同济大学钢结构基本原理(沈祖炎)课后习题答案完全版 (1)

同济大学钢结构基本原理(沈祖炎)课后习题答案完全版 (1)
同济大学钢结构基本原理(沈祖炎)课后习题答案完全版 (1)

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σε-关系式。

tgα'=E'

f 0f 0

tgα=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 y y y 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 0

σF

图2-35 理想化的σε-图

解:

(1)A 点:

卸载前应变:5

2350.001142.0610

y f E

ε=

=

=?

卸载后残余应变:0c ε=

可恢复弹性应变:0.00114y c εεε=-=

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。

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:21800.667120

σρσ=

=-=- 应力幅:2max min 12080200/N mm σσσ=-=+= (2)B 点:

应力比:12200.167120

σρσ=

== 应力幅:2max min 20120100/N mm σσσ=-=-+= 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/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-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94页-4.3:

解:截面特征参数

2172809608220240mm A =?+??=(172.8cm 2)

()4933108951.2960824012

1

1000240121mm I xn ?=?-?-??= 395790208500

108951.2mm W xn

=?=

3265472009802024096084

1

mm W pn =??+??=

由计算简图可知,构件截面上的最大弯矩为:

28

1

ql M =

按式(4-13)

m N M M f W M A N x x d xn x n ?≤?≤+??≤+5.7422722155790208172801015003

m N l M q x 1.9278485

.742272882

2=?≤=

(0.9278kN/cm)

按式(4-17)

4233600N 24517280=?==y p Af N (4233.6kN)

13.035.04233600

1015003

>=?=p N N

m N f W M y pn px ?=?==16040642456547200(1604.1kN ·m)

m N M M M M N N x x px x p ?=?=?+?=+3.11910901160406415.1142336001500000115.11 m N l M q x 3.1488868

3

.11910908822=?≤=

(1.489kN/cm)

按式(4-18)

4233600N 24517280=?==y p Af N

13.040.0215

172801015003

>=??=d n f A N m N M M f W M A N x x d pnx x n ?≤?≤?+?≤+9.965211215654720015.11

17280150000015.11 m N l M q x 5.1206518

9

.9652118822=?≤=

(1.206kN/cm)

按式(4-20)

m N M M f W M A N x x d xn x n ?≤?≤?+??≤+1.779386215579020805.1172801015003γ m N l M q x 3.974238

1

.779386882

2=?≤=

(0.974kN/cm)

m N q m N M M W M A N 8.628278

2.50262282.502622057902081728015000002=?=??=?=-=-故:

当m N q 8.62827≤(0.628kN/cm)时,不考虑稳定问题 当m N q 8.62827>时,应考虑稳定问题

第95页-4.4:

解:截面参数

2102083768212300mm A =?+??=

()483310065.3376830012

1

400300121mm I xn ?=?-?-??=

38

3.1532519200

10065.3mm W xn

=?=(1532.5cm 3)

32167955238812300376841

mm W pxn =??+??= 4733104016.53768121

230012121mm I yn ?=??+???= 370.360107150

104016.5mm W yn

=?=(360.1cm 3)

32254601683764

1

23001241mm W pyn =??+???=

按式(4-24)计算

226

633104.3150

.36010710383.15325191016110208101070mm N f mm N W M W M A N d yn y xn x n =>=?+?+?=++强度不满足要求!

按式(4-25)计算

226633103.270546016

103816795521016110208101070mm N f mm N W M W M A N

d pyn y pxn x n =<=?+?+?=++强度满足要求!

按式(4-26)计算

2

26633108.2920

.3601072.110383.153251905.11016110208101070mm N f mm N W M W M A N

d yn

y y xn x x n =<=??+??+?=+

+γγ

强度满足要求!

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I16,Q235钢,钢材的强度设计值

2

215/d f N mm =.求轴心受压稳定系数?及其稳定临界荷载.

如改用Q345钢2

310/d f N mm =,则各为多少?

解答:

查P335附表3-6,知I16截面特性,2

6.57, 1.89,26.11x y i cm i cm A cm ===

柱子两端较接,

1.0

x y μμ==

故柱子长细比为

1.02600

39.665.7x x x

l

i μλ?=

=

=,2600 1.0137.618.9y y y l i μλ?===

因为x y

λλ<,故对于Q235

钢相对长细比为

137.6

1.48

λπ

===

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

()

223212?ααλλλ?

=

++??

()2210.9650.300 1.48 1.482 1.48?=

+?+?

?? 0.354

=

(或计算

137.6

λ=,再由附表4-4查得0.354?=)

故得到稳定临界荷载为

20.35426.1110215198.7crd d N Af kN

?==???=

当改用Q365钢时,同理可求得 1.792λ=。

由式5-34b 计算得0.257?=

(或由166.7

λ=,查表得0.257?=)

故稳定临界荷载为20.25726.1110310208.0crd d N Af kN

?==???=

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

2

205/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:

32394

11

2(5002020500260)8500 1.436101212x I mm =???+??+??=? 3384

11

2205005008 4.167101212y I mm =???+??=?

2250020500824000A mm =??+?=

244.6x i mm =

=

131.8y i m m

==

对b)截面:

32384

11

2(4002540025212.5)104009.575101212x I mm =???+??+??=? 3384

11

22540040010 2.667101212y I mm =???+??=?

