西南大学《钢结构基本原理》复习思考题及答案
钢结构基本原理课后习题答案完全版
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σε-关系式。
tgα'=E'f y0f y 0tgα=E图2-34 σε-图（a ）理想弹性－塑性 （b ）理想弹性强化解：（1）弹性阶段：tan E σεαε==⋅非弹性阶段：y f σ=（应力不随应变的增大而变化）（2）弹性阶段：tan E σεαε==⋅非弹性阶段：'()tan '()tan yyy y f f f E f E σεαεα=+-=+-2.2如图2-35所示的钢材在单向拉伸状态下的σε-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ε、卸载后残余应变c ε及可恢复的弹性应变y ε各是多少？2235/y f N mm = 2270/c N mm σ= 0.025F ε= 522.0610/E N mm =⨯2'1000/E N mm =f y 0σF图2-35 理想化的σε-图解：（1）A 点：卸载前应变：52350.001142.0610yf E ε===⨯卸载后残余应变：0c ε= 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-=（2）B 点：卸载前应变：0.025F εε==卸载后残余应变：0.02386y c f E εε=-= 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-=（3）C 点：卸载前应变：0.0250.0350.06'c y F f E σεε-=-=+= 卸载后残余应变：0.05869c c E σεε=-= 可恢复弹性应变：0.00131y c εεε=-=2.3试述钢材在单轴反复应力作用下，钢材的σε-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σε-曲线与反复应力大小和作用时间关系：当构件反复力y f σ≤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σε-曲线基本无变化；当y f σ>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σε-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）。
钢结构基本原理课后习题答案解析完全版
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σε-关系式.图2-34 σε-图〔a 〕理想弹性－塑性〔b 〕理想弹性强化解：〔1〕弹性阶段：tan E σεαε==⋅非弹性阶段：y f σ=〔应力不随应变的增大而变化〕 〔2〕弹性阶段：tan E σεαε==⋅ 非弹性阶段：'()tan '()tan yyy y f f f E f E σεαεα=+-=+-2.2如图2-35所示的钢材在单向拉伸状态下的σε-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ε、卸载后残余应变c ε及可恢复的弹性应变y ε各是多少？图2-35 理想化的σε-图解：〔1〕A 点：卸载前应变：52350.001142.0610y f Eε===⨯卸载后残余应变：0c ε=可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-=〔2〕B 点： 卸载前应变：0.025F εε== 卸载后残余应变：0.02386y c f Eεε=-=可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-=〔3〕C 点： 卸载前应变：0.0250.0350.06'c yF f E σεε-=-=+=卸载后残余应变：0.05869cc Eσεε=-=可恢复弹性应变：0.00131y c εεε=-=2.3试述钢材在单轴反复应力作用下,钢材的σε-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σε-曲线与反复应力大小和作用时间关系：当构件反复力y f σ≤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σε-曲线基本无变化；当y f σ>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σε-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σε-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σε-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 解释以下名词： 〔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.〔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 σ=,2280/N mm σ=-,B 点的正应力2120/N mm σ=-,22120/N mm σ=-,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：21800.667120σρσ==-=- 应力幅：2max min 12080200/N mm σσσ=-=+= 〔2〕B 点：应力比：12200.167120σρσ=== 应力幅：2max min 20120100/N mm σσσ=-=-+= 2.7指出以下符号意义： <1>Q235AF <2>Q345D <3>Q390E<4>Q235D答：〔1〕Q235AF ：屈服强度2235/y f 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/y f N mm =、质量等级D 〔要求提供-200C 时纵向冲击功34k A J =〕的特殊镇静钢〔低合金钢〕〔3〕Q390E ：屈服强度2390/y f N mm =、质量等级E 〔要求提供-400C 时纵向冲击功27k A J =〕的特殊镇静钢〔低合金钢〕〔4〕Q235D ：屈服强度2235/y f N mm =、质量等级D 〔要求提供-200C 时纵向冲击功27k A J =〕的特殊镇静钢〔碳素结构钢〕2.8根据钢材下选择原则,请选择以下结构中的钢材牌号： 〔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y f 、极限强度u f 以及伸长率5δ或10δ,其中,屈服强度y f 、极限强度u f 是强度指标,而伸长率5δ或10δ是塑性指标.2.10影响钢材发生冷脆的化学元素是哪些？使钢材发生热脆的化学元素是哪些？答：影响钢材发生冷脆的化学元素主要有氮和磷,而使钢材发生热脆的化学元素主要是氧和硫. 第四章 第五章5.1 影响轴心受压稳定极限承载力的初始缺陷有哪些?在钢结构设计中应如何考虑? 5.2 某车间工作平台柱高2.6m,轴心受压,两端铰接.材料用I16,Q235钢,钢材的强度设计值2215/d f N mm =.求轴心受压稳定系数ϕ及其稳定临界荷载. 如改用Q345钢2310/d f N mm =,则各为多少?解答:查P335附表3-6,知I16截面特性,26.57, 1.89,26.11x y i cm i cm A cm ===柱子两端较接,1.0x y μμ==故柱子长细比为1.0260039.665.7x x xli μλ⨯===,2600 1.0137.618.9y y y l i μλ⨯===因为x yλλ<,故对于Q235钢相对长细比为137.61.48λπ===钢柱轧制,/0.8b h ≤.对y 轴查P106表5-4<a>知为不b 类截面. 故由式5-34b 得<或计算137.6λ=,再由附表4-4查得0.354ϕ=>故得到稳定临界荷载为20.35426.1110215198.7crd d N Af kNϕ==⨯⨯⨯=当改用Q365钢时,同理可求得 1.792λ=.由式5-34b 计算得0.257ϕ= <或由166.7λ=,查表得0.257ϕ=>故稳定临界荷载为20.25726.1110310208.0crd d N Af kNϕ==⨯⨯⨯=5.3 图5-25所示为一轴心受压构件,两端铰接,截面形式为十字形.