12102.12.1min =?=≤ 角钢肢尖处最大焊脚尺寸:mm t h f 8~9)2~1(10)2~1(=-=-≤ 角钢肢尖和肢背都取 mm h f 8= 查表3-2得:65.01=K 、35.02=K kN N K N 39060065.011=?==,kN N K N 21060035.022=?== 所需焊缝计算长度: mm f h N l w f f w 63.217160 87.02103907.023 11 =????=?= mm f h N l w f f w 19.11716087.02102107.023 22 =????=?= 焊缝的实际长度为: mm h l l f w 63.2338263.217211=?+=+=,取240mm 。 mm h l l f w 19.1338219.117222=?+=+=,取140mm 。 (2)采用三面围焊缝,取mm h f 6= 正面角焊缝承担的内力为: kN f l h N w f f w f 97.16316022.1100267.07.033=?????==∑β 侧面角焊缝承担的内力为: kN N N K N 01.3082/97.16360065.02/311=-?=-= kN N N K N 02.1282/97.16360035.02/322=-?=-= 所需焊缝计算长度:

结构设计原理课后习题答案解析(第三版)

结构设计原理课后习题答案 1 配置在混凝土截面受拉区钢筋的作用是什么? 混凝土梁的受拉能力很弱,当荷载超过c f 时,混凝土受拉区退出工作,受拉区钢筋承担全部荷载,直到达到钢筋的屈服强度。因此,钢筋混凝土梁的承载能力比素混凝土梁提高很多。 2解释名词: 混凝土立方体抗压强度:以边长为150mm 的混凝土立方体为标准试件,在规定温度和湿度下养护28天,依照标准制作方法,标准试验方法测得的抗压强度值。 混凝土轴心抗压强度:采用150*150*300的混凝土立方体为标准试件,在规定温度和湿度下养护28天,依照标准制作方法和试验方法测得的混凝土抗压强度值。 混凝土抗拉强度:采用100*100*150的棱柱体作为标准试件,可在两端预埋钢筋,当试件在没有钢筋的中部截面拉断时,此时的平均拉应力即为混凝土抗拉强度。 混凝土劈裂抗拉强度:采用150mm 立方体试件进行劈裂抗拉强度试验,按照规定的试验方法操作,按照下式计算A F A F 673.02f ts ==π 3 混凝土轴心受压的应力—应变曲线有何特点?影响混凝土轴心受压应力—应变曲线有哪几个因素? 完整的混凝土轴心受压的应力-应变曲线由上升段OC ,下降段CD,收敛段DE 组成。 0~0.3fc 时呈直线;0.3~0.8fc 曲线偏离直线。0.8fc 之后,塑性变形显著增大,曲线斜率急速减小,fc 点时趋近于零,之后曲线下降较陡。D 点之后,曲线趋于平缓。 因素:混凝土强度,应变速率,测试技术和试验条件。 4 什么叫混凝土的徐变?影响徐变有哪些主要原因? 在荷载的长期作用下,混凝土的变形随时间增长,即在应力不变的情况下,混凝土应变随时间不停地增长。这种现象称为混凝土的徐变。 主要影响因素:混凝土在长期荷载作用下产生的应力大小,加载时龄期,混凝土结构组成和配合比,养生及使用条件下的温度和湿度。 5 混凝土的徐变和收缩变形都是随时间而增长的变形,两者有和不同之处? 徐变变形是在长期荷载作用下变形随时间增长,收缩变形是混凝土在凝结和硬化的物理化学反应中体积随时间减小的现象,是一种不受外力的自由变形。 6 普通热轧钢筋的拉伸应力-应变关系曲线有什么特点?《公路桥规》规定使用的普通热轧钢筋有哪些强度级别?强度等级代号分别是什么? 答:屈服钢筋从试验加载到拉断共四个阶段:弹性阶段,屈服阶段,强化阶段,破坏阶段 按屈服强度分为:235MPa ,300MPa ,335MPa ,400MPa ,500MPa 代号:HPB235(R235),HRB335,HRB400,RRB400(KL400) 7 什么是钢筋和混凝土之间粘结应力和粘结强度?为保证钢筋和混凝土之间有足够的粘结力要采取哪些措施? (1)由于变形差(滑移)沿混凝土与钢筋接触面上产生的剪应力称为粘结应力。 (2)在拔出试验失效时的最大平均应力作为粘结强度。dl πτF = (3)主要措施:提高混凝土强度,调整钢筋布置位置,调整钢筋间距,增加保护层厚度,使用带肋钢筋。

