房屋钢结构作业答案.docx

《房屋钢结构》作业参考答案
第1章 轻型钢结构的范畴、结构种类和布置
1.简述单层轻型钢结构房屋的结构组成。
答：单层轻型钢结构房屋一般采用门式刚架、屋架和网架为主要承重结构。其上设檩条、屋面板（或板檩合为一体的太空轻质屋面板），其下设柱（对刚架则梁柱合一）、基础，柱外侧有轻质墙架，柱的内侧可设吊车梁。
2.简述单层门式刚架结构的适应范围。
答：门式刚架结构通常用于跨度为9-36m，柱距为6-12m，柱高为4.5-9m的单层工业房屋或公共建筑(超市、娱乐体育设施、车站候车室、码头建筑)。设置桥式吊车的起重量不宜大于20t、属于中、轻级工作制的吊车（柱距6m时不宜大于30t）；设置悬挂吊车时起重量不宜大于3t。
3.简述屋架结构的适应范围。
答：当房屋跨度较大、高度较高或承重柱采用混凝土构件时，宜采用屋架结构。目前大量应用的压型钢板有檩体系和太空轻质大型屋面板无檩体系多采用平坡的轻质梯形钢屋架。
4.简述网架结构的适应范围。
答：当房屋跨度较大，其平面尺寸长短边之比接近1或不超过2时，宜采用网架结构。
5.门式刚架结构如何分类？
答：（1）按跨数分类：有单跨、双跨和多跨；
（2）按坡度数分类：有单坡、双坡和多坡
（3）按构件体系分类：有实腹式及格构式；
（4）按截面形式分：有等截面和变截面；
（5）按结构选材分：有普通型钢、薄壁型钢和钢管。
6.简述门式刚架结构的梁柱构件截面型式及连接方法。
答：截面实腹式刚架构件的截面一般为工字形（或称H形）；格构式刚架的截面为矩形或三角形。
门式刚架的横梁及柱为刚接，柱脚及基础宜采用铰接；当水平荷载较大，檐口标高较高或刚度要求较高时，柱脚及基础可采用刚接。
变截面及等截面相比，前者可以适应弯距变化，节约材料，但在构造连接及加工制造方面，不如等截面方便，故当刚架跨度较大或房屋较高时才设计变截面。
7.简述门式刚架的几何尺寸：刚架的跨度、刚架的计算高度、刚架屋面的坡度。
答：（1）刚架的跨度：取横向刚架柱轴线间的距离L（柱轴线为通过变截面小端的中心线），宜为9-36m。边柱宽度不等时，应外侧对齐。
（2）刚架的计算高度：取横梁纵轴线及框架柱纵轴线的交点至柱脚底面处的距离。一般宜为4.5-9m,必要时可适当加大。（框架梁的轴线，取通过变截面梁单元中最小端截面中心处平行于框架梁上翼缘的纵向轴线）。
（3）刚架屋面的坡度：在1/8-1/20间（长尺寸压型金属屋面板或卷材屋面）及1/4-1/6间（短尺寸压型金属板屋面或石棉瓦屋面）。挑檐长度宜为0.5-1.2m,其上翼缘坡度取及刚架斜梁坡度相同。
8.简述在结构布置时，如何确定门式刚架的间距？
答：刚架的合理间距（柱距）应综合考虑使用要求、刚架跨度、檩条的合理跨度及荷载条件确定。一般宜为6m，亦可采用7.5m或9m，最大可采用12m；门式刚架跨度较小时，也可采用4.5m。有时，为小柱距布置支撑的方便，亦可在大柱距中插入个别小柱距，如12m+6m的混合柱距。
在建筑物山墙处，一般仍设置端刚架，也可用山墙横向墙架柱并增设压顶斜梁以代替端刚架，以简化结构布置并降低用钢量。
9.简述门式刚架轻型房屋的构件和围护结构设置温度伸缩缝的条件和做法。
答：门式刚架轻型房屋的构件和围护结构温度伸缩缝区段规定为：纵向不大于300m；横向不大于150m。超过规定则需设伸缩缝。