设在弹塑性范围内/E G 值保持常数,问在什么条件下,扭转屈曲临界力低于弯曲屈曲临界力,钢材为Q235.5.4 截面由钢板组成的轴心受压构件,其局部稳定计算公式是按什么准则进行推导得出的.5.5 两端铰接的轴心受压柱,高10m,截面为三块钢板焊接而成,翼缘为剪切边,材料为Q235,强度设计值2205/d f N mm =,承受轴心压力设计值3000kN <包括自重>.如采用图5-26所示的两种截面,计算两种情况下柱是否安全.图5-26 题5.5 解答:截面特性计算: 对a>截面: 对b>截面:整体稳定系数的计算: 钢柱两端铰接,计算长度10000ox oy l l mm==对a>截面:1000040.88244.6ox x x l i λ===1000075.87131.8ox yy l i λ===对b>截面:1000050.08199.7kx x x l i λ===1000094.88105.4ox y yl i λ===根据题意,查P106表5-4<a>,知钢柱对x 轴为b 类截面,对y 轴为c 类截面. 对a>截面: 对x 轴:<或计算40.88λ=,再由附表4-4查得0.896xϕ>对y 轴:<或计算75.87λ=,再由附表4-5查得0.604yϕ>故取该柱的整体稳定系数为0.604ϕ= 对b>截面,同理可求得0.852x ϕ=,0.489y ϕ=,故取该柱截面整体稳定系数为0.489ϕ=整体稳定验算: 对a>截面 0.604240002052971.68 3000 crd d N Af kN kN ϕ==⨯⨯=<不满足.对b>截面0.489240002052405.88 3000 crd N kN kN =⨯⨯=<不满足.5.6 一轴心受压实腹柱,截面见图5-27.求轴心压力设计值.计算长度08x l m =,04y l m =<x轴为强轴>.截面采用焊接组合工字形,翼缘采用I28a 型钢.钢材为Q345,强度设计值2310/d f N mm =.5.7 一轴心受压缀条柱,柱肢采用工字型钢,如图5-28所示.求轴心压力设计值.计算长度030x l m =,015y l m =<x轴为虚轴>,材料为Q235,2205/d f N mm =.图5-28 题5.7 解答:截面及构件几何性质计算截面面积:2286.07172.14A cm =⨯= I40a 单肢惯性矩:41659.9I cm =绕虚轴惯性矩:241102[659.986.07()]522043.32x I cm =⨯+⨯=绕实轴惯性矩:422171443428y I cm =⨯=回转半径:55.07x i cm===15.88y i cm =长细比:300054.4855.07ox x x l i λ===150094.4615.88oy y y l i λ===缀条用L75⨯6,前后两平面缀条总面积2128.79717.594x A cm =⨯=由P111表5-5得：56.85ox λ===构件相对长细比,因ox yλλ<,只需计算yλ:查P106表5-4<a>可知应采用b 类截面：<或计算94.46λ=,再由附表4-4查得0.591ϕ=>故轴的压力设计值为20.591172.14102052085.6crd d N Af kNϕ==⨯⨯⨯=5.8 验算一轴心受压缀板柱.柱肢采用工字型钢,如图5-29所示.已知轴心压力设计值2000N kN =<包括自重>,计算长度020x l m =,010y l m =<x轴为虚轴>,材料为Q235, 2205/d f N mm =,2125/vd f N mm =.图5-29 题5.8 解答:一、整体稳定验算截面及构件几何性质计算:截面面积:2286.07172.14A cm =⨯= I40a 单肢惯性矩:41659.9I cm =绕虚轴惯性矩:241102[659.986.07()]522043.32x I cm =⨯+⨯=绕实轴惯性矩:422171443428y I cm =⨯=回转半径:55.07x i cm===15.88y i cm =长细比:200036.3255.07ox x x l i λ===100062.9715.88oy yy l i λ===缀板采用303001100mm ⨯⨯. 计算知1/6b K K >,由P111表5-5得46.40ox λ===<其中18028.882.77λ==>构件相对长细比: 因ox yλλ<,只需计算yλ:查P106表5-4<a>可知应采用b 类截面<或计算62.97λ=,再由附表4-4查得0.791ϕ=>故20.791172.14102052791.34crd d N Af kNϕ==⨯⨯⨯=,满足.二、局部稳定验算:1>单肢截面板件的局部稳定单肢采用型钢,板件不会发生局部失稳. 2>受压构件单肢自身稳定 单肢回转半径1 2.77i cm=长细比满足：01max 18028.880.50.562.9731.492.77a i λλ===<=⨯=,且满足140λ<故单肢自身稳定满足要求.3>缀板的稳定轴心受压构件的最大剪力:2max172.14102054151685V N ⨯⨯===缀板剪力:14151611002075821100a T V N c ==⨯=缀板弯矩:71415161100 1.14210222a M V N mm ==⨯=⨯缀板厚度满足:11003027.5 40b t mm =≥=,故只作强度验算:故由以上整体稳定验算和局部稳定验算可知,该缀板柱满足要求.5.9 有一拔杆,采用Q235钢,2215/d f N mm =,如图5-30所示,缀条采用斜杆式体系.设考虑起吊物时的动力作用等,应将起重量乘以1.25,并设平面内、外计算长度相等.问60θ=︒时,拔杆最大起重量设计值为多少? 第六章6.1 工字形焊接组合截面简支梁,其上密铺刚性板可以阻止弯曲平面外变形.梁上均布荷载〔包括梁自重〕4/q kN m =,跨中已有一集中荷载090F kN =,现需在距右端4m 处设一集中荷载1F .问根据边缘屈服准则,1F 最大可达多少.设各集中荷载的作用位置距梁顶面为120mm,分布长度为120mm.钢材的设计强度取为2300/N mm .另在所有的已知荷载和所有未知荷载中,都已包含有关荷载的分项系数.图6-34 题6.1解：〔1〕计算截面特性〔2〕计算0F 、1F 两集中力对应截面弯矩令10M M >,则当1147F kN >,使弯矩最大值出现在1F 作用截面. 〔3〕梁截面能承受的最大弯矩令0M M =得：1313.35F kN =；令1M M =得：1271.76F kN = 故可假定在1F 作用截面处达到最大弯矩. 〔4〕a ．弯曲正应力61max 68(244)1033003.22910x x F M W σ+⨯==≤⨯① b.剪应力1F 作用截面处的剪力1111122412449053()2233V F F kN ⎛⎫=⨯⨯-⨯+⨯+=+ ⎪⎝⎭311max925310185800031.33108m x F V S I t τ⎛⎫+⨯⨯ ⎪⎝⎭==≤⨯⨯② c.局部承压应力在右侧支座处：()312244510330081205122120c F σ⎛⎫++⨯⎪⎝⎭=≤⨯+⨯+⨯③ 1F 集中力作用处：()311030081205122120c F σ⨯=≤⨯+⨯+⨯④d.折算应力1F 作用截面右侧处存在很大的弯矩,剪力和局部承压应力,计算腹板与翼缘交界处的分享应力与折算应力.正应力：1400412x x M W σ=⋅剪应力：31111925310121800031.33108x F V S I t τ⎛⎫+⨯⨯ ⎪⎝⎭==⨯⨯局部承压应力：()311081205122120c F σ⨯=⨯+⨯+⨯联立①-⑤解得：1271.76F kN ≤故可知1max 271.76F kN =,并且在1F 作用截面处的弯矩达到最大值.6.2 同上题,仅梁的截面为如图6-35所示.6.3 一卷边Z 形冷弯薄壁型钢,截面规格1606020 2.5⨯⨯⨯,用于屋面檩条,跨度6m.作用于其上的均布荷载垂直于地面, 1.4/q kN m =.设檩条在给定荷载下不会发生整体失稳,按边缘屈服准则作强度计算.所给荷载条件中已包含分项系数.钢材强度设计值取为2210/N mm .6.4 一双轴对称工字形截面构件,一端固定,一端外挑4.0m,沿构件长度无侧向支承,悬挑端部下挂一重载F .若不计构件自重,F 最大值为多少.钢材强度设计值取为2215/N mm .