最新钢结构设计原理考试重点

1、钢筋和混凝土两种力学性能不同的材料,能结合在一起有效地共同工作的理由? (1)混凝土和钢筋之间有着良好的粘结力,使两者能可靠的结合 成一个整体,在荷载作用下能够很好地共同变形,完成其结构功能。 (2)钢筋和混凝土的温度线膨胀系数也较为接近,因此,当温度 变化时,钢筋与混凝土之间不致产生较大的相对变形而破坏两者之间的粘结。 (3)质量良好的混凝土,可以保护钢筋免遭锈蚀,保证钢筋与混 凝土的共同作用。 2、钢筋和混凝土之间的粘结力是怎样产生的?为保证钢筋与混凝土之间的粘结力要采取哪些措施? (1)光圆钢筋与混凝土之间的粘结力主要有摩擦力和咬合力提供; 带肋钢筋与混凝土之间的粘结力主要是钢筋表面凸起的肋纹与混凝土的机械咬合作用。(2)提高混凝土强度或使用高强混凝土;使用钢纤维混凝土。 3、什么叫混凝土的徐变?影响混凝土徐变的有哪些因素? 在荷载的长期作用下,混凝土的变形将随时间而增加,即在应力不变的情况下,混凝土的应变随时间持续增长,这种现象称为混凝土的徐变。 影响因素:(1)混凝土在长期荷载作用下产生应力的大小(2)加载时混凝土的龄期(3)混凝土的组成成分和配合比(4)养生及使用条件下的温度与湿度 4、什么是承载能力极限状态?哪些状态认为是超过了承载能力极限状态? 承载能力极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形或变位的状态。超过了承载能力极限状态:(1)整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(2)结构构件或连接处因超过材料强度而破坏(包括疲劳破坏),或因过度的变形而不能继续承载

(3)结构转变成机动结构(4)结构或结构构件丧失稳定(5)结构因局部破坏而发生连续倒塌(6)结构或构件的疲劳破坏(7)地基丧失承载力而破坏 5、什么是正常使用极限状态?哪些状态认为是超过了正常使用极限状态? 正常使用极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性的某项限制的状态。超过了正常使用极限状态:(1)影响正常使用或外观的变形(2)影响正常使用或耐久性能的局部损坏(3)影响正常使用的震动(4)影响正常使用的其他特定状态 6、钢筋混凝土梁和板内配置哪些钢筋,其作用是什么?梁内钢筋的配置通常有下列几种: 1)纵向受拉钢筋(主钢筋) 纵向受力钢筋的主要作用是承受外力作用下梁内产生的拉力。因此,纵向受力钢筋应配置在梁的受拉区。 2)弯起钢筋或斜钢筋 弯起钢筋通常是由纵向钢筋弯起形成的。其主要作用是除在梁跨中承受正弯矩产生的拉力外,在梁靠近支座的弯起段还用来承受弯矩和剪力共同作用产生的主拉应力。 3)架立钢筋 架立钢筋的主要作用是固定箍筋保证其正确位置,并形成一定刚度的钢筋骨架。同时,架立钢筋还能承受因温度变化和混凝土收缩而产生的应力,防止裂缝产生。架立钢筋一般平行纵向受力钢筋,放置在梁的受压区箍筋内的两侧。 4)箍筋 箍筋的主要作用是承受剪力。此外,箍筋与其他钢筋通过绑扎或焊接形成一个整体性良好的空间骨架。箍筋一般垂直于纵向受力钢筋。 5)水平纵向钢筋 主要的作用是在梁侧面发生混凝土裂缝后,可以减少混凝土裂缝宽度