伸缩缝有两种做法：（A）设置双柱；（B）在檩条相连的螺栓处采用长圆孔，并使该处屋面板在构造上允许涨缩。
10.简述门式刚架轻型房屋的柱间支撑、屋盖横向支撑和系杆的布置原则。
答：在房屋（或每个温度区段或分期建设区段）的端部第一或第二个开间，设置柱间支撑；柱间支撑的间距一般取30-45m，当房屋较长时，应在中部增设柱间支撑；当房屋宽度大于60m时，内列柱宜适当设置柱间支撑；当房屋高度较大时，柱间支撑应分层设置。
在设置柱间支撑的开间，应同时设置屋盖横向支撑（沿刚架横梁上表面）。
在边柱柱顶、屋脊、及多跨刚架的中柱柱顶，应沿房屋全长设置刚性系杆；若端部支撑设在端部第二开间，在第一开间的相应位置应设置刚性系杆。
第2章 门式刚架设计
1.简述门式刚架柱顶侧移的限值及不满足时的措施。
答：门式刚架柱顶侧移的限值为不超过柱高度的1/60。不满足时，可采用下列措施之一：
（1）加大柱或梁截面；
（2）改铰接柱脚为刚接柱脚；
（3）把多跨刚架中的个别摇摆柱改为上端及梁刚接。
2.简述工字形截面梁、柱板件的宽厚比限值和利用屈曲后强度的意义。
答：工字形截面（采用三块板焊成）受弯构件中腹板以受剪为主，翼缘以抗弯为主。增大腹板的高度，可使翼缘的抗弯能力发挥更为充分。然而，在增大腹板高度的同时如果随它的厚度增大，则腹板耗钢量过多，也不经济。因而，充分利用板件屈曲后的强度是比较合理的。
（1）梁、柱板件的宽厚比限值（图2-1）
图2-1 梁、柱截面尺寸
受压翼缘板： 腹板：
3.简述门式刚架斜梁腹板横向加劲肋的设置位置。
答：梁腹板应在及中柱连接处、较大固定集中荷载处和梁翼缘转折处设置横向加劲肋；其他部位是否设置中间加劲肋，由计算确定；但《规程》规定，当利用腹板屈曲后抗剪强度时，梁腹板横向加劲肋的间距宜取。
4.简述门刚架斜梁截面设计要点。
答：当斜梁坡度不超过1：5时，因轴力很小可按压弯构件计算其强度和刚架平面外的稳定，不计算平面内的稳定。
实腹式刚架斜梁的平面外计算长度，取侧向支撑点的间距。当斜梁两翼缘侧向支撑点间的距离不等时，应取最大受压翼缘侧向支撑点间的距离。斜梁不需要计算整体稳定性的侧向支撑点间最大长度，可取斜梁下翼缘宽度的倍。
5.简述隅撑的设置要点。
答：腹式刚架斜梁的下翼缘受压时，必须在受压翼缘两侧布置隅撑（山墙处刚架仅布置在一侧）作为斜梁的侧向支撑，隅撑的另一端连接在檩条上，见图2-2。
图2-2隅撑的连接
隅撑间距不应大于所撑梁受压翼缘宽度的倍。
6.门式刚架斜梁及柱的连接常用那些形式？如何确定端板厚度？
答：门式刚架斜梁及柱的刚接连接，一般采用高强度螺栓-端板连接。具体构造有端板竖放、端板斜放和端板平放三种形式。
端板的厚度t可根据支撑条件按公式计算，但不应小于16mm，和梁端板连接的柱翼缘部分应及端板等厚度。
7.设计题——刚架柱设计
图2-3所示单跨门式刚架，柱为楔形柱，梁为等截面梁，截面尺寸及刚架几何尺寸如图所示，材料为Q235B.F。已知楔形柱大头截面的内力： M1=198.3KN.m，N1=64.5kN，V1=27.3kN；柱小头截面内力：N0=85.8kN，V0=31.6kN。试验算该刚架柱的整体稳定是否满足设计要求。
图2-3 刚架几何尺寸及梁柱截面尺寸