图6-37 题6.4解：〔1〕截面特性计算〔2〕计算弯曲整体稳定系数按《钢结构设计规范》附录B 公式B.1-1计算梁的整体稳定系数 查表B.4,由于荷载作用在形心处,按表格上下翼缘的平均值取值： 截面为双轴对称截面,0b η=则24320235]b b b x y y Ah W f ϕβηλ=⋅⋅ 取0.282' 1.070.9853.333b ϕ=-= 〔3〕F 最大值计算由,,400022x xb b h h M F f I I ϕϕ⋅⨯⨯=≤,解得30.02F kN =. 6.5 一双轴对称工字形截面构件,两端简支,除两端外无侧向支承,跨中作用一集中荷载480F kN =,如以保证构件的整体稳定为控制条件,构件的最大长度l 的上限是多少.设钢材的屈服点为2235/N mm 〔计算本题时不考虑各种分项系数〕.图6-38 题6.5解：依题意,当1113.0l b <时,整体稳定不控制设计,故长度需满足13.04005200 5.2l mm m ≥⨯==.〔1〕截面特性计算 〔2〕整体稳定计算按《钢结构设计规范》附录B 公式B.5-1近似计算梁的整体稳定系数：21.0744000235y yb f λϕ=-⋅①又有 y yl i λ=② 由整体稳定有2b x hM f I ϕ⋅≤⋅,即142b x h Fl I f ϕ⋅≤③ 联立①-③解得：12283l mm ≤ 故可取max 12.28l m =.〔注：严格应假定长度l ,再按《钢结构设计规范》附录B 公式B.1-1计算梁的整体稳定系数,然后验算③式,通过不断迭代,最终求得的长度为所求〕 第七章压弯构件7.1 一压弯构件长15m,两端在截面两主轴方向均为铰接,承受轴心压力1000N kN =,中央截面有集中力150F kN =.构件三分点处有两个平面外支承点〔图7-21〕.钢材强度设计值为2310/N mm .按所给荷载,试设计截面尺寸〔按工字形截面考虑〕.解：选定截面如下图示：图1 工字形截面尺寸下面进行截面验算： 〔1〕截面特性计算 〔2〕截面强度验算36226100010562.510172.3/310/20540 4.4810x M N N mm f N mm A W σ⨯⨯=+=+=<=⨯ 满足.〔3〕弯矩作用平面内稳定验算长细比1500056.3266.2x λ== 按b 类构件查附表4-4,56.368.2==,查得0.761x ϕ=. 弯矩作用平面内无端弯矩但有一个跨中集中荷载作用：371000101.00.2 1.00.20.981.2010 1.1mxEX N N β⨯=-⨯=-⨯=⨯⨯, 取截面塑性发展系数 1.05x γ= 22189.54/310/N mm f N mm =<= ,满足.〔4〕弯矩作用平面外稳定验算 长细比500075.566.2y λ==,按b 类构件查附表4-4, 75.591.5=,查得0.611x ϕ=. 弯矩作用平面外侧向支撑区段,构件段有端弯矩,也有横向荷载作用,且端弯矩产生同向曲率,取 1.0tx β=.弯矩整体稳定系数近似取2275.53451.07 1.070.884400023544000235yyb f λϕ=-⋅=-⨯=,取截面影响系数 1.0η=. 满足.〔5〕局部稳定 a.翼缘：15077.1510.720b t -==<=〔考虑有限塑性发展〕,满足要求. b.腹板腹板最大压应力：3620max6100010562.510610166.6/205406504.4810x h N M N mm A W h σ⨯⨯=+⋅=+⨯=⨯ 腹板最小压应力：3620min6100010562.51061069.2/205406504.4810x h N M N mm A W h σ⨯⨯=-⋅=-⨯=-⨯ 系数max min 0max 166.669.2 1.42166.6σσασ-+===[[061043.6160.52516 1.420.556.32562.614w w h t αλ==<++⨯+⨯+,满足. 由以上验算可知,该截面能满足要求.7.2 在上题的条件中,将横向力F 改为作用在高度10m 处,沿构件轴线方向,且有750mm 偏心距,图7-22,试设计截面尺寸.7.3 一压弯构件的受力支承及截面如图7-23所示〔平面内为两端铰支支承〕.设材料为Q235〔2235/y f N mm =〕,计算其截面强度和弯矩作用平面内的稳定性. 解：〔1〕截面特性计算 〔2〕截面强度验算362268001012010148.9/215/10960 1.5810x M N N mm f N mm A W σ⨯⨯=+=+=<=⨯,满足. 〔3〕弯矩作用平面外的稳定验算 长细比1200070.8169.6x λ==,按b 类构件查附表4-4,70.870.8=,查得0.746x ϕ=. 弯矩作用平面内构件段有有横向荷载作用,也有端弯矩作用且端弯矩产生反向曲率,取： 取截面塑性发展系数 1.05x γ=,22133.6/215/N mm f N mm =<=,满足.故可知,该截面强度和平面内稳定均得到满足.7.4 某压弯缀条式格构构件,截面如图7-24所示,构件平面内外计算长度029.3x l m =,018.2y l m =.已知轴压力〔含自重〕2500N kN =,问可以承受的最大偏心弯矩x M 为多少.设钢材牌号为Q235,N 与x M 均为设计值,钢材强度设计值取2205/N mm . 解：〔1〕截面特性计算63I a ：215459A mm =849.4010x I mm =⨯,741.7010y I mm =⨯,264.6x i mm =,33.2y i mm = 12510L ⨯：2243.73A mm =,最小回转半径min 24.6i mm =格构截面：由于截面无削弱,失稳破坏一般先于强度破坏,故这里不考虑强度破坏的问题. 〔2〕平面内整体稳定 虚轴方向长细比2930032.5901.0ox x x l i λ===换算长细比52.6ox λ== 按b 类构件查附表4-4,查得0.845x ϕ=,取弯矩等效系数 1.0mx β=. 根据平面内整体稳定计算公式有：11'mx xx x x EX M Nf AN W N βϕϕ+≤⎛⎫- ⎪⎝⎭①〔3〕单肢稳定 单肢最大压力：max 21800xM N N =+② 最大受压分肢弯矩平面内长细比：1180054.233.2x λ== 最大受压分肢弯矩平面外长细比：11820073.8246.6y λ==11y x λλ>,按轴心受压构件查附表4-4得稳定系数10.728y ϕ=根据轴心受压构件稳定计算公式：max1y N f Aϕ≤③ <4>缀条稳定由缀条稳定计算公式看出,斜缀条的受力与所求x M 无关,这里不作考虑因此,由①计算得2741x M kN m ≤⋅,由②③计算得1902x M kN m ≤⋅,取1902x M kN m =⋅.第八章 连接的构造与计算 8.1、下图中I32a 牛腿用对接焊缝与柱连接.钢材为Q235钢,焊条为E43型,手工焊,用II 级焊缝的检验质量标准.对接焊缝的抗压强度设计值2215/w f f N mm =,抗剪强度设计值2125/w v f N mm =.已知：I32a 的截面面积267.12A cm =；截面模量3692.2x W cm =,腹板截面面积225.4w A cm =.试求连接部位能承受的外力F 的最大值〔施焊时加引弧板〕.图 牛腿连接示意图解：T V 707.0=,T N 707.0=<1>221125104.25707.0mm N T A V w =⨯==τ<或：2211251095.032707.0mm N T A V w =⨯⨯==τ<2>2222154.141707.0mm NWT A T =+=σ <3> 折算应力〔在顶部中点亦可〕 得：)(1.4263KN T ≤ 〔KNT f T 3wf 33.484 1.10.000488≤≤或〕由T 1、T 2、T 3中取最小值,得T ＝426.1〔KN 〕8.3、有一支托角钢,两边用角焊缝与柱连接〔如图〕.400N KN =,钢材为Q345钢,焊条为E50型,手工焊,2200/w f f N mm =.试确定焊缝厚度.图 支托连接示意图 解：200=w l22.1=f β,f ff f h h A V 6.14282801045=⨯==τmmh f 4.7≥,取mmh f 8=.8.5、如图所示的牛腿用角焊缝与柱连接.钢材为Q235钢,焊条用E43型,手工焊,角焊缝强度设计值2160/w f f N mm =.350T kN=,验算焊缝的受力.