钢结构基本基础原理课后习题集与标准答案完全版.doc

/关系式解:（1）弹性阶段:非弹性阶段:(2)弹性阶段:非弹性阶段:图（b）理想弹性强化tan（应力不随应变的增大而变化）tanE'(y―)fy tan '(tan2.2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?fy 235N/mm2270N/mm20.025 E5 22.06 105N/mm2图A、B、C卸载至零，则在三种情况下，卸2E' 1000N/mm2图2-35 理想化的第二章2.1如图2-34所示钢材在单向拉伸状态下的应力一应变曲线，请写出弹性阶段和非弹性阶段的解：（1）A 点:卸载前应变:fyE23552.06 1050.00114卸载后残余应变:可恢复弹性应变:c 0.00114(2)B 点:卸载前应变:0.025卸载后残余应变:fyE0.02386可恢复弹性应变:0.00114(3) C 点:卸载前应变:fyE'0.025 0.035 0.060.058690.00131卸载后残余应变:可恢复弹性应变: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 || fy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| | fy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 1 120N / mm2 , 2 80N / mm2 , B点的正应力21 20N/mm ， 22120N/mm2，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： —800.667应力幅：Vmax min 12080200N/mm21120(2) B 点：应力比： —200.167应力幅：Vmax min 20120100N/mm221202.7指出下列符号意义：（1）Q235AF （2）Q345D(3)Q390E(4)Q235D答：（1） Q235AF :屈服强度fy 235N/mm2、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fy 345N/mm2、质量等级D （要求提供-20 °C时纵向冲击功 Ak 34J ）的特殊镇静钢（低 合金钢）（3） Q390E :屈服强度fy 39°N/mm2、质量等级E （要求提供-4° C时纵向冲击功 Ak 27 J ）的特殊镇静钢（低 合金钢）9 0（4） Q235D :屈服强度fy 235N/mm2、质量等级D （要求提供-2° C时纵向冲击功 Ak 27J ）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：（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 -10 0C，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 fy、极限强度fu以及伸长率 5或10，其中，屈服强度fy、极限强度fu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94页<3：怡雄面特ttW4 = 249x 2(J x 2 + 8 x ^>60 = 172^mm 1 咒冷 mlJTW芒叫丽飞如叫如a = 2昨“"2 3951x1()w〕= 57W2l^tmt九专朋汽呦J加g 20冥妣=654721)(Wn '由计舁尚图可知，崗ft戟面上的址人吃迫;^ r广按咒(4-13)妙沙“比^742272^ . J7280 57W2OS悔式U-17)Afy = ]72ROx 245 = 4233600N < im. fikffil5mX]°\035>OB4233WRHHj. f -6547200x245 - I6O4O64V rn OtiC lk^ ・ ni)L15H 噸=! °柿M)+ 2£_ = i a Vf = ] ||9 ]0WJAT ■ m42 阳 60() LL5 1604064W, . WxllOIOW.3I2 ■ 82=|4S8S6,3jV/?n 丨 i叩削 &)槪式11-18)Nf ・Af, -172^0X 245-4233400NNThiSxlU1I72W)X?]S= D.4C>O.l317280* =学峪 竺器竺=]2M5L5-I $00X10? 机I72S0 + 1.05x579()208£21,n 4匚 £779閔甩M m$ fix7793R6.1=97+23,3 ,V/ a GA讥“翊、不那电隐定问題当g > 62S27.8 V/w时■吨诞g定可&M 95页-丄4：解；社曲磐数A = 300x12x2 + ^x376= lOZOKw/n 'I = —x3OO^4OO3 — x(300・g)x37 冷=J^OdSxlO^fjim* ™ 12 12 J卅=』"小｝ =]532知曳[如皿-巧就5s7200W 一丄 XSX376- +3(M>XI2X38K = lt»79W2?w;/iR d=-xl2x 300- x2+-x376x85 =546OI6mwj14 4dV M, v—1 H -H hID WI1070x10^ ]6lxl038K10nI0211M + 153251^3 + 360107,0 _515b+ -310^/^V 机 M「 + 十 4 tv U*片・ Wpg W/i.m",八十竺竺卜竺竺=270.3g*斡“Qg1679552 5445016 f f靈度满足要求!N、曲一 叫石+帀7*心LUr7UxlO, 16lxlU' joxJkf “r ,工 s= 4 + = 292.^Nja\tt\ < /j = 3IU阳/“”“1说開 I伏XI計邛】叽3 1.2 X.15Q107.(}3H x W"蛊厦術尤联求！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I16Q235钢，钢材的强度设计值 d2215N /mm.求轴心受压稳定系数 及其稳定临界荷载如改用Q345钢fd310N /mm2，则各为多少查P335附表21.89cm, A 26.11cm解答:ix 6.57cm, iy3-6,知I16截面特性，x ' y柱子两端较接y 1.0故柱子长细比为4ix3°° 39.665.7yg iy型口 137.618.9因为xy，故对于Q235钢相对长细比为yfy 137.6235 5 1.482.06 105钢柱轧制，b/h 0.8.对y轴查P106表5-4(a)知为不b类截面。

故由式5-34b得1有122 1.48一 一22 320.965 0.300 1.48 1.480.965 0.300 1.48 1.48224 1.480.354yj上 137.6（或计算 1 235 再由附表4-4查得0.354)故得到稳定临界荷载为N crd2Afd 0.354 26.11 10 215 198.7kN当改用Q365钢时，同理可求得 1.792 由式5-34b计算得166.7查表得0.257)2故稳定临界荷载为NcrdAfd 0.257 26.11 102 310 208.0kN5.3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漢缘为剪切边,材料为Q235,强度设计值2205N/mm，承受轴心压力设计值300°kN （包括自。