（a）刚架几何尺寸；（b）梁、柱大头截面尺寸；（c）柱小头截面尺寸
[解]：（1）计算截面几何特性：
刚架梁及楔形柱大头、小头截面的毛截面几何特性计算结果见表1-3
刚架梁、柱毛截面几何特性 表1-3
构件名称
截面
A
(mm2)
Ix
(×104mm4)
Iy
(×104mm4)
Wx
(×103mm3)
i x
mm
i y
mm
刚架梁
2-2
6800
40375
1068
1311
243.1
39.6
刚架柱
1-1
6800
40375
1068
1311
243.1
39.6
0-0
4880
7733
1067
52.25
125.9
46.8
（2）楔形柱腹板的有效宽度计算
① 大头截面：
腹板边缘的最大应力
腹板边缘正应力比值
腹板在正应力作用下的凸曲系数
=21
及板件受弯、受压有关的系数
≤0.8
大头截面腹板全部有效。
②小头截面：
腹板压应力
< 0. 8, r=1,故小头截面腹板全截面有效。
⑶楔形柱的计算长度
柱的线刚度
梁的线刚度
K2/K1=17065/54797=0.31
查表得柱的计算长度系数=1.22
柱平面内的计算长度h=1.22×7368=8986mm
柱平面外的计算长度根据柱间支撑的布置情况取其几何高度的一半
⑷楔形柱的强度计算
柱腹板上不设加劲肋，kt =5.34,偏于安全地按最大宽度计算
腹板屈曲后抗剪强度设计值
柱腹板抗剪承载力设计值
V1=27.3kN < 0.5Vd
=269.4kN.m
M=198.3kN.m <
柱大头截面强度无问题，小头截面积虽小，但弯矩为零，强度也无问题。
⑸楔形柱平面内稳定计算
查GB 50017规范附表得
等效弯矩系数
< f=215N/mm2
⑹楔形柱平面外稳定计算
需要对柱上、下段分别计算。假定分段处的内力为大头和小头截面的平均值，即M=99.15kN.m，N=75.15kN,腹板高度也是大小头的平均值440mm,可以算得分段处截面几何特性：A=5840mm2,Iy=1067´104mm4,42.7mm和Wx=891´103mm3。下面计算上段的平面外稳定性，此段的小头在分段处
查GB 50017规范得
柱的楔率g =d1/d 0-1=616/456-1=0.35,不大于0.268h/d0及6.0
梁整体稳定系数
> 0.6
修正后
等效弯矩系数
因上柱段两端弯曲应力相差不多，取bt=1.0
=19.9+159.2=179.1N/mm2< f=215N/mm2
下段柱也满足要求，这里从略。
第3章 压型钢板设计
1.简述压型刚板的组成材料及适应范围。
答：（1）压型钢板是以冷轧薄钢板（厚度一般为0.4-1.6mm）板基，经镀锌或镀锌后覆涂彩色涂层，再冷加工辊压成型的波型板材，具有承载和防大气腐蚀的能力。
（2）压型钢板按表面处理方法可分为三种：
压型钢板按表面处理方法分类

适用情况
镀锌钢板

仅适用于组合楼板。
彩色镀锌钢板

目前工程中应用最多的屋面板和墙面板。
彩色镀铝锌钢板

澳大利亚、韩国厂商推出的屋面板和墙面板，结合了锌的抗腐蚀性和铝的延展性。
2.压型钢板的常用的截面形式是什么？板型如何表表示？按波高如何分类？
答：（1）压型钢板的常用的截面形式为波型。