图 牛腿角焊缝示意图解：焊缝所受内力为：247.45N kN =,247.45V kN =,49.49M kN m =⋅焊缝有效厚度： 上翼缘最外侧焊缝： 上翼缘与腹板交界处： 折算应力：牛腿角焊缝满足要求.8.6、计算如图所示的工字形截面焊接梁在距支座5m 拼接处的角焊缝.钢材为Q345钢,焊条为E50型,2200/w f f N mm =,200F kN =.问：〔1〕腹板拼接处是否满足要求？ 〔2〕确定翼缘2． 强度计算：(1) 翼缘强度计算：由232007.0)22.14002240(46.1105.1683mm N h fm mN ≤⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⋅设mmh f 10=即2007.1701≤fh ,得：mmf h 5.8≥,取mmf h 10=(2) 腹板连接强度也可直接略去中间段竖焊缝,按下面方法计算：由WM 引起的：29634.2410535.124.137109.543mm N M f y=⨯⨯⨯⨯=σ<两侧有板> 由V 引起：2332.2290051020087.0)4802162(210200mm Nh l V e w Vf y=⨯=⨯⨯+⨯⨯⨯==τ22222003.1212.115)22.13.242.22(mm N mm N <=++,满足强度要求. 8.7、验算如图所示桁架节点焊缝"A"是否满足要求,确定焊缝"B"、"C"的长度.已知焊缝A 的角焊缝10f h mm=,焊缝B 、C 的角焊缝6f h mm=.钢材为Q235B 钢.焊条用E43型,手工焊,2160/w f f N mm =.在不利组合下杆件力为1150N kN =,2489.41N kN =,3230N kN =,414.1N kN =,5250N kN=.图 桁架受力示意图解：〔1〕焊缝A 的受力：〔2〕确定焊缝"B"、"C"的长度： 等边角钢双面焊.焊缝B ：肢背7.0=μ,mm3132********.0102307.0＝＋＝背⨯⨯⨯⨯⨯B l 肢尖3.0=μ,mm36412216067.0102303.0＝＋＝尖⨯⨯⨯⨯⨯B l 焊缝C ：肢背,mm3C 14312216067.0102507.0＝＋＝背⨯⨯⨯⨯⨯l 肢尖,mm3C 6812216067.0102503.0＝＋＝尖⨯⨯⨯⨯⨯l8.9、下图所示为一梁柱连接,100M kN m =⋅,600V kN =.钢材为Q235C 钢.剪力V 由支托承受,焊条用E43型,角焊缝的强度设计值2160/w f f N mm =,端板厚14mm,支托厚20mm.〔1〕求角焊缝"A"的fh .〔2〕弯矩M 由螺栓承受,4.8级螺栓M24,验算螺栓强度.2170/b t f N mm =.图 梁柱连接示意图 解：<1>Nh f 510621602807.0⨯=⨯⨯⨯⨯mmf h 57.921602807.01065=⨯⨯⨯⨯=,取10mm<2>2622222max 1002)3625941(600101002)600500300200100(600⨯⨯++++⨯⨯=⨯++++⨯=M N螺栓强度满足要求.8.10、确定如图所示A 级螺栓连接中的力F 值.螺栓M20,250N kN =,钢板采用Q235B,厚度为t=10mm,螺栓材料为45号钢〔8.8级〕,2320/b v f N mm =,2405/b c f N mm =.图 螺栓连接示意图解：(1) 抗剪： <2> 承压：<3> 净截面：NF F 33003102.668];21510)5.203200[(1210⨯=⨯⨯⨯-=〔后线〕 NF 3'3109.55621510)5.202300(⨯=⨯⨯⨯-= 〔前线〕NF 3''3104.31621510)55.204414.130240(⨯=⨯⨯⨯-⨯⨯+⨯=〔折线〕最终取KN F 9.556≤8.12、如图所示的螺栓连接采用45号钢,A 级8.8级螺栓,直径16d mm =,2320/b v f N mm =,2405/b c f N mm =.钢板为Q235钢,钢板厚度12mm,抗拉强度设计值2215/f N mm =.求此连接能承受的max F 值.图 螺栓连接示意图 解：<1> 抗剪：23110132320261210F Nπ=⨯⨯⨯=⨯<2> 承压：32202013405210610F N=⨯⨯⨯=⨯<3> 净截面：NF 3310111220)5.61320(215⨯=⨯-⨯=选用KNF 1112max =若用M16替M20,则：选用1163KN. 8.13、8.14、下图梁的拼接用高强度螺栓承压型连接,F=200kN,构造如下图所示,高强度螺栓的钢材为10.9级,梁的钢板用Q235B,螺栓M20,梁连接处的接触面采用喷砂处理,螺栓的强度设计值2310/b v f N mm =,2470/b c f N mm =.〔1〕确定翼缘接头处螺栓数目和连接板尺寸； 〔2〕验算腹板拼接螺栓是否满足要求. 图 梁拼接示意图解：KN A V 200=,mKN A M ⋅=2200腹板mKN W M ⋅=5.516,翼缘mKN f M ⋅=5.1683(1) 计算翼缘连接：KNm y N 115346.15.1683==取M20,P n N f b v μ⨯=9.045.0=μKNP 155= 〔查表〕i 〕摩擦型：NN b v 3310775.621015545.09.0⨯=⨯⨯⨯=承压型：KNNb vbvf d N 39.9797389310420422==⨯⨯==ππ〔注：新规范取此值,但荷载性质同普通螺栓〕 按KNb v N 6.81775.623.1(3.1＝摩擦）＝⨯, 取KNb v N 6.81=单面连接：5.151.11.146.811.111531.1=⨯=⨯=⨯=bv y f N N n ,取M20,16个,布置情况如下图所示：ii 〕净截面：〔注：按平列166=σ；按错列第一排7.153=σ〕(2) 抗剪〔腹板〕连接：KN A V 200=,mKN m KN W M ⋅=⨯+=5.53409.02005.516KN 6.81<,满足.8.15、下图所示为屋架与柱的连接节点.钢材为Q235B,焊条用E43型,手工焊.C 级普通螺栓用Q235BF 钢.已知：2160/w f f N mm =,2170/b t f N mm =.〔1〕验算角焊缝A 的强度,确定角焊缝B 、C 、D 的最小长度,焊缝厚度10f h mm=.〔2〕验算连接于钢柱的普通螺栓强度,假定螺栓不受剪力〔即连接处竖向力由支托承受〕.螺栓直径为24mm. 图 屋架节点示意图解：<1> 验算承托两侧焊缝：KN KNV 15.318707.0450=⨯=1606.2067.01021103181502=>=⨯⨯⨯=wf f f mm N τ 不满足.用三面围焊,承托宽度为150mm .221608.1227.010)1502110(318150mm N f mm N w f f =<=⨯⨯+⨯=τ,满足.<2> 斜杆肢背焊缝验算,焊缝C 〔肢尖焊缝不必计算〕 注：此处按构造焊缝厚度不得大于mm mm6.982.1=⨯,略超出.(3) 水平杆肢背,焊缝D(4) 焊缝A ： (5) 螺栓验算：先设拉力和M 作用下螺栓全部受拉,绕螺栓群形心转动.说明螺栓不是全部受拉,另行假设绕顶排螺栓转动： 查表得： 所以max bt N N <,满足强度要求.。
钢结构设计原理课后思考题答案
1.钢结构对钢材性能有哪些要求？答：较高的强度，较好的变形能力，良好的工艺性能。
2.钢材的塑性破坏和脆性破坏有何区别？答：塑性破坏是由于变形过大，超过了材料或构件可能的应变能力而产生的，而且仅在构件的应力达到了钢材的抗拉轻度 fu 后才发生。
破坏前构件产生较大的塑性变形，断裂后的端口呈纤维状，色泽发暗。
在塑性破坏前，构件发生较大的塑性变形，且变形持续的时间较长，容易及时被发现而采取补救措施，不致引起严重后果。
另外，塑性变形后出现内力重分布，使结构中原先受力不等的部分应力趋于均匀，因而提高了结构的承载能力。
脆性破坏前塑性变形很小，甚至没有塑性变形，计算应力可能小于钢才的屈服点 fy，断裂从应力集中处开始。
冶金和机械加工过程中产生的缺陷，特别是缺口和裂纹，常是断裂的发源地。
破坏前没有任何预兆，无法及时察觉和采取补救措施，而且个别构件的断裂常会引起整体结构塌毁，后果严重，损失较大。
3.刚才有哪几项主要性能，分别可用什么指标来衡量？答：屈服点 fy，抗拉强度 fy，伸长率δ，冷弯性能，冲击韧性4.影响钢材性能的主要性能有哪些？答：化学成分的影响。
冶炼、浇注、轧制过程及热处理的影响。
钢材的硬化。
温度的影响。
应力集中的影响。
重复荷载作用的影响。
5.简述化学元素对钢材性能有哪些影响？答;碳直接影响钢材的强度、塑性、韧性和可焊性等。
