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钢结构基本原理(沈祖炎)课后习题答案完全版.docx
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《钢结构基本原理》(第二版)练习参考解答:第二、五、六、七、八章习题答案第1页共37页第二章2.1如图2-34所示钢材在单向拉伸状态下的应力-应变曲线,请写出弹性阶段和非弹性阶段的? ??关系式。εtgα'=E'εσfyα'α0σfy0αtgα=E图2-34? ??图(a)理想弹性-塑性(b)理想弹性强化解:(1)弹性阶段:tanE?
??非弹性阶段:yf??(应力不随应变的增大而变化)(2)弹性阶段:tanE?
??非弹性阶段:'(
) tan '( )tany
?????2.2如图2-35所示的钢材在单向拉伸状态下的? ??曲线,试验时分别在A、B、C卸载至零,则在三种情况下,卸载前应变?、卸载后残余应变c?及可恢复的弹性应变y?各是多少?2235 /yf
N mm?2270 /cN
mm??0.025F??5
22.06 10 /E
N mm?εσE'Efy0ABCσcεεy图2-35理想化的? ??图解:(1)A点:卸载前应变:.06 10yfE??
? ??卸载后残余应变:0c??可恢复弹性应变:0.00114y
??? ??《钢结构基本原理》(第二版)练习参考解答:第二、五、六、七、八章习题答案第2页共37页(2)B点:卸载前应变:0.025F?
?卸载后残余应变:0.02386ycfE?
?? ??可恢复弹性应变:0.00114y
??? ??(3)C点:卸载前应变:0.025 0.035 0.06'c
? ???卸载后残余应变:0.E??
?? ??可恢复弹性应变:0.00131y
??? ??2.3试述钢材在单轴反复应力作用下,钢材的? ??曲线、钢材疲劳强度与反复应力大小和作用时间之间的关系。答:钢材? ??曲线与反复应力大小和作用时间关系:当构件反复力yf??时,即材料处于弹性阶段时,反复应力作用下钢材材性无变化,不存在残余变形,钢材? ??曲线基本无变化;当yf??时,即材料处于弹塑性阶段,反复应力会引起残余变形,但若加载-卸载连续进行,钢材? ??曲线也基本无变化;若加载-卸载具有一定时间间隔,会使钢材屈服点、极限强度提高,而塑性韧性降低(时效现象)。钢材? ??曲线会相对更高而更短。另外,载一定作用力下,作用时间越快,钢材强度会提高、而变形能力减弱,钢材? ??曲线也会更高而更短。钢材疲劳强度与反复力大小和作用时间关系:反复应力大小对钢材疲劳强度的影响以应力比或应力幅(焊接结构)来量度。一般来说,应力比或应力幅越大,疲劳强度越低;而作用时间越长(指次数多),疲劳强度也越低。2.4试述导致钢材发生脆性破坏的各种原因。答:(1)钢材的化学成分,如碳、硫、磷等有害元素成分过多;(2)钢材生成过程中造成的缺陷,如夹层、偏析等;(3)钢材在加工、使用过程中的各种影响,如时效、冷作硬化以及焊接应力等影响;(4)钢材工作温度影响,可能会引起蓝脆或冷脆;(5)不合理的结构细部设计影响,如应力集中等;(6)结构或构件受力性质,如双向或三向同号应力场;(7)结构或构件所受荷载性质,如受反复动力荷载作用。2.5解释下列名词:(1)延性破坏延性破坏,也叫塑性破坏,破坏前有明显变形,并有较长持续时间,应力超过屈服点fy、并达到抗拉极限强度fu的破坏。(2)损伤累积破坏指随时间增长,由荷载与温度变化,化学和环境作用以及灾害因素等使结构或构件产生损伤并不断积累而导致的破坏。《钢结构基本原理》(第二版)练习参考解答:第二、五、六、七、八章习题答案第3页共37页(3)脆性破坏脆性破坏,也叫脆性断裂,指破坏前无明显变形、无预兆,而平均应力较小(一般小于屈服点fy)的破坏。(4)疲劳破坏指钢材在连续反复荷载作用下,应力水平低于极限强度,甚至低于屈服点的突然破坏。(5)应力腐蚀破坏应力腐蚀破坏,也叫延迟断裂,在腐蚀性介质中,裂纹尖端应力低于正常脆性断裂应力临界值的情况下所造成的破坏。(6)疲劳寿命指结构或构件中在一定恢复荷载作用下所能承受的应力循环次数。2.6一两跨连续梁,在外荷载作用下,截面上A点正应力为21120 /N
mm??,2280 /N
mm???,B点的正应力2120 /N
mm???,22120 /N
mm???,求梁A点与B点的应力比和应力幅是多少?解:(1)A点:应力比:????
????应力幅:2max
min120 80 200 /N
????(2)B点:应力比:????