（2）压型钢板板型表示方法为：YX波高-波距-有效覆盖宽度，板厚另外注明。
（3）压型钢板按波高可分为：
高波板——波高大于70mm，适用于重载屋面板；
中波板——波高30-70mm，适用于楼盖板及一般屋面板；
低波板——波高小于30mm，适用于墙面板。
3.设计压型钢板要考虑的荷载一般有哪些？
答：（1）永久荷载：当屋面板为单层压型钢板构造时，永久荷载仅为压型钢板的自重；当为双层压型钢板构造时（中间设置玻璃棉保温层），作用在板底（下层压型钢板）上的永久荷载除其自重外，还需要考虑保温材料和龙骨的重量。
（2）可变荷载：除需及刚架荷载计算类似，要考虑屋面活荷载或雪荷载、积灰荷载外，还需要考虑施工检修集中荷载，一般取1.0Kn，当施工检修集中荷载大于1.0Kn，应按实际情况取用。当按单槽口截面受弯构件设计屋面板时，需要按下列方法将作用在一个波距上的集中荷载折算成板宽方向上的线荷载（图3-1）。
图3-1 折算线荷载
式中 —— 压型钢板的波距；
—— 集中荷载；
—— 折算线荷载；
—— 折算系数，由实验确定。无实验依据时，可取。
（3） 风荷载：屋面板和墙板的风荷载体型系数，应按〈〈门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS102：2002〉〉采用。
4.压型钢板的挠度及跨度之比的限值为多少？
答：压型钢板的挠度及跨度之比，按GB 50018规范不应超过下列限值：
（a）屋面板
屋面坡度< 时
屋面坡度≥ 时
（b）墙板
《规程》则对屋面板和墙板分别规定为1/150和1/100。
5.压型钢板长度方向的搭接的构造要求有哪些？
答：压型钢板长度方向的搭接端必须及支撑构件（如檩条、墙梁等）有可靠的连接，搭接部位应设置防水密封胶带，搭接长度不宜小于下列限值：
波高大于或等于70mm的屋面板： 350mm
波高小于70mm的屋面板
当屋面坡度时： 250mm
当屋面坡度时： 200mm
墙面板 120mm
6.屋面压型钢板侧向连接的构造要求有哪些？
答：屋面压型钢板侧向可采用搭接式、扣合式、咬合式等不同连接方式。
当采用搭接式时，一般搭接一波，特殊要求时可搭接两波。搭接处用连接件紧固，连接件应设置在波峰上，连接件宜采用带有防水密封胶垫的自攻螺栓。对于高波压型钢板，连接件间距一般为700-800mm；对于低波压型钢板，连接件间距一般为300-400mm。
当采用扣合式或咬合式时，应在檩条设置及压型钢板波型相配套的专用固定支座，固定支座及檩条采用自攻螺栓或射钉连接，压型钢板搁置在固定支座上。两片压型钢板的的侧边应确保扣合或咬合连接可靠。
7.墙面压型刚板之间的侧向连接构造要求有哪些？
答：墙面压型刚板之间的侧向连接宜采用搭接连接，通常搭接一个波峰，板和板的连接可设在波峰，亦可设在波谷。连接件应采用带有防水密封胶垫的自攻螺栓或射钉。自攻螺钉直径为mm，板上孔径且，为被连接板总厚度（mm）。
第4章 檩条设计
1.檩条的常用截面形式有哪些?通常如何选型。
答：分为实腹式和格构式两种。当檩条跨度（柱距）不超过9m时，应优先选用实腹式檩条。当屋面荷载较大或檩条跨度大于9m时，宜选用格构式檩条。格构式檩条的构造和支座相对复杂，侧向刚度较低，但用钢量较少。
（1）实腹式檩条截面（图4-1）