硫和磷降低钢材的塑性。
韧性。
可焊性和疲劳强度。
氧使钢热脆，氮使钢冷脆。
硅和锰是脱氧剂，使钢材的强度提高。
钒和钛是提高钢的强度和抗腐蚀性又不显著降低钢的塑性。
铜能提高钢的强度和抗腐蚀性能，但对可焊性不利。
6.什么是冷作硬化和时效硬化？答：钢材受荷超过弹性范围以后，若重复地卸载加载，将使钢材弹性极限提高，塑性降低，这种现象称为钢材的应变硬化或冷作硬化。
轧制钢材放置一段时间后，强度提高，塑性降低，称为时效硬化。
7 简述温度对钢材的主要性能有哪些影响？答：温度升高，钢材强度降低，应变增大，反之温度降低，钢材强度会略有增加，塑性和韧性却会降低而变脆。
钢结构基本原理课后习题与答案完全版电子教案
钢结构基本原理课后习题与答案完全版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σε-关系式。
tgα'=E'f y 0f y 0tgα=E图2-34 σε-图（a ）理想弹性－塑性 （b ）理想弹性强化解：（1）弹性阶段：tan E σεαε==⋅非弹性阶段：y f σ=（应力不随应变的增大而变化）（2）弹性阶段：tan E σεαε==⋅非弹性阶段：'()tan '()tan yyy y f f f E f E σεαεα=+-=+-2.2如图2-35所示的钢材在单向拉伸状态下的σε-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ε、卸载后残余应变c ε及可恢复的弹性应变y ε各是多少？2235/y f N mm = 2270/c N mm σ= 0.025F ε= 522.0610/E N mm =⨯2'1000/E N mm =f y 0σF图2-35 理想化的σε-图解：（1）A 点：卸载前应变：52350.001142.0610y f E ε===⨯卸载后残余应变：0c ε= 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-=（2）B 点：卸载前应变：0.025F εε== 卸载后残余应变：0.02386y c f E εε=-= 可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-=（3）C 点：卸载前应变：0.0250.0350.06'c y F f E σεε-=-=+= 卸载后残余应变：0.05869c c E σεε=-=可恢复弹性应变：0.00131y c εεε=-=2.3试述钢材在单轴反复应力作用下，钢材的σε-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σε-曲线与反复应力大小和作用时间关系：当构件反复力y f σ≤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σε-曲线基本无变化；当y f σ>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σε-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）。
西南交1112考试批次《结构设计原理（钢结构）》复习题及参考答案
西南交1112考试批次《结构设计原理（钢结构）》复习题及参考答案结构设计原理（钢结构）第1次作业本次作业是本门课程本学期的第1次作业，注释如下：⼀、单项选择题(只有⼀个选项正确，共15道⼩题)1. 下列情况中，属于正常使⽤极限状态的情况是(A) 强度破坏(B) 丧失稳定(C) 连接破坏(D) 动荷载作⽤下过⼤的振动正确答案：D解答参考：2. 钢材作为设计依据的强度指标是(A) ⽐例极限fp(B) 弹性极限fe(C) 屈服强度fy(D) 极限强度fu正确答案：C解答参考：3. 需要进⾏疲劳计算条件是：直接承受动⼒荷载重复作⽤的应⼒循环次数 n ⼤于或等于(A) 5×104(B) 2×104(C) 5×105(D) 5×106正确答案：A解答参考：4. 焊接部位的应⼒幅计算公式为(A)正确答案：B 解答参考：5. 应⼒循环特征值（应⼒⽐）ρ=σmin /σmax将影响钢材的疲劳强度。
在其它条件完全相同情况下，下列疲劳强度最低的是(A) 对称循环ρ=-1(B) 应⼒循环特征值ρ=+1(C) 脉冲循环ρ=0(D) 以压为主的应⼒循环正确答案：A解答参考：6. 与侧焊缝相⽐，端焊缝的(A) 疲劳强度更⾼(B) 静⼒强度更⾼(C) 塑性更好(D) 韧性更好正确答案：B解答参考：7. 钢材的屈强⽐是指(A) ⽐例极限与极限强度的⽐值(B) 弹性极限与极限强度的⽐值(C) 屈服强度与极限强度的⽐值(D) 极限强度与⽐例极限的⽐值正确答案：C解答参考：8. 钢材因反复荷载作⽤⽽发⽣的破坏称为(A) 塑性破坏(B) 疲劳破坏(C) 脆性断裂(D) 反复破坏正确答案：B，这是因为侧焊缝过长(A) 不经济(B) 弧坑处应⼒集中相互影响⼤(C) 计算结果不可靠(D) 不便于施⼯正确答案：C解答参考：10. 下列施焊⽅位中，操作最困难、焊缝质量最不容易保证的施焊⽅位是(A) 平焊(B) ⽴焊(C) 横焊(D) 仰焊正确答案：D解答参考：11. 有⼀由两不等肢⾓钢短肢连接组成的T形截⾯轴⼼受⼒构件，与节点板焊接连接，则肢背、肢尖内⼒分配系数K1、K2为(A)(B)(C)(D)正确答案：A解答参考：12. 轴⼼受⼒构件⽤侧焊缝连接，侧焊缝有效截⾯上的剪应⼒沿焊缝长度⽅向的分布是(A) 两头⼤中间⼩(B) 两头⼩中间⼤(C) 均匀分布(D) 直线分布正确答案：A解答参考：13. 焊接残余应⼒不影响钢构件的(A) 疲劳强度(B) 静⼒强度(C) 整体稳定解答参考：14.将下图（a）改为（b）是为了防⽌螺栓连接的(A) 栓杆被剪坏(B) 杆与孔的挤压破坏(C) 被连构件端部被剪坏(D) 杆受弯破坏正确答案：D解答参考：15. 规范规定普通螺栓抗拉强度设计值只取螺栓钢材抗拉强度设计值的 0.8 倍，是因为(A) 偏安全考虑(B) 考虑实际作⽤时可能有偏⼼的影响(C) 撬⼒的不利影响(D) 上述A、B、C正确答案：C解答参考：结构设计原理（钢结构）第2次作业本次作业是本门课程本学期的第2次作业，注释如下：⼀、单项选择题(只有⼀个选项正确，共20道⼩题)1. 受剪栓钉连接中，就栓钉杆本⾝⽽⾔，不存在疲劳问题的连接是(A) 普通螺栓(B) 铆钉连接(C) 承压型⾼强度螺栓(D) 受剪摩擦型⾼强度螺栓正确答案：D解答参考：2.(A) 螺栓材料不均匀性的折减系数(B) 超张拉系数(C) 附加安全系数(D) 考虑拧紧螺栓时扭矩产⽣的剪⼒的不利影响3. 以被连板件间之间的静⼒摩擦⼒作为其极限值的连接是(A) 普通螺栓连接(B) 铆钉连接(C) 摩擦型⾼强度螺栓连接(D) 承压型⾼强度螺栓连接正确答案：C解答参考：4. ⽤螺栓连接的轴⼼受⼒构件，除了要验算净截⾯强度外，还要进⾏⽑截⾯强度验算的连接螺栓连接是(A) 普通粗制螺栓连接(B) 普通精制螺栓连接(C) 摩擦型⾼强度螺栓连接(D) 承压型⾼强度螺栓连接正确答案：C解答参考：5. 提⾼轴⼼受压构件的钢号，能显著提⾼构件的(A) 静⼒强度(B) 整体稳定(C) 局部稳定(D) 刚度正确答案：A解答参考：6. 钢结构规范关于轴⼼受压钢构件整体稳定的柱⼦曲线（φ-λ关系曲线）有多条的根本原因是考虑了(A) 材料⾮弹性(B) 构件的初弯曲(C) 残余应⼒的影响(D) 材料⾮均匀正确答案：C解答参考：7. ⼯字形截⾯轴⼼受压钢构件局部稳定的验算⽅法是(A) 和整体稳定⼀样验算应⼒(B) 验算宽厚⽐，且认为是“细长柱”(C) 验算宽厚⽐，且认为是“粗短柱”(D) 验算刚度8.(A) 绕x轴的长细⽐λx(B) 绕y轴的长细⽐λy(C)(D)正确答案：D解答参考：9. 采⽤格构式轴⼼受压构件，可以显著提⾼(A) 构件的强度(B) 构件绕虚轴的刚度(C) 构件绕实轴的刚度(D) 构件的局部稳定正确答案：B解答参考：10.宽⼤截⾯轴⼼受压钢构件腹板局部稳定的处理⽅法：当构件的强度、整体稳定、刚度绰绰有余时，应采⽤(A) 增加腹板厚度以满⾜宽厚⽐要求(B) 设置纵向加劲肋(C) 任凭腹板局部失稳(D) 设置纵向加劲肋、横向加劲肋和短加劲肋正确答案：C解答参考：11. 焊接组合梁翼缘的局部稳定保证通常是(A) 验算宽厚⽐（增加翼缘厚度）(B) 设置横向加劲肋(C) 设置纵向加劲肋(D) 设置短加劲肋正确答案：A(A) 弯矩作⽤(B) 弯矩和剪⼒共同作⽤(C) 拉⼒作⽤(D) 剪⼒作⽤正确答案：D解答参考：13. 