??应力幅:2max
min20 120 100 /N
?????2.7指出下列符号意义:(1)Q235AF(2)Q345D(3)Q390E(4)Q235D答:(1)Q235AF:屈服强度2235 /yf
N mm?、质量等级A(无冲击功要求)的沸腾钢(碳素结构钢)(2)Q345D:屈服强度2345 /yf
N mm?、质量等级D(要求提供-200C时纵向冲击功34kA
J?)的特殊镇静钢(低合金钢)(3)Q390E:屈服强度2390 /yf
N mm?、质量等级E(要求提供-400C时纵向冲击功27kA
J?)的特殊镇静钢(低合金钢)(4)Q235D:屈服强度2235 /yf
N mm?、质量等级D(要求提供-200C时纵向冲击功27kA
J?)的特殊镇静钢(碳素结构钢)2.8根据钢材下选择原则,请选择下列结构中的钢材牌号:《钢结构基本原理》(第二版)练习参考解答:第二、五、六、七、八章习题答案第4页共37页(1)在北方严寒地区建造厂房露天仓库使用非焊接吊车梁,承受起重量Q&500KN的中级工作制吊车,应选用何种规格钢材品种?(2)一厂房采用焊接钢结构,室内温度为-100C,问选用何种钢材?答:(1)要求钢材具有良好的低温冲击韧性性能、能在低温条件下承受动力荷载作用,可选Q235D、Q345D等;(2)要求满足低温可焊性条件,可选用Q235BZ等。2.9钢材有哪几项主要机械指标?各项指标可用来衡量钢材哪些方面的性能?答:主要机械性能指标:屈服强度yf、极限强度uf以及伸长率5?或10?,其中,屈服强度yf、极限强度uf是强度指标,而伸长率5?或10?是塑性指标。2.10影响钢材发生冷脆的化学元素是哪些?使钢
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钢结构基本原理课程双语教学研究
袁明, 罗媛, 刘小燕
长沙理工大学 土木与建筑学院，湖南 长沙410114
在钢结构基本原理课程教学研究中，通过双语授课的教学实践，从改变双语师资匮乏现状，改进教学方法和手段，完善双语教材和配套课程三方面入手，提出钢结构基础双语教学所面临的问题以及解决方法，为开展土木工程专业课程双语教学提供了参考。
关键词:&&&&&&&&&&
基金项目:面向中外桥梁工程方向本科生的钢结构基本原理双语教学研究与实践(2L1301)
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你可能喜欢导读：中南大学网络教育课程考试复习题及参考答案，钢结构设计原理，1.钢结构计算的两种极限状态是和，3.高强度螺栓预拉力设计值与和有关，6.高强度螺栓预拉力设计值与和有关，9.钢结构的连接方法有、和，13.钢结构设计的基本原则是、、，普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接的传力方式和破坏形式有何不同？14.钢结构有哪，16.焊接残余应力和焊接残余变形是如何产生的？焊接残余应力和焊接残余变形对结构性，抗弯强中南大学网络教育课程考试复习题及参考答案 钢结构设计原理 一、填空题： 1.钢结构计算的两种极限状态是
。 2.提高钢梁整体稳定性的有效途径是
。 3.高强度螺栓预拉力设计值与
有关。 4.钢材的破坏形式有
。 5.焊接组合工字梁，翼缘的局部稳定常采用
的方法来保证，而腹板的局部稳定则常采用
的方法来解决。 6.高强度螺栓预拉力设计值与
有关。 7.角焊缝的计算长度不得小于
，也不得小于
；侧面角焊缝承受静载时，其计算长度不宜大于
。 8.轴心受压构件的稳定系数φ与
有关。 9.钢结构的连接方法有
。 10.影响钢材疲劳的主要因素有
。 11.从形状看，纯弯曲的弯矩图为
，均布荷载的弯矩图为
，跨中央一个集中荷载的弯矩图为
。 12.轴心压杆可能的屈曲形式有
。 13.钢结构设计的基本原则是
。 14.按焊缝和截面形式不同，直角焊缝可分为
等。 15.对于轴心受力构件，型钢截面可分为
；组合截面可分为
。 16.影响钢梁整体稳定的主要因素有
二、问答题： 1.高强度螺栓的8.8级和10.9级代表什么含义？ 2.焊缝可能存在哪些缺陷？ 3.简述钢梁在最大刚度平面内受荷载作用而丧失整体稳定的现象及影响钢梁整体稳定的主要因素。 4.建筑钢材有哪些主要机械性能指标？分别由什么试验确定？ 5.什么是钢材的疲劳？ 6.选用钢材通常应考虑哪些因素？ 7.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？ 8.焊缝的质量级别有几级？各有哪些具体检验要求？ 9.普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接，在抗剪连接中，它们的传力方式和破坏形式有何不同？ 10.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？ 11.轴心压杆有哪些屈曲形式？ 12.压弯构件的局部稳定计算与轴心受压构件有何不同？ 13.在抗剪连接中，普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接的传力方式和破坏形式有何不同？ 14.钢结构有哪些连接方法？各有什么优缺点？ 15.对接焊缝的构造有哪些要求？ 16.焊接残余应力和焊接残余变形是如何产生的？焊接残余应力和焊接残余变形对结构性能有何影响？减少焊接残余应力和焊接残余变形的方法有哪些？ 17.什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？ 18.角焊缝的计算假定是什么？角焊缝有哪些主要构造要求？ 19.螺栓的排列有哪些构造要求？ 20.什么叫钢梁丧失局部稳定？怎样验算组合钢梁翼缘和腹板的局部稳定？