图4-1 实腹式檩条的截面形式
图4-1（a）为热轧槽钢截面：因板件较厚，用钢量较大，目前已不在工程中采用。
图4-1（b）为高频焊接H型钢截面，具有腹板薄、抗弯刚度好、梁主轴方向的惯性矩比较接近等特点，适应于檩条跨度较大的场合，但及刚架斜梁的连接较复杂。高频焊接H型钢截面规格为h´b´tw´tf 。
图4-1（c）、（d）、（e）冷弯薄壁型钢截面：在工程中应用普遍。卷边槽钢（C形钢）檩条适用于屋面坡度的情况；直卷边Z形和斜卷边Z形檩条适用于屋面坡度的情况；斜卷边Z形檩条存放时还可叠层堆放，占地少。冷弯薄壁型钢截面规格为h´b´a´t (图4.1-2)。
图4-2 冷弯薄壁型钢截面参数
实腹式檩条的截面高度h，一般取跨度的1/35—1/50，截面宽度b，由根据截面高度h所选的型钢规格确定。
2.简述檩条的拉条和撑杆的布置原则。
答：（1）拉条：檩条跨度大于4m时，应在檩条跨中位置布置拉条；当檩条跨度大于6m时，应在檩条跨度三分点处各布置一道拉条。拉条通常用圆钢做成，直径不宜小于10mm。（图4-3）
（2）撑杆和斜拉条：由的方向来确定设在屋檐处还是屋脊处。当檩条用卷边槽钢，指向下方时，设在屋脊处；当檩条用为Z型，指向上方时，设在屋檐处。风荷载大的地区或是在屋檐处和屋脊处都设置撑杆和斜拉条，或是把横拉条和斜拉条都做成刚性杆。撑杆的长细比按压杆要求，可采用钢管、方管或角钢做成。也可采用钢管内设拉条的做法。（图4-3）
图4-3 檩条的拉条和撑杆布置
3.用图表示檩条及拉条和撑杆的连接。
答：檩条及拉条和撑杆的连接如图4-4。
图4-4 檩条及拉条和撑杆的连接
4.简述实腹式檩条及刚架的连接。
答：实腹式檩条可通过角钢檩托及刚架斜梁连接（图4-5a），以阻止檩条在端部截面的扭转。檩条及檩托的连接螺栓应不少于2个，并沿檩条高度方向布置。当檩条高度小于120mm，排列2个螺栓有困难时也可改为沿檩条长度方向布置。螺栓直径根据檩条截面大小，取M12-M16。
当屋面坡度及屋面荷载较小时，也可用钢板直接焊于刚架斜梁上作为檩托（图4-5b）。
图4.5-3 檩条及刚架的连接
5.设计题—— 简支卷边槽形冷弯薄壁型钢檩条设计。
1.设计资料
封闭式建筑，屋面材料为压型钢板，屋面坡度1/10（），檩条跨度6m。于处设一道拉条；水平檩条1.50m。钢材Q235。
2.荷载标准值（对水平投影）
⑴ 永久荷载
压型钢板（二层含保温） 0.30
檩条（包括拉条） 0.05
0.35kN/m2
⑵ 可变荷载标准值：屋面均布活载0.30kN/m2，雪荷载0.35kN/m2，计算时取两者的较大值0.35kN/m2。基本风压w0=0.55kN/m2。风荷载高度变化系数取，风荷载体型系数取边缘带（吸力）。
3.内力计算
⑴永久荷载及屋面活载组合
檩条线荷载：
弯矩设计值：
⑵ 永久荷载及风荷载吸力组合
风荷载高度变化系数取，风荷载体型系数取边缘带（吸力）。
垂直屋面的风荷载标准值：
檩条线荷载
弯矩设计值
4.初估截面
截面高度：
查冷弯薄壁槽型钢规格：选用
（取负值）
有效截面计算
且 故檩条全截面有效。
跨中截面有孔洞。统一考虑0.9的折减系数，则有效净截面抵抗矩为：
5.强度计算
屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转，按公式计算①、②点的强度为：