建筑钢结构设计试卷 A卷及答案

建筑钢结构设计试卷 A卷 一、填空题(每空2分,共计20分) 1、门式刚架轻型房屋屋面坡度宜取(),在雨水较多的地区取其中的较大值。 2、在设置柱间支撑的开间,应同时设置(),以构成几何不变体系。 3、当端部支撑设在端部第二个开间时,在第一个开间的相应位置应设置()系杆。 4、冷弯薄壁构件设计时,为了节省钢材,允许板件(),并利用其()强度进行设计。 5、当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时,必须在受压翼缘两侧布置() 6、螺栓排列应符合构造要求,通常螺栓端距不应小于()倍螺栓孔径,两排螺栓之间的最小距离为()倍螺栓直径。 7、垂直于屋面坡度放置的檩条,按()构件设计计算。 8、屋架节点板上,腹杆与弦杆以及腹杆与腹杆之间的间隙应不小于()。 二、选择题(每题2分,共计20分) 1、梯形钢屋架受压杆件.其合理截面形式,应使所选截面尽量满足()的要求。 (A) 等稳定(B) 等刚度(C) 等强度(D) 计算长度相等 2、普通钢屋架的受压杆件中,两个侧向固定点之间()。 (A) 垫板数不宜少于两个(B) 垫板数不宜少于一个 (C) 垫板数不宜多于两个(D) 可不设垫板 3、梯形钢屋架节点板的厚度,是根据()来选定的。 (A) 支座竖杆中的内力(B) 下弦杆中的最大内力 (C) 上弦杆中的最大内力(D) 腹杆中的最大内力 4、槽钢檩条的每一端一般用下列哪一项连于预先焊在屋架上弦的短角钢(檩托)上()。 (A) 一个普通螺栓(B) 两个普通螺栓 (C) 安装焊缝(D) 一个高强螺栓 5、如轻型钢屋架上弦杆的节间距为L,其平面外计算长度应取( )。

(A) L (B) 0.8L (C) 0.9L (D) 侧向支撑点间距 6、屋架下弦纵向水平支撑一般布置在屋架的()。 (A) 端竖杆处(B) 下弦中间(C) 下弦端节间(D) 斜腹杆处 7、屋盖中设置的刚性系杆()。 (A) 可以受压(B) 只能受拉 (C) 可以受弯(D) 可以受压和受弯 8、某房屋屋架间距为6m,屋架跨度为24m,柱顶高度24m。房屋内无托架,业务较大振动设备,且房屋计算中未考虑工作空间时,可在屋盖支撑中部设置()。 (A) 上弦横向支撑(B) 下弦横向支撑 (C) 纵向支撑(D) 垂直支撑 9、梯形屋架的端斜杆和受较大节间荷载作用的屋架上弦杆的合理截面形式是两个()。 (A) 等肢角钢相连(B) 不等肢角钢相连 (C) 不等肢角钢长肢相连(D) 等肢角钢十字相连 10、屋架设计中,积灰荷载应与()同时考虑。 (A)屋面活荷载(B)雪荷载 (C)屋面活荷载和雪荷载两者中的较大值(D)屋面活荷载和雪荷载 三、问答题(共计20分) 1、试述屋面支撑的种类及作用。(8分) 2、试述空间杆系有限元法的基本假定。(6分) 3、举出两种常见的网架结构的基本形式,并简述其特点。(6分) 四、作图题(15分) 1、完成下列主次梁铰接和刚接连接。