直接承受动⼒荷载的端焊缝强度提⾼系数为=1.0(A) βf(B) β=1.22f=1.05(C) βf=1.15(D) βf正确答案：A解答参考：14. 吊车钢梁在设计荷载作⽤下应按哪个应⼒阶段设计计算(A) 弹性阶段(B) 弹塑性阶段(C) 全塑性阶段(D) 强化阶段正确答案：A解答参考：15. ⼯字形组合截⾯吊车钢梁在进⾏抗弯强度计算时，截⾯塑性部分发展系数取值为(A) γx =γy=1.0y=1.2(C) γx =1.15, γy=1.2(D) γx =1.05, γy=1.15正确答案：A解答参考：16. 下列截⾯中，抗扭刚度最⼤的截⾯形式是(A) ⼯字形截⾯(B) T形截⾯(C) H形截⾯(D) 箱形截⾯正确答案：D解答参考：17. （静⼒荷载作⽤下）⼯字形截⾯梁的截⾯部分塑性发展系数为(A) rx =1.0,ry=1.0(B) rx =1.05,ry=1.2(C) rx =1.2,ry=1.05(D) r=1.05正确答案：B解答参考：18. 格构式构件应该⽤在当⽤实腹式时(A) 强度有余但刚度不⾜的情况(B) 强度不⾜但刚度有余的情况(C) 强度不⾜刚度也不⾜的情况(D) 强度有余刚度也有余的情况正确答案：A解答参考：19. 轴⼼受压钢构件（如⼯字形截⾯）翼缘和腹板的宽厚⽐验算时，公式中的长细⽐取截⾯两主轴⽅向较⼤者是因为(A) 这样更为安全(B) 这样更为经济(C) 这样更容易通过(D) 材料⼒学公式中总体稳定由较⼤长细⽐⽅向控制正确答案：D解答参考：20. 在其它条件相同情况下，简⽀钢梁在下列哪种受⼒情况下对应的临界弯矩值最低(A) 全跨匀布荷载(B) 跨中⼀集中荷载(C) 纯弯曲(D) 任意荷载正确答案：C解答参考：结构设计原理（钢结构）第3次作业本次作业是本门课程本学期的第3次作业，注释如下：⼀、单项选择题(只有⼀个选项正确，共15道⼩题)1. 某轴⼼受压钢构件绕x轴和绕y轴属于同⼀条的柱⼦曲线（即ф-λ关系曲线或表格），则，两轴等稳定的条件是(A)(B)(C)(D)2. 钢材蓝脆现象发⽣的温度⼤约是(A) 2000C(B) 2500C(C) 3000C(D) 3500C正确答案：B解答参考：3. 钢构件的受剪连接中栓钉类型不同，孔洞对构件强度削弱的程度不同。
《钢结构原理》上册(第二版)复习资料附答案
1什么是疲劳断裂它的特点如何简述其破坏过程概念:疲劳断裂是微观裂缝在连续重复荷载作用下不断扩展直至断裂的脆性破坏特点：出现疲劳断裂时，截面上的应力低于材料的抗拉强度，甚至低于屈服强度。
同时，疲劳破坏属于脆性破坏，塑形变形很小，是一种无明显变形的突然破坏，危险性较大过程：分为三个阶段裂纹的形成裂纹缓慢扩展最后迅速断裂疲劳破坏的构件断口上面一部分呈现半椭圆形光滑区，其余部分则为粗糙区，微观裂纹随着应力的连续重复作用而扩展，裂纹两边的材料时而相互挤压时而分离，形成光滑区；裂纹的扩展使截面愈益被削弱，至截面残余部分不足以抵抗破坏时，构件突然断裂，因有撕裂作用而形成粗糙区2什么情况下会产生应力集中，应力集中对材料有何影响当截面完整性遭到破坏，如有裂纹空洞刻槽，凹角时以及截面的厚度或宽度突然改变时，构件中的应力分布将变得很不均匀，在缺陷或洁面变化处附近，会出现应力线曲折密集，出现高峰应力的现象即应力集中影响：在应力高峰出会产生双向或三向的应力，此应力状态会使材料沿力作用方向塑性变形的发展受到很大的约束，材料容易脆性变形3什么是冷工硬化（应变硬化）时效硬化冷工硬化：经冷拉冷弯冲孔机械剪切等冷加工使钢材产生很大塑性变形，产生塑性变形后的钢材再重新加荷时会提高屈服强度，同时降低塑性和韧性时效硬化：指钢材仅随时间的增长而变脆$4什么是梁的内力重分布如何进行塑性设计超静定梁的截面出现塑性铰后，仍能继续承载，随着荷载的增大，塑性铰发生塑形转动，结构内力重新分布，是其他截面相继出现塑性铰，直至形成机构，这一过程成为梁的内力重分布塑形设计只用于不直接承受动力荷载的固端梁和连续梁，是利用内力塑性重分布，充分发挥材料的潜力，塑性铰弯矩按材料理想弹塑性确定，忽略刚才应变硬化的影响，且需满足（1）梁的弯曲强度M x 《W肉nxf (2)售完构件的剪切强度V《h w t w f w5截面塑性发展系数的意义是什么试举例说明其应用条件意义：用来表证截面索允许的塑性发展程度应用条件：（1）需计算疲劳的梁取(2)承受动力作用时取(3)压弯构件受压翼缘的自由外伸宽度与其厚度之比6影响轴心受压杆件的稳定系数ψ的因素长细比、截面形式、加工条件、初弯曲、残余应力7影响梁整体稳定性的因素有哪些提高梁稳定性措施有哪些梁的侧向弯曲刚度、扭转刚度、翘曲刚度、梁的跨长措施：1。
钢结构原理复习思考题.doc
钢结构原理复习思考题.doc1、《钢结构设计原理》复习思索题2021.5.27修改第1章绪论1.钢结构与其它材料的结构相比，具有哪些特点？1)钢材强度高，结构重量轻2〕材质匀称，且塑性韧性好3)良好的加工性能和焊接性能4〕密封性好5〕钢材的可重复使用性6〕钢材耐热但不耐火7〕耐腐蚀性差8〕钢结构的低温冷脆倾向2.依据钢结构特点，钢结构有哪些合适的应用范围？1〕大跨结构2〕工业厂房3〕受动力荷载影响的结构4〕多层和高层建筑5〕高耸结构6〕可拆卸的结构7〕容器和其他构筑物8〕轻型钢结构9〕钢和混凝土的组合结构〔要和上面的钢结构特点联系起来〕3.我国《钢结构设计规范》规定钢结构采纳什么设计方法？具体的准则是什么？设计方法主要以概率极限状态设计法为主，对于钢结构的疲惫验算，以及储液罐和压力容器等结构，则依旧沿用以2、阅历为主的容许应力设计法具体的准则:结构在规定的设计使用年限内应满足的功能：⑴在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用；⑵在正常使用时具有良好的工作性能；⑶在正常维护下具有良好的耐久性；⑷在设计规定的偶然事件发生时〔后〕，仍能保持整体稳定性。
可靠性：结构在规定的时间〔设计基准期，一般为50年〕内，在规定的条件〔正常设计、正常施工、正常使用和正常维护〕下，完成预定功能的能力。
可靠度：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的的概率。
是度量结构可靠性的指标。
可靠度指标β:β可以作为衡量结构可靠度的一个数量指标，只要求出就β可获得对应的失效概率。
两种极限状态指的是什么？其内容有哪些？指的是承载能力极限状态和正常使用极限状态，其中承载能力极限状态包括构件和连接的强度3、破坏、疲惫破坏和因过度变形而不适于继续承载、结构和构件丧失稳定、结构转变为机动体系和结构倾覆，正常使用极限状态包括影响结构、构件和非结构构件正常使用或外观的变形、影响正常使用的振动、影响正常使用或耐久性能的局部破坏〔包括组合结构中混凝土裂缝〕4.分项系数设计准则的公式中，各符号的意义是什么？两种极限状态设计时对各物理量的代表值有什么要求？γo——结构重要性系数，不应小于：1.1〔安全等级一级或使用年限100年〕,1.0〔50年〕,0.9〔5年〕，0.95〔25年〕γG——永久荷载分项系数当其效应对结构不利时--对可变荷载效应掌握的组合，应取 1.2;--对永久荷载效应掌握的组合，应取1.35;当其效应对结构有利时--一般状况下应取1.0；--对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，应取4、0.9。
钢结构基本原理课后习题解答.pptx
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西南大学《钢结构设计》复习思考题及答案
（0759）《钢结构设计》思考题一、判断题1. 目前钢结构设计所采用的设计方法，只考虑结构的一个部件，一个截面或者一个局部区域的可靠度，还没有考虑整个结构体系的可靠度。
（ ）2. 钢结构在扎制时使金属晶粒变细，也能使气泡、裂纹压合。
薄板辊扎次数多，其性能优于厚板。
（ ）3. 钢材缺口韧性值受温度影响，当温度低于某值时缺口韧性值将急剧升高。
（ ）4. 钢结构设计除疲劳计算外，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数设计表达式进行计算。
（ ）5. 合理的结构设计应使可靠和经济获得最优平衡，使失效概率小到人们可以接受程度。
（ ）6. 冷加工硬化，使钢材强度提高，塑性和韧性下降，所以普通钢结构中常用冷加工硬化来提高钢材强度。
（ ）7. 在焊接结构中，对焊缝质量等级为3级、2级焊缝必须在结构设计图纸上注明，1级可以不在结构设计图纸中注明。