6.稳定性计算
屋面能阻止檩条侧向失稳和扭转，在风吸力作用下应按公式计算檩条的稳定性。受弯构件的整体稳定系数按公式计算。
查表
则
不计孔洞削弱，由公式计算的稳定性为
计算表明由永久荷载及屋面活载组合控制。
7.挠度计算
按公式计算的挠度为
8.构造要求
故此檩条在平面内、外均满足要求。
第5章 墙架、支撑设计
1.简述墙架的组成及布置。
答：墙架由墙梁、拉条、窗镶边构件、墙架柱、抗风桁架等构成（图5-1）。
柱距6m 柱距12m 柱距大于12m
图5-1 轻型纵墙墙架
1-厂房柱；2-墙架柱；3-墙梁；4-镶边构件；5-抗风桁架
2.简述墙架构件常用的截面形式。
答：墙梁一般采用带卷边的冷弯薄壁槽形钢（C形钢）或Z形钢。当跨度超过6m时宜采用高频焊接轻型H型钢。
墙架柱应采用高频焊接轻型H型钢。当柱距较大且柱高较高时宜采用热轧H型钢。
3.简述支撑常用的截面形式。
答：交叉支撑和柔性系杆可按拉杆设计，可采用单角钢，对门式刚架可采用圆钢；
非交叉支撑中的受压杆件及刚性系杆按压杆设计；压杆宜采用双角钢组成的T形截面或十字形截面，刚性系杆也可采用圆管截面。
第6章 钢屋架设计
1.简述钢屋架的结构形式及应用。
答：屋架结构形式主要取决于所采取的屋面材料和房屋的使用要求。过去主要采用石棉水泥瓦,，尺寸较小，坡度为，屋架主要以三角形屋架、三铰拱屋架为主。随着压型钢板和太空轻质大型屋面板的开发和应用，又形成了配合这两种轻型屋面材料的平坡梯形钢屋架。
梯形屋架属平坡屋架。屋架跨度一般为15-30m，柱距6-12m，通常以铰接支承于混凝土柱顶。
梯形钢屋架的上弦坡度宜为,多数取。
屋架的跨度由使用和工艺方面的要求决定。
屋架的高度，从经济和刚度的要求来看，对三角形屋架最好是跨度的1/6至1/4；对梯形屋架最好是1/10至1/6。从运输条件来看，一般不应超过3.85m。
梯形屋架端部高度，常取1.8-2.1m。
2.钢屋盖支撑有哪些？其各自布置的原则是什么？
答：（1）上弦横向水平支撑
在有檩体系或无檩体系的屋盖中，都应设置屋架上弦横向水平支撑，当有天窗架时，天窗架上弦也应设置横向水平支撑。
上弦横向水平支撑应布置在房屋（或温度区段）两端第一开间或第二开间。当布置在第二开间时，必须用刚性系杆将端屋架及横向支撑节点牢固连接。横向水平支撑的间距不宜超过60m.，当房屋较长时应在房屋中间增设支撑。
（2）下弦横向水平支撑
一般情况下应该设置下弦横向水平支撑。只是当跨度不超过18m且没有悬挂式吊车，或虽有悬挂式吊车但起重吨位不大，房屋内也没有较大的振动设备时，可不设下弦横向水平支撑。
下弦横向水平支撑及上弦横向水平支撑设在同一柱间，以形成空间稳定体。
（3）下弦纵向水平支撑
当房屋内设有托架，或有较大吨位的重级、中级工作制的桥式吊车，或下弦设有悬挂式吊车，或有大型振动设备，以及房屋较高，跨度较大，空间刚度要求高时，均应在屋架下弦端节间设置纵向水平支撑。
（4）垂直支撑
所有房屋均应设置垂直支撑。设计几道及屋架的形式和跨度有关。
沿房屋的纵向，屋架的垂直支撑及上、下弦横向水平支撑布置在同一柱间。
（5）系杆