建筑结构设计规范和设计方法

建筑结构设计规范和设计方法 建筑结构设计规范和设计方法 摘要:本文分析了几个建筑设计中结构设计方面存在的普遍问题,并提出了针对这些问题的防治方法,供大家参考借鉴。 关键词:建筑结构设计存在问题 建筑设计是一项繁重而又责任重大的工作,直接影响到建筑物的安全、适用、经济和合理性。但在实际设计工作中,常常发生建筑结构设计的种种概念和方法上的差错,这些差错的产生,有的是由于设计人员没有对一般建筑尤其是多层建部设计引起高度重视,盲目参照或套用其他的设计的结果;有的则是由于设计对设计规范和设计方法缺乏理解;还有的是由于设计者的力学概念模糊,不能建立正确的计算模式,对结构验算结果也缺乏判断正确与否的经验,为了避免或减少类似的情况发生,确保建筑设计质量能上一个台阶,应从以下几个方面对结构设计中的常见问题加以改进: 1 剪力墙砌体结构挑梁裂缝问题 底层框架剪力墙砌体结构房屋是指底层为钢筋混凝土框架--剪 力墙结构,上部为多层砌体结构的房屋。该类房屋多见于沿街的旅馆、住宅、办公楼,底层为商店,餐厅、邮局等空间房屋,上部为小开间的多层砌体结构。这类建筑是解决底层需要一种比较经济的空间房屋的结构形式。部分设计者为追求单一的建筑立面造型来增加使用面积,将二层以上的部分横墙且外层挑墙移至悬挑梁上,各层设计有挑梁,但实际结构的底层挑梁承载普遍出现裂缝,该类挑梁的设计与出现裂缝在临街砌体结构房屋中比较常见。 原因是原设计各层挑梁均按承受本层楼盖及其墙体的荷载进行 计算。但实际结构中,悬挑梁上部墙体均为整体砌筑,且下部墙体均兼上层挑梁的底摸,这样挑梁上部的墙体及楼盖的荷载实际上是由上往下传递。上述挑梁的设计计算与实际工程中受力及传力路线不符是导致底层挑梁承载力不足并出现受力裂缝的主要原因,解决的办法要么改变计算简图及受力路线,要么注意施工顺序和施工工序。

第二章 混凝土结构设计原理

第2章混凝土结构材料的物理力学性能 2.1 混凝土的物理力学性能 2.1.1 单轴向应力状态下的混凝土强度 虽然实际工程中的混凝土结构和构件一般处于复合应力状态,但是单轴向受力状态下混凝土的强度是复合应力状态下强度的基础和重要参数。 混凝土试件的大小和形状、试验方法和加载速率都影响混凝土强度的试验结果,因此各国对各种单轴向受力下的混凝土强度都规定了统一的标准试验方法。 1 混凝土的抗压强度 (1) 混凝土的立方体抗压强度f cu,k和强度等级 我国《混凝土结构设计规范》规定以边长为150mm的立方体为标准试件,标准立方体试件在(20±3)℃的温度和相对湿度90%以上的潮湿空气中养护28d,按照标准试验方法测得的抗压强度作为混凝土的立方体抗压强度,单位为“N/mm2”。 用上述标准试验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度作为混凝土的强度等级。《混凝土结构设计规范》规定的混凝土强度等级有C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80,共14个等级。例如,C30表示立方体抗压强度标准值为30N/mm2。其中,C50~C80属高强度混凝土范畴。 图2-1 混凝土立方体试块的破坏情况 (a)不涂润滑剂;(b) 涂润滑剂 (2) 混凝土的轴心抗压强度 混凝土的抗压强度与试件的形状有关,采用棱柱体比立方体能更好地反映混凝土结构的实际抗压能力。用混凝土棱柱体试件测得的抗压强度称为轴心抗压强度。 图2-2 混凝土棱柱体抗压试验和破坏情况