（ ）8. 高强度螺栓在潮湿或淋雨状态下进行拼装，不会影响连接的承载力，故不必采取防潮和避雨措施。
（ ）9. 无对称轴截面的轴心受压构件，失稳形式是弯扭失稳。
（ ）10. 由于稳定问题是构件整体的问题，截面局部削弱对它的影响较小，所以稳定计算中均采用毛截面几何特征。
（ ）11. 轴心受力构件的柱子曲线是指轴心受压杆失稳时的临界应力cr σ与压杆长细比λ之间的关系曲线。
（ ）12. 格构式轴心受压构件绕虚轴稳定临界力比长细比λ相同的实腹式轴心受压构件低。
原因是剪切变形大，剪力造成的附加绕曲影响不能忽略。
（ ）13. 在主平面内受弯的实腹构件，其抗弯强度计算是以截面弹性核心几乎完全消失，出现塑性铰时来建立的计算公式。
（ ）14. 具有中等和较大侧向无支承长度的钢结构组合梁，截面选用是由抗弯强度控制设计，而不是整体稳定控制设计。
（ ）15. 在焊接连接中，角焊缝的焊脚尺寸f h 愈大，连接的承载力就愈高（ ）。
16. 在格构式柱中，缀条可能受拉，也可能受压，所以缀条应按拉杆来进行设计。
(0763)《钢结构基本原理》复习思考题答案
（0763）《钢结构基本原理》复习思考题答案一、名词解释1、钢结构答：由钢板、热轧型钢、冷加工成型的薄壁型钢以及钢索制成的工程结构。
2、钢材的脆性破坏答：脆性破坏是指钢材受荷后，在塑性变形很小或根本没有塑性变形的情况下产生突然的迅速断裂。
3、梁答：承受横向荷载的实腹式受弯构件 4、桁架答：承受横向荷载的格构式受弯构件 5、支承加劲肋答：承受固定集中荷载或者支座反力的横向加劲肋。
6、压弯构件弯矩作用平面外的失稳。
答：压弯构件弯矩作用在构件截面的弱轴平面内，使构件绕强轴受弯，构件失稳时只发生在弯矩作用平面内的弯曲变形，称为弯矩作用平面内丧失稳定性。
7、压弯构件弯矩作用平面内的失稳。
答：压弯构件弯矩作用在构件截面的弱轴平面内，使构件绕强轴受弯，当荷载增加到一定大小时，若构件突然发生弯矩作用平面外的弯曲和扭转变形而丧失了承载能力，这种现象称为构件在弯矩作用平面外丧失稳定性。
8、承受轴心拉力或压力与弯矩共同作用的构件。
二、填空题1、标准值；2、除以；3、冷弯性能；4、塑性应变能力；5、极限抗拉强度，碳；6、焊缝连接、螺栓连接，铆钉连接； 7、正面角焊缝 、侧面角焊缝 、斜面角焊缝；8、1，2； 9、1，3； 10、较大焊件厚度； 11、min 2.1t ，max5.1t ； 12、 {}mm h f 40,8max ； 13、强度； 14、i l /0； 15、稳定； 16、、稳定；17、横向加劲肋； 18、扭转屈曲； 19、残余应力，残余应力； 20、计及扭转效应； 21、换算长细比； 22、好； 23、双向受弯；24、横向加劲肋；25、抗弯强度； 26、强度 、弯矩平面内的整体稳定性、单肢稳定性 、 刚度；27、换算长细比；28、弯扭。
29、3y ，4y '； 三、选择题1-5 A ACBC 6-10 DCDCA 11-15 ABBCA 16-20 DDCCC 21-25 BDCDA 26-30 CACCA 31-35 ABBBB 36-40 AADDB 41-45 ACADD 46-50 BCBDA 51-55 DCDDB 56-60 BACCD四、简答题1、答：优点：⑴钢结构强度高，强重比大、塑性好、韧性好；⑵材质均匀，几乎完全符合我们学过的力学假定； ⑶制作简便，施工工期短。
【西大2017版】[0763]《钢结构基本原理》网上作业及课程考试复习资料(有答案]
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[0763]《钢结构基本原理》四、问答题[论述题]1.钢结构具有哪些特点？2.钢结构的合理应用范围是什么？3.钢结构对材料性能有哪些要求？4.钢材的主要机械性能指标是什么？各由什么试验得到？5.影响钢材性能的主要因素是什么？6.选用钢材通常应考虑哪些因素？7.钢结构有哪些连接方法？各有什么优缺点？8.焊缝可能存在的缺陷有哪些？9.焊缝的质量级别有几级？各有哪些具体检验要求？10.对接焊缝的构造要求有哪些？11.普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接，在抗剪连接中，它们的传力和破坏形式有何不同？12.普通螺栓抗剪连接中，有可能出现哪几种破坏形式？具体设计时，哪些破坏形式是通过计算来防止的？哪些是通过构造措施来防止的？如何防止？13.高强度螺栓的8.8级和10.9级代表什么含义？14.轴心压杆有哪些屈曲形式？15.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？16.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？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？18.什么叫钢梁丧失局部稳定？19.压弯构件的整体稳定计算与轴心受压构件有何不同？20.压弯构件的局部稳定计算与轴心受压构件有何不同？参考答案：1.钢结构具有哪些特点？答：钢结构具有的特点：1钢材强度高，结构重量轻2钢材内部组织比较均匀，有良好的塑性和韧性3钢结构装配化程度高，施工周期短4钢材能制造密闭性要求较高的结构5钢结构耐热，但不耐火6钢结构易锈蚀，维护费用大。
2.钢结构的合理应用范围是什么？答：钢结构的合理应用范围：1重型厂房结构2大跨度房屋的屋盖结构3高层及多层建筑4轻型钢结构5塔桅结构6板壳结构7桥梁结构8移动式结构3.钢结构对材料性能有哪些要求？答：钢结构对材料性能的要求：1较高的抗拉强度fu和屈服点fy2较好的塑性、韧性及耐疲劳性能3良好的加工性能4.钢材的主要机械性能指标是什么？各由什么试验得到？答：钢材的主要机械性能指标是屈服点、抗拉强度、伸长率、冲击韧性、冷弯性能。
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（0763）《钢结构基本原理》复习思考题一、名词解释1、钢结构2、钢材的脆性破坏3、梁4、桁架5、支承加劲肋6、压弯构件弯矩作用平面外的失稳。
7、压弯构件弯矩作用平面内的失稳。
8、拉弯和压弯构件二、填空题1. 在计算结构或构件的刚度时，应该采用荷载的 。
2. 钢结构设计规范中，钢材的强度设计值是材料强度的标准值 抗力分项 系数。
3. 鉴定钢材在弯曲状态下的塑性应变能力和钢材质量的综合指标是 。
4. 冷弯实验是判别钢材在弯曲状态下的 和钢材质量的综合指标。
5. 承重结构的钢材应具有 、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有 含量的合格保证。
6. 钢结构的连接方式可分为 、 和 。
7. 角焊缝按受力的方向可分为 、 和 。
8. 按焊缝质量检验标准，对外观缺陷及内部探伤都要检验的是 级和 级焊缝。
9. 在加引弧板施焊的情况下，所有受压、受剪的对接焊缝，以及受拉的 和2级焊缝，均与母材等强，不用计算；只有受拉的 焊缝才需计算。
10. 角焊缝中的最小焊脚尺寸t h f 5.1min ,=，其中t 为 。
11.角焊缝的焊脚尺寸不宜大于 ， 也不得小于 。
12.角焊缝最小计算长度为 。
13.轴心受拉构件计算的内容有 和刚度。
14.构件的长细比是指 之比（用符号表示）。
15. 轴心受拉构件与轴心受压构件相比，轴心受拉构件设计时不需要验算构件的 。
16. 轴心受压构件，应进行强度、刚度和 的验算。
17. 当实腹式柱腹板计算高度y w f t h /23580/0>时，应采 加强，其间距不得大于03h 。
18. 双轴对称截面的理想轴心压杆，有弯曲屈曲和 两种屈曲形式。
19. 实际轴心受压构件临界力低于理想轴心受压构件临界力的主要原因是有初弯曲和 ；而且 对轴心受压构件临界力的影响是主要的。
20. 在实腹式轴心受压构件的稳定性计算中，截面为单轴对称的构件，绕对称轴（设为y轴）应取 的换算长细比代替λy 来计算ϕ值。
21. 计算双肢格构式轴心受压构件绕虚轴x 轴弯曲的整体稳定性时，其轴心受压整体稳定系数ϕ应根据 查表确定。
22. 工字形截面简支梁，当受压翼缘侧向支承点间距愈小时，梁的整体稳定性就愈 。
23. 钢屋架中的檩条是典型的 构件。
24. 为了防止梁的腹板局部失稳，当y w f t h 235800>时，应按计算配置 。
25. 在主平面内承受静载的组合梁，其强度计算包括：抗剪强度、折算应力、局部乘压强度和 。
26. 弯矩作用在实轴平面内的双肢格构式压弯构件应进行 、 、 、 和缀材的计算。