没有参及组成空间稳定体的屋架，其上下弦的侧向支承点由系杆来充当，系杆端部最终连接于垂直支撑或上下弦横向水平的节点上。能承受拉力也能承受压力的系杆，截面要大一些，叫刚性系杆；只能承受拉力的，叫柔性系杆。
上弦平面，大型屋面板的肋可起系杆作用，此时一般只在屋脊及两端设三道系杆。当采用檩条时，檩条可代替系杆。
下弦平面内，在跨中或跨中附近设置一或两道系杆，此外，在两端设置系杆。
系杆的布置原则：在垂直支撑的平面内一般设置上下弦系杆；屋脊节点及主要支承节点处需设置刚性系杆，天窗侧柱处及下弦跨中或跨中附近设置柔性系杆；当屋架横向支撑设在端部第二柱间时，则第一柱间所有系杆均应为刚性系杆。
3.设计题
试设计如图所示悬挑在钢筋混凝土墙上的钢桁架(仅B点平面外有侧向支撑点)，图中集中荷载设计值P=50kN，采用双角钢节点板连接型式，钢材Q235，手工焊，焊条E43型。要求：
1．计算各杆件的几何长度；
2．计算各杆件的设计内力及支座反力（忽略自重产生的内力）；
解：1. 杆件的几何长度计算：
各杆件的几何长度如图1。
图1 杆件的几何长度（mm）
2.支座反力和杆件内力计算
① 支座反力：
② 杆件内力如图2。
图2 支座反力和杆件内力图（kN）
第7章 网架结构设计
1.简述网架如何选型。
答：网架选型应根据建筑物的平面形状和尺寸、支承情况、荷载大小、屋面构造、建筑要求、制造和安装方法，以及材料供应等因素综合考虑。按照《网架结构设计及施工规程》JGJ7-91的划分；大跨度为60m以上；中跨度为30-60m，小跨度为30m以下。
平面形状为矩形的周边支撑网架，当其边长比（长边/短边）小于或等于1.5时，宜选用正放或斜放四角锥网架，棋盘形四角锥网架，正放抽空四角锥网架，两向正交斜放或正放网架。对中小跨度，也可选用星形四角锥网架和蜂窝形三角锥网架。
平面形状为矩形的周边支撑网架，当其边长比大于1.5时，宜选用两向正交正放网架，正放四角锥网架或正放抽空四角锥网架。当边长比大于2时，也可用斜放四角锥网架。
平面形状为矩形、多点支撑的网架，可选用正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架，两向正交正放网架。对多点支撑和周边支承相结合的多跨网架还可选用两向正交斜放网架或斜放四角锥网架。
平面形状为圆形、正六边形及接近正六边形且为周边支承网架，可选用三向网架，三角锥网架或抽空三角锥网架。对中小跨度也可选用蜂窝形三角锥网架。
从材料用量来看，当平面接近正方形时，，以斜放四角锥网架最经济，其次是正放四角锥网架和两向正交网架（正放或斜放）。当跨度及荷载均较大时，采用三向网架较经济合理，而且刚度也较大。当平面为矩形时，则以两向正交斜放网架和斜放四角角锥网为经济。
2.简述网架高度及网格尺寸如何初估。
答:周边支承的各类网架高度及网格尺寸可按表7-1选用,符合表中规定时一般可不验算网架的挠度。
表7-1 网架上弦网格数和跨高比
（1）网架高度
网架的高度，一般应使斜腹杆及弦杆的夹角控制在40°-55°之间为宜。
（2）网格尺寸
网格尺寸的大小直接影响网架的经济性，网格尺寸的确定应根据网架高度、柱网尺寸、屋面材料、建筑和构造要求以及施工条件等因素综合考虑。综合国内工程实践经验，对于矩形平面的网架，其上弦网络一般应设计成正方形。网格尺寸要及屋面材料相适应，网架上直接铺设钢筋混凝土板时，网格尺寸一般不超过3m；当屋面采用有檩体系时，檩条长度一般不超过6m。