我国《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T 50081—2002)规定以 150mm×150mm×300mm 的棱柱体作为混凝土轴心抗压强度试验的标准试件。 《混凝土结构设计规范》规定以上述棱柱体试件试验测得的具有95%保证率的抗压强度为混凝土轴心抗压强度标准值,用符号f ck 表示,下标c 表示受压,k 表示标准值。 图2-3 混凝土轴心抗压强度与立方体抗压强度的关系 考虑到实际结构构件制作、养护和受力情况等方面与试件的差别,实际构件强度与试件强度之间将存在差异,《混凝土结构设计规范》基于安全取偏低值,轴心抗压强度标准值与立方体抗压强度标准值的关系按下式确定: k cu c c ck f f ,2188.0αα= 1c α为棱柱体抗压强度与立方体抗压强度之比,对混凝土强度等级为C50及以下的取0.76,对C80取0.82,两者之间按直线规律变化取值。 2c α为高强度混凝土的脆性折减系数,对C40及以下取1.00,对C80取0.87,中间按直线规律变化取值。 0.88为考虑实际构件与试件混凝土强度之间的差异而取用的折减系数。 国外常采用混凝土圆柱体试件来确定混凝土轴心抗压强度。例如美国、日本和欧洲混凝土协会(CEB)都采用直径6英寸(152mm)、高12英寸(305mm)的圆柱体标准试件的抗压强度作为轴心抗压强度的指标,记作f′c 。 对C60以下的混凝土,圆柱体抗压强度f′c 和立方体抗压强度标准值fcu,k 之间的关系可按下式计算。当f cu,k 超过60N/mm 2后随着抗压强度的提高,f′c 与f cu,k 的比值(即公式中的系数)也提高。CEB-FIP 和MC-90给出:对C60的混凝土,比值为0.833;对C70的混凝土,比值为0.857;对C80的混凝土,比值为0.875。 k cu c f f ,,79.0= 2 混凝土的轴心抗拉强度