27. 弯矩绕虚轴作用的格构式压弯构件，在弯矩作用平面内的整体稳定计算中，x ϕ和'ExN 应由对虚轴的 来计算。
28. 压弯构件整体失稳有弯矩作用平面内的弯曲失稳和弯矩作用平面外的 失稳。
29. 弯矩绕虚轴作用的格构式压弯构件，计算其弯矩作用平面内的稳定性时，所用截面模量01/y I W x x =，x I 为对x 轴的毛截面惯性矩，如图1-2所示（a ）、（b ）两种截面形式，其0y 应分别取 、 。
三、选择题1. 随着钢材厚度的增加，下列说明正确的是（ ）。
A 、 钢材的抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度均下降B 、 钢材的抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度均有所提高C 、 钢材的抗拉、抗压、抗弯强度提高，而抗剪强度有所下降D 、 视钢材牌号而定。
2. 有四种不同厚度的Q345钢其中（ ）厚的钢板强度设计值最高。
A 、mm 12B 、mm 18C 、mm 36D 、mm 523.《钢结构设计规范》GB50017-2003推荐采用的钢材是（）。
A、3号钢、16Mn、15MnV；B、Q235、Q345、Q390C、Q235、Q345、Q390、Q420 ；D、Q235、Q295、Q345、Q390、Q420。
4.在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是（）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5.某屋架，采用的钢材为FBQ⋅-235，型钢及节点板厚度均不超过16mm，钢材的抗压强度设计值是（）A、200N/mm2B、205 N/mm2C、215 N/mm2D、235N/mm26.结构工程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7.在低温工作的钢结构选择钢材除强度、塑性、冷弯性能指标外，还需（）指标。
A、低温屈服强度B、低温抗拉强度C、低温冲击韧性D、疲劳强度8.钢材脆性破坏同构件（）无关。
A、应力集中B、低温影响C、残余应力D、弹性模量9.钢材的理想σ－ε曲线（包括考虑焊接应力和不考虑焊接应力）是（）。
A、AB、BC、CD、D10.3号镇静钢设计强度可以提高5%，是因为镇静钢比沸腾钢（）好。
A、脱氧B、炉种C、屈服强度D、浇注质量11.钢材的抗剪设计强度fv 与f 有关，一般而言fv＝（）。
A、B、C、D、12.有关强度设计值与标准值的下列说明，何项正确（）？A、强度设计值为强度标准值乘以相应抗力分项系数后的数值；B、强度设计值小于强度标准值；C、强度设计值等于强度标准值；D、强度设计值大于强度标准值。
13.下列钢结构计算所取荷载设计值和标准值，哪一组符合现行钢结构设计规范（）。
A、计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时，应采用荷载标准值；B、计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时，应采用荷载设计值；C、计算疲劳和正常使用极限状态时，应采用荷载标准值；D、计算疲劳和正常使用极限状态时，应采用荷载设计值；A、A，CB、B，CC、A，DD、B，D14.为保证承重结构的承载力和防止在一定条件下出现脆性破坏，应根据（）等综合因素考虑，选用合适的钢材牌号和材性。
A、结构形式、应力状态、钢材厚度和工作温度B、荷载特征、连接方法、计算方法、工作环境及重要性C、重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境D、重要性、跨度大小、连接方法、工作环境和加工方法15.在碳素结构钢中，（）不能用于焊接承重结构。
A、Q235-AB、Q235-BC、Q235-CD、Q235-D16.黑龙江省伊春林区最低日平均温度为-370C，建一单层工业厂房，行驶工作级别A6（重级工作制）的吊车，吊车梁为焊接实腹工字形截面，如其钢材采用Q345级别时，牌号应为（）；Ｑ390级别时，牌号应为（）。
A、Q345B、Q390A；B、Q345C、Q390CC、Q345D、Q390D ；D、Q345D、Q390E。
17.在钢的牌号上，屈服点由字母（）表示。
A、CB、OC、AD、Q18.需要进行焊缝强度验算是（）。
A、1级焊缝B、2级焊缝C、3级焊缝D、1级和2级焊缝19.用手工电弧焊焊接钢材时，对Q235钢最宜采用（）型焊条。
A、E50B、E45C、E43D、E5520.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21.图3.54所示的C级螺栓连接，螺栓为M20，孔径mmd5.21，构件所用钢材为Q235-B、F，该连接达到承载力极限状态时，承受的拉力设计值N=（）kN。
A、163.28 kNB、195.20 kNC、226.56kND、326.56kN图3.54 题1122.高强度螺栓摩擦型连接与高强度螺栓承压型连接主要区别是（）。
A、预拉力不同；B、连接处构件接触面的处理方法不同；C、采用的材料等级不同；D、设计计算方法不同。
23.计算摩擦型高强度螺栓连接的轴心拉杆的强度时（）。
A 、只需计算净截面强度；B 、只需计算毛截面强度；C 、需计算净截面强度和毛截面强度；D 、视具体情况计算净截面强度或者毛截面强度。
24. 实腹式轴心受拉构件计算的内容有（ ）。
A 、强度B 、强度和整体稳定性C 、强度、局部稳定和整体稳定性D 、强度、刚度（长细比）25. 轴心受力构件的强度计算，一般采用轴力除以净截面面积，这种计算方法对下列哪种连接方式是偏于保守的？（ ）A 、摩擦型高强度螺栓连接B 、承压型高强度螺栓连接C 、普通螺栓连接D 、铆钉连接26. 轴心受压格构式构件在验算其绕虚轴的整体稳定时采用换算长细比，是因为（ ）。
A 、格构构件的整体稳定承载力高于同截面的实腹构件B 、考虑强度降低的影响C 、考虑剪切变形的影响D 、考虑单支失稳对构件承载力的影响27. 为防止钢构件中的板件失稳采取加劲措施，这一做法是为了（ ）。
A 、改变板件的宽厚比B 、增大截面面积C 、改变截面上的应力分布状态D 、增加截面的惯性矩28. 验算工字型轴心受压柱时，公式中的A 代表（ ）。
A 、翼缘面积B 、 腹板面积C 、 柱的毛面积D 、柱的净面积29. 在轴心受力构件的强度计算中，现行国家规范采用（ ）的计算方法。
A 、毛截面应力不超过比例极限P fB 、毛截面应力不超过抗拉强度u fC 、净截面应力不超过屈服强度y fD 、净截面应力不超过抗拉强度u f30. 轴心受压构件，当构件截面无孔眼削弱时，可以不进行（ ）。
A 、构件的强度计算B 、构件的刚度计算C 、构件的整体稳定计算D 、构件的局部稳定计算31. 两端铰接的理想轴心受压构件，当构件为双轴对称截面形式时，在轴心压力作用下构件可能发生（ ）。
A 、弯曲屈曲和扭转屈曲B 、弯曲屈曲和弯扭屈曲C 、扭转屈曲和弯扭屈曲D 、弯曲屈曲和侧扭屈曲32. 两端铰接的理想轴心受压构件的弯曲屈曲力（通常称为欧拉临界力22/l EI N E π=），仅适用于截面应力（ ）的情况。
A 、小于P fB 、小于或等于P fC 、小于或等于y fD 、小于或等于u f33. 格构式轴心受压构件的斜缀条一般采用单角钢截面形式，与构件肢件单面连接缀条截面按（ ）设计。
A 、轴心受拉构件B 、轴心受压构件C 、拉弯构件D 、压弯构件34. 实际轴心受压构件临界力低于理想轴心受压构件临界力的主要原因有初弯曲和 ；而且 对轴心受压构件临界力的影响是最主要的。
（ ）A 、残余应力；初弯曲B 、残余应力；残余应力C 、初偏心；初弯曲D 、初偏心；初偏心A 、轴心受拉构件B 、轴心受压构件C 、拉弯构件D 、压弯构件35. 格构式轴心受压构件的等边单角钢斜缀条可按轴心受压构件设计，但强度设计值要乘以折减系数以考虑（ ）。
A 、剪力的影响；B 、单面连接偏心的影响；C 、构件的焊接缺陷的影响；D 、节点构件不对中的影响。
36. 焊接工字形截面简支梁，其他条件均相同的情况下，当（ ）时，梁的整体稳定性最差。
A 、 两端有相等弯矩作用（纯弯）B 、满跨均布荷载作用C 、跨中有集中荷载作用D 、在距支座4/l 处各有一相同集中力作用。
37. 焊接工字形截面简支梁，其他条件均相同的情况下，当（ ）时，梁的整体稳定性最好。