3.网架屋盖的排水坡度一般为多少？常用的找坡方法有哪些？
答：网架屋盖的排水坡度一般为3%-5%，可采用下列方法找坡：
（a）在上弦节点上加设不同高度的小立柱（图7-1a),当小立柱较高时，须注意小立柱自身的稳定性；
（b）对整个网架起拱（图7-1b)；
（c）采用变高度网架，增大网架跨中高度，使上弦杆形成坡度，下弦杆仍平行于地面，类似梯形桁架。
图7-1 网架屋盖找坡
（a）用小立柱；（b）起拱
4.如何确定焊接空心球节点的外径及壁厚，影响焊接空心球节点受压、受拉承载力的主要因素有哪些？
答：（1）空心球外径D
为便于施焊，球面上相连杆件之间的缝隙a不宜小于10mm（图7-2）。按此要求，空心球外径D可按下式初步估算：D=（d1+2a+d2）/θ
式中: θ——汇交于球节点任意两钢管间的夹角（rad）；
d1，d2——组成θ角的钢管的外径。
图7-2 空心球节点杆件间的缝隙
（2）空心球的壁厚应根据杆件内力由承载力验算公式确定，但不宜小于4mm。空心球外径及壁厚的比值可在D/t=24—45范围内选用，空心球壁厚及钢管最大壁厚的比值宜在1.2—2.0之间。
（3）空心球承载力验算
（a）受压空心球
式中 Nc——受压空心球的轴向压力设计值（N）；
D——空心球外径（mm）；
t——空心球壁厚（mm）；
d——钢管杆件外径（mm）；
ηc——受压空心球加肋承载力提高系数，不加肋ηc=1.0，加肋ηc=1.4。
（b）受拉空心球
式中 Nt——受拉空心球的轴向拉力设计值（N）；
t——空心球壁厚（mm）；
d——钢管杆件外径（mm）；
f——球体钢材强度设计值（N/mm2）
ηt——受拉空心球加肋承载力提高系数，不加肋ηt=1.0，加肋ηt=1.1。
5.简述螺栓球节点的零件构成及各自的作用，如何确定螺栓球的直径大小。
答:（1）螺栓球节点的零件构成及各自的作用：
螺栓球节点由钢球、螺栓、套筒、销钉（或螺钉）和锥头（或封板）等组成（图7-3），球体是锻压或铸造的实心钢球，在钢球中按照网架杆件汇交的角度进行钻孔并车出螺丝扣，适用于连接钢管杆件。
图7-3 螺栓球节点
螺栓球节点的连接构造是先将置有螺栓的锥头或封板焊在钢管杆件的两端，在螺栓的螺杆上套有六角套筒，以销钉或紧固螺钉将螺栓及套筒连在一起。安装时拧动套筒，通过销钉会紧固螺钉带动螺栓转动，将螺栓旋入球体，拧紧为止。
当杆件受压时，压力由零件之间接触面传递，螺栓不受力。杆件受拉时，拉力由螺栓传给钢球，此时套筒不受力。
（2）钢球直径D：
钢球直径D取决于相邻杆件的夹角、螺栓的直径、和螺栓伸入球体的长度等因素（图7-4）。
图7-4 钢球的有关参数
使球体内螺栓不相碰的最小钢球直径D为：
满足套筒接触面要求的杆球直径D为：
式中 D——钢球直径（mm）；
θ——两个螺栓之间的最小夹角（rad）；
d1，d2——螺栓直径（mm），d1>d2；
ξ——螺栓伸入杆球长度及螺栓直径的比值，一般为1.1；
η——套筒外接圆直径誉螺栓直径的比值，一般为1.8。
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