结构设计原理了解的问题

第一章绪论 1.1 学习要点 1.了解工程结构的过去、现在和未来发展趋势,明确结构材料、理论方法、施工技术是决定工程结构发展的关键因素。 2.了解现有常规结构体系及在各工程领域的具体应用,明确钢结构、钢筋混凝土结构、砌体结构的主要特点。 3.了解结构与构件的关系,明确结构设计就是从整体结构到局部构件,再从局部构件到整体结构的设计过程。 4.了解结构计算简图的工程意义,学会建立实际结构合理的可计算的力学模型的方法。 5.熟悉结构荷载的种类和划分依据,掌握“永久荷载”、“可变荷载”、“偶然荷载”、“荷载代表值”、“荷载标准值”、“可变荷载准永久值”及“可变荷载组合值”等基本术语的定义,为第二章结构设计方法及后述各章的学习作好准备。 1.2 思考题 1.什么叫工程结构?何为结构设计原理? 2.古代、近代、现代土木工程有哪些重要区别? 3.结构工程的发展与哪些因素直接相关? 4.试述框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构的特点。 5.桥梁结构有哪些可选类型?其通常适宜的跨度为多少? 6.一般将哪些结构称为特种结构? 7.钢结构、混凝土结构、砌体结构各有哪些优缺点? 8.组成结构的“基本元素”有哪些? 9.何为刚域?它与刚节点有何不同? 10.永久作用,可变作用和偶然作用各有什么特征? 11.何为荷载代表值、荷载标准值、可变荷载准永久值、可变荷载频遇值及可变荷载组合值? 12.为什么把荷载标准值作为荷载基本代表值看待 第二章结构设计方法 2.1 学习要点 本章主要介绍结构设计中存在的共性问题,是学习本课程和进行结构设计的理论基础。由于是宏观地、抽象地介绍近似概率的极限状态方法,涉及到的名词术语较多,初次接触,会觉得生涩和难于理解,这需要在后续各章的学习中逐渐克服。 结合后续各章的设计内容,要求深入理解和掌握结构的功能要求,结构的安全等级,设计使用年限和设计基准期的概念,极限状态及其分类,荷载的分类及其取值,荷载效应组合,结构的可靠性和可靠度,实用设计表达式等内容。对有关数理统计方面的内容,要求了解。 2.2 思考题 1.建筑结构应满足哪些功能要求?结构的设计使用年限如何确定?结构超过其设计使用年限是否意味着不能再使用?为什么? 2.结构可靠性的含义是什么?它包括哪些方面的功能要求?建筑结构安全等级是按什么原则划分的? 3.“作用”和“荷载”有什么区别?结构上的作用按时间的变异、按空间的变异、以及按结构的反应各分为哪几类? 4.影响结构可靠性的因素有哪些?结构构件的抗力与哪些因素有关?为什么说构件的抗力是一个随机变量? 5.什么是结构的极限状态?结构的极限状态分为几类,其含义各是什么?或者说结构超过极限状态会产生什么后果? 6.什么是结构的可靠度和可靠指标?《统一标准》对可靠指标是如何定义的? 7.什么是失效概率?可靠指标和失效概率有何定性关系?为什么说我国“规范”采用的极限状态设计法是近似概率的极限状态设计法?分析其主要特点。 8.结构构件设计时采用的可靠指标值与结构构件的破坏类型是否有关? 9.深入理解承载能力极限状态实用设计表达式,能说明式中各符号的物理意义。结构可靠性的要求在式中是如何体现的? 10.荷载的代表值有哪些?其基本代表值是什么? 11.什么是荷载标准值?什么是活荷载的频遇值和准永久值?什么是荷载的组合值?对正常使用极限状态验算,为什么要区分荷载的标准组合和准永久组合?如何考虑荷载的标准组合和荷载的准永久组合?对于承载能力极限状态,如何确定其荷载效应组合?永久荷载和可变荷载的分项系数一般情况下如何取值? 12.各种材料强度的标准值根据什么原则确定?材料性能分项系数和强度设计值是如何确定的? 13.混凝土结构的耐久性设计是如何考虑的?来源: 考第三章结构材料 3.1 学习要点 本章介绍工程结构常用之钢材、混凝土、砖石、砌块等材料的力学性能和强度取值,是后续构件承载能力、变形等设计计算的基础。

钢结构设计原理习题及答案

第一章 绪论 1.填空题 (1)某构件当其可靠指标β减小时,相应失效概率将随之 。 (2)承载能力极限状态为结构或构件达到 或达到不适于继续承载的变 形时的极限状态。 (3)在对结构或构件进行 极限状态验算时,应采用永久荷载和可 变荷载的标准值。 2.选择题 (1)在结构设计中,失效概率P f 与可靠指标β的关系为 。 A. P f 越大,β越大,结构可靠性越差 B. P f 越大,β越小,结构可靠性越差 C. P f 越大,β越小,结构越可靠 D. P f 越大,β越大,结构越可靠 (2)按承载力极限状态设计钢结构时,应考虑 。 A. 荷载效应的基本组合 B. 荷载效应的标准组合 C. 荷载效应的基本组合,必要时尚应考虑荷载效应的偶然组合 D. 荷载效应的频遇组合 3.简答题 (1)钢结构和其他建筑材料结构相比的特点。 (2)钢结构的设计方法。 第二章 钢结构的材料 1.(1)假定钢材为理想的弹塑性体,是指屈服点以前材料为 性的。 (2)伸长率10δ和伸长率5δ,分别为标距长l = 和l = 的试件拉 断后的 。 (3)如果钢材具有 性能,那么钢结构在一般情况下就不会因偶然或局 部超载而发生突然断裂。