三、计算题： 1.一简支梁跨长为5.5m，在梁上翼缘承受均布静力荷载作用，恒载标准值为10.2kN/m（不包括梁自重），活载标准值为25kN/m，假定梁的受压翼缘有可靠侧向支撑。梁的截面选用I36a轧制型钢，其几何性质为：Wx=875cm，tw=10mm，I / S=30.7cm，自重为59.9kg/m，截面塑性发展系数γ（恒载分项系数?G=1.2，活载分项系数?Q=1.4）
2.已知一两端铰支轴心受压缀板式格构柱，长10.0m，截面由2I32a组成，两肢件之间的距离300cm，如图所示，尺寸单位mm。试求该柱最大长细比。 注：一个I32a的截面面积A = 67cm2，惯性矩Iy =11080cm4，Ix1 = 460cm4
3ｘ=1.05。钢材为Q235，抗弯强度设计值为215N/mm2，抗剪强度设计值为125 N/mm2。试对此梁进行强度验算并指明计算位置。
2b3.试计算下图所示连接中C级螺栓的强度。已知荷载设计值F=45kN，螺栓M20，孔径21.5mm，fv=130N/mm，2bfc=305 N/mm。
4.图示焊接工形截面梁，在腹板上设置一条工厂对接焊缝，梁拼接处承受内力为M=2500kN?m，V=500kN，钢材为Q235钢，焊条为E43型，手工焊，二级质量标准。试验算拼接焊缝强度。 提示：剪力V可假定全部由腹板承担，弯矩按刚度比分配，即Mw?
5.试验算如图所示牛腿与柱连接的对接焊缝的强度。荷载设计值F=220kN。钢材Q235，焊条E43，手工焊，无引弧板，焊缝质量三级。有关强度设计值fcw=215N/mm2，ftw=185N/mm2。（假定剪力全部由腹板上的焊缝承受）
6.图示一柱间支撑与柱的连接节点，支撑杆承受轴心拉力设计值N=300kN，用2L80×6角钢做成，钢材均为Q235钢，焊条为E43型，手工焊。已知ffw=160N/mm2。 ①支撑与节点板采用两侧角焊缝相连（绕角焊），焊脚尺寸见图，试确定焊缝长度。 ②节点板与端板用两条角焊缝相连，试验算该连接焊缝强度。
IwIM。 7.设计如图所示矩形拼接板与板件用普通螺栓连接的平接接头，图中长度单位为mm。已知轴心拉力设计值N=450kN，有关强度设计值fvb=130N/mm,fcb=305N/mm，?=215N/mm。粗制螺栓d=20mm，孔径222d0=21.5mm。
8.图示一用M20普通螺栓的钢板拼接接头，钢材为Q235，?＝215 N/mm2。试计算接头所能承受的最大轴心力设计值Nmax。螺栓M20，孔径21.5mm，fvb=130N/mm2，fcb=305 N/mm2。
9.用轧制工字钢I36a（材料Q235）做成的10m长两端铰接柱，轴心压力的设计值为650kN，在腹板平面承受均布荷载设计值q＝6.24kN/m。试计算此压弯柱在弯矩作用平面内的稳定有无保证？为保证弯矩作用平面外的稳定，需设置几个侧向中间支承点？ 已知：A=76.3cm，Wx＝875cm，ix＝14.4cm，iy＝2.69cm，f＝215N/mm。
10.一两端铰接焊接工字形截面轴心受压柱，翼缘为火焰切割边，截面如图所示。杆长为9m，设计荷载N = 1000kN，钢材为Q235钢。试验算该柱的整体稳定及板件的局部稳定性是否均满足。 已知：f = 215N/mm2，截面对x轴和y轴均为b类截面。 验算公式：整体稳定：N?f ?A局部稳定：翼缘的宽厚比：b1?(10?0.1?)235；腹板的高厚比：h0?(25?0.5?)235 tfytwfy b类截面轴心受压构件的稳定系数 ?fy235 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 80 90 100
0.688 0.681 0.675 0.668 0.661 0.655 0.648 0.641 0.635 0.628 0.621 0.614 0.608 0.601 0.594 0.588 0.581 0.575 0.568 0.561 0.555 0.549 0.542 0.536 0.529 0.523 0.517 0.511 0.505 0.499 11.如图所示为二简支梁截面，其截面面积大小相同，跨度均为12m，跨间无侧向支承点，均布荷载大小亦相同，均作用在梁的上翼缘，钢材为Q235，试比较梁的稳定系数?b，说明何者的稳定性更好。
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