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鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)答辯問題及答案

一、設(shè)計(jì)原理類

1. ?門式剛架設(shè)計(jì)時，如何確定梁柱截面尺寸？?

   • 答案：根據(jù)彎矩圖選擇變截面梁柱，彎矩較大處增大截面尺寸，彎矩較小處減小截面尺寸。多采用焊接工字形截面或軋制H型鋼截面，通過調(diào)整翼緣和腹板厚度實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性。
   • 追問：變截面設(shè)計(jì)需注意哪些構(gòu)造細(xì)節(jié)？
     • 答案：需保證截面過渡平滑，避免應(yīng)力集中；腹板高度變化率不宜過大，一般控制在1:3以內(nèi)。

2. ?如何保證結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性？?

   • 答案：在設(shè)有柱間支撐的開間，同時設(shè)置屋面橫向水平支撐，形成幾何不變體系。支撐宜布置在溫度區(qū)段端部或較大節(jié)點(diǎn)處（如柱底、柱頂、梁端）。
   • 追問：支撐布置不當(dāng)會導(dǎo)致什么后果？
     • 答案：可能引發(fā)結(jié)構(gòu)側(cè)向失穩(wěn)，尤其在風(fēng)荷載或地震作用下易發(fā)生整體傾覆。

二、構(gòu)造與節(jié)點(diǎn)類

1. ?剛架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)有哪些關(guān)鍵要求？?

   • 答案：節(jié)點(diǎn)需傳遞彎矩、剪力和軸力，常見形式包括焊接節(jié)點(diǎn)和螺栓連接節(jié)點(diǎn)。焊接節(jié)點(diǎn)需保證焊縫質(zhì)量，螺栓連接需控制間距（最小間距為螺栓直徑的3倍，最大間距不超過12倍板厚）。
   • 追問：節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)如何影響結(jié)構(gòu)抗震性能？
     • 答案：強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件設(shè)計(jì)可避免節(jié)點(diǎn)先于構(gòu)件破壞，提高結(jié)構(gòu)延性。

2. ?伸縮縫處如何處理？?

   • 答案：在伸縮縫處斷開屋面板和墻面板，允許結(jié)構(gòu)自由伸縮。屋面板采用滑動支座連接，避免溫度應(yīng)力累積。
   • 追問：若忽略伸縮縫會引發(fā)什么問題？
     • 答案：可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂或構(gòu)件變形，影響使用安全。

三、荷載與驗(yàn)算類

1. ?如何計(jì)算屋面豎向均布活荷載？?

   • 答案：根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》，不上人屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值取0.5kN/m2，設(shè)計(jì)值需乘以分項(xiàng)系數(shù)（如1.4）。
   • 追問：活荷載取值過小會有什么影響？
     • 答案：可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載力不足，在檢修或積雪荷載下發(fā)生變形。

2. ?撓度超限的后果及解決方法？?

   • 答案：撓度超限會影響正常使用（如吊頂開裂、設(shè)備運(yùn)行異常），可通過增加截面慣性矩、優(yōu)化材料強(qiáng)度或設(shè)置支撐解決。
   • 追問：撓度驗(yàn)算時需注意哪些參數(shù)？
     • 答案：需考慮荷載組合、構(gòu)件長細(xì)比及材料彈性模量。

四、材料與施工類

1. ?鋼材選擇需考慮哪些因素？?

   • 答案：根據(jù)結(jié)構(gòu)重要性、荷載性質(zhì)及環(huán)境條件選擇鋼材牌號。例如，Q235鋼適用于一般結(jié)構(gòu)，Q345鋼用于大跨度或高層建筑。
   • 追問：如何提高鋼材的抗腐蝕性能？
     • 答案：采用鍍鋅、涂裝或耐候鋼，并定期維護(hù)。

2. ?焊接變形如何控制？?

   • 答案：通過預(yù)熱、后熱處理及優(yōu)化焊接順序（如對稱焊、分段退焊）減少變形。
   • 追問：焊接質(zhì)量檢測方法有哪些？
     • 答案：包括超聲波檢測、X射線檢測和磁粉檢測，需按規(guī)范抽樣檢查。

五、綜合應(yīng)用類

1. ?如何優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以降低成本？?

   • 答案：采用標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件、優(yōu)化截面尺寸、減少節(jié)點(diǎn)數(shù)量，并利用BIM技術(shù)進(jìn)行碰撞檢查。
   • 追問：優(yōu)化時需平衡哪些指標(biāo)？
     • 答案：需平衡經(jīng)濟(jì)性、安全性和施工便利性，避免過度優(yōu)化導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不安全。

2. ?鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)在抗震性能上的差異？?

   • 答案：鋼結(jié)構(gòu)延性好，能通過塑性變形耗能；混凝土結(jié)構(gòu)剛度大，但脆性破壞風(fēng)險較高。鋼結(jié)構(gòu)更適用于高烈度地震區(qū)。
   • 追問：如何提高鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能？
     • 答案：設(shè)置耗能裝置、優(yōu)化節(jié)點(diǎn)構(gòu)造及控制長細(xì)比。

六、計(jì)算與驗(yàn)算類

1. ?軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定性驗(yàn)算要點(diǎn)？?

   • 答案：需計(jì)算長細(xì)比，并查表確定穩(wěn)定系數(shù)。若長細(xì)比超限，需增設(shè)支撐或增大截面。
   • 追問：初彎曲和殘余應(yīng)力對穩(wěn)定性的影響？
     • 答案：初彎曲會降低臨界荷載，殘余應(yīng)力可能引發(fā)局部失穩(wěn)，需在設(shè)計(jì)中預(yù)留安全系數(shù)。

2. ?梁的剪力驗(yàn)算方法？?

   • 答案：計(jì)算剪力設(shè)計(jì)值，并與截面抗剪承載力比較。若不足，可增加腹板厚度或設(shè)置加勁肋。
   • 追問：加勁肋的布置原則？
     • 答案：宜對稱布置，間距不超過腹板高度的1.5倍，并保證焊縫質(zhì)量。

七、規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)類

1. ?鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需遵循哪些主要規(guī)范？?

   • 答案：包括《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50017）、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 50009）及《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50205）。
   • 追問：規(guī)范更新對設(shè)計(jì)的影響？
     • 答案：需及時學(xué)習(xí)新規(guī)范，如抗震設(shè)計(jì)參數(shù)調(diào)整或材料性能要求變化。

2. ?防火設(shè)計(jì)要點(diǎn)？?

   • 答案：根據(jù)建筑高度和用途確定耐火等級，采用防火涂料或外包混凝土保護(hù)鋼構(gòu)件。
   • 追問：防火涂料的選擇依據(jù)？
     • 答案：需考慮環(huán)境濕度、荷載類型及施工條件，選擇耐久性好的涂料。