α是钢材的指标。 (4) k 2.填空题选择题 (1)钢材的设计强度是根据确定的。 A. 比例极限 B. 弹性极限 C. 屈服点 D. 极限强度(2)钢结构设计中钢材的设计强度为。 A. 强度标准值 B. 钢材屈服点 C. 强度极限值 D. 钢材的强度标准值除以抗力分项系数 (3)钢材是理想的体。 A. 弹性 B. 塑性 C. 弹塑性 D. 非弹性(4)钢结构中使用钢材的塑性指标,目前最主要用表示。 A. 流幅 B. 冲击韧性 C. 可焊性 D. 伸长率(5)钢材的伸长率δ用来反映材料的。 A. 承载能力 B. 弹性变形能力 C. 塑性变形能力 D. 抗冲击荷载能力 (6)建筑钢材的伸长率与标准拉伸试件标距间长度的伸长值有关。 A. 达到屈服应力时 B. 达到极限应力时 C. 试件塑性变形后 D. 试件断裂后 (7)钢材的三项主要力学性能为。 A. 抗拉强度、屈服强度、伸长率 B. 抗拉强度、屈服强度、冷弯性能 C. 抗拉强度、冷弯性能、伸长率 D. 冷弯性能、屈服强度、伸长率 (8)钢材的剪切模量数值钢材的弹性模量数值。 A. 高于 B. 低于 C. 相等于 D. 近似于 (9)在构件发生断裂破坏前,有明显先兆的情况是的典型特征。

钢结构设计原理习题及答案.

钢结构设计原理习题集及答案 第一章绪论 练习题 一、简答题 1.简述钢结构的特点和应用范围。 答:特点:(1)承载能力大;(2)稳妥可靠;(3)便于工业化生产,施工周期短;(4)密闭性好;耐热但不耐火;(5)耐腐蚀性差;(6)容易产生噪音应用范围:(1)承受荷载很大或跨度大,高度大的结构;(2)承受动力荷载作用或经常移动的结构;(3)经常拆装的拼装式结构;(4)对密闭性要求高的结构;(5)高温车间或需承受一定高温的结构;(6)轻型结构 2.试举例说明钢结构的主要发展趋势。 答:(1)高性能钢材的研制;(2)设计方法和计算理论的改进;(3)结构形式的革新 第二章钢结构的材料 练习题 一、单项选择题 1、在构件发生断裂破坏前,有明显先兆的情况是__ B___的典型特征。 (A) 脆性破坏 (B)塑性破坏 (C) 强度破坏 (D) 失稳破坏 2、钢材的设计强度是根据_ C__确定的。 (A) 比例极限 (B)弹性极限 (C) 屈服点 (D) 极限强度 3、结构工程中使用钢材的塑性指标,目前最主要用_ D__表示。 (A) 流幅 (B)冲击韧性 (C) 可焊性 (D)伸长率 4、钢材经历了应变硬化(应变强化)之后?__ A___。 (A) 强度提高 (B)塑性提高 (C) 冷弯性能提高 (D) 可焊性提高 5、下列因素中_ A__与钢构件发生脆性破坏无直接关系。 (A) 钢材屈服点的大小 (B) 钢材含碳量 (C) 负温环境 (D) 应力集中 6、当温度从常温下降为低温时,钢材的塑性和冲击韧性_ B__。 (A) 升高 (B)下降 (C) 不变 (D) 升高不多 7、钢材的力学性能指标,最基本、最主要的是_ C _时的力学性能指标。 (A) 承受剪切 (B) 承受弯曲 (C)单向拉伸 (D) 两向和三向受力 二、名词解释 1.应力集中和残余应力 答:(1)应力集中:实际结构中不可避免的存在孔洞、槽口、截面突然改变以及钢材内部缺陷等,此时截面中的应力分布不再保持均匀,不仅在孔口边缘处会产生沿力作用方向的应力高峰,而且会在孔口附近产生垂直于力的作用方向的横向应力,甚至会产生三向拉应力; (2)残余应力:在浇注、轧制和焊接加工过程中,因不同部位钢材的冷却速度不同,或因不均匀加热和冷却而产生。 2.冷加工硬化和时效硬化 答:(1)在冷加工(或一次加载)使钢材产生较大的塑性变形的情况下,卸荷

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