24002524001024000A mm =??+?=

199.7x i mm =

=

105.4y i m m

==

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:

10000

40.88244.6

ox x x l i λ=

==

10000

75.87131.8ox y y l i λ=

==

对b)截面:

1000050.08

199.7

kx x x l i λ===

1000094.88105.4

ox y y l 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:

40.88

0.440

x λπ

=

=

=

()2

23212x x x x ?ααλλλ?=

++??

()2

210.9650.30.440.4420.44?=

?+?+???

0.895

=

(或计算

40.88

λ=,再由附表4-4查得

0.896

x

?)

对y 轴:

25.87

0.816

y λπ

=

=

=

()2

23212y y y y ?ααλλλ?=

++??

()22

10.9060.5950.8160.81620.816?

=

?+?+???

0.604=

(或计算

75.87

λ=,再由附表4-5查得

0.604

y

?)

故取该柱的整体稳定系数为0.604?= 对b)截面,同理可求得0.852x ?=,0.489y ?=,故取该柱截面整体稳定系数为0.489?=

整体稳定验算: 对a)截面 0.60424000205

2971.68

3000

c r

d d N A f k N k N ?==??=<不满足。

对b)截面 0.489

24000

205

2405.88 3000

c r

d N k N k N =??=<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

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

2

310/d f N mm =.

y

解:截面参数

()2205385.86001625537mm A =-?+?=

()

()43

25.12794785.0606.112

13037.551.3442cm I x =-??+?+?= ()432.1425085.0606.112

1

71152cm I y =-??+

?= mm A I i x x 6.24920538

105.1279474

=?==

mm A I i y

y 3.8320538

102.142504

=?==

1.326

.24980000===

x x x i l λ 0.483

.834000

0==

=

y

y y i l λ 此截面对x ,y 轴均为b 类截面,当采用Q345时,由

2.58235

345

0.48235

=?

=y y

f λ 查表可得,817.0=? 轴心压力设计值为:

kN Af N 7.520131020538817.0=??==?

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:2

286.07172.14A cm =?= I40a 单肢惯性矩:

4

1659.9I cm =

绕虚轴惯性矩: 2

4

1102[659.986.07()]522043.32x I cm =?+?=

绕实轴惯性矩:

4

22171443428y I cm =?=

回转半径

:

55.07x i cm

=

== 15.88y i c m =

长细比: 3000

54.4855.07ox 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

2

128.79717.594x A cm =?=

由P111表5-5

得:56.85ox λ===

构件相对长细比,因

ox y

λλ<,只需计算

y

λ

:

94.46

1.014

y λπ

=

=

=

查P106表5-4(a)可知应采用b 类截面:

()

2

210.9650.32?λλλ?=

++-??

0.591=

(

或计算

94.46λ=,再由附表4-4查得0.591?=)

故轴的压力设计值为

20.591172.14102052085.6crd d N Af kN

?==???=

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 =,

2

125/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:2

286.07172.14A cm =?= I40a 单肢惯性矩:

4

1659.9I cm =

绕虚轴惯性矩: 2

4

1102[659.986.07()]522043.32x I cm =?+?=

绕实轴惯性矩:

4

22171443428y I cm =?=

回转半径

:

55.07x i cm

=

== 15.88y i c m =

长细比:

2000

36.32

55.07

ox x x l i λ===

1000

62.9715.88

oy y y

l i λ=

=

=

缀板采用303001100mm ??。 计算知

1/6

b K K >,由P111表5-5

46.40

ox λ===

(其中

128.882.77λ=

=)

构件相对长细比: 因

ox y

λλ<,只需计算

y

λ

:

62.97

0.677

y λπ

=

=

=

查P106表5-4(a)可知应采用b 类截面

()

2210.9650.30.7912?λλλ?

=

++=??

(或计算62.97λ=,再由附表4-4查得0.791?=)

20.791172.14102052791.34crd d N Af kN

?==???=,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 18028.880.50.562.9731.49

2.77a i λλ=

==<=?=,且满足1

40λ< 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

:

2max

172.14102054151685V N ??===

缀板剪力:

1

415161100

2075821100a T V N c ==?=

缀板弯矩:

71

415161100 1.14210222a M V N mm ==?=?

缀板厚度满足:

1100

3027.5 40b t mm =≥

=,故只作强度验算:

722

2

1.1421025.4/ 205/303006d M N mm f N mm W

σ?===<=?

22207581.5

1.5 3.5/ 125/30030vd b T N mm f N mm bt τ==?=<=?

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,

2

215/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2

300/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

2250122800812400A mm =??+?=

339411

250824(2508)800 1.33101212x I mm =

??-?-?=? 633.229102x x I

W mm h ==?

32501240640082001858000m S mm =??+??= 3

125012406

1218000S m m =??=

(2)计算0F 、1F 两集中力对应截面弯矩

()210111

412901263422843

F M F kN m =??+??+?=+?

()1118128

248489012824424333

F M F kN m =?-??+???+?=+?

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

63.22910300968.7x M W f kN m ==??=?

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

6

1max 68

(244)1033003.22910

x x F M W σ+?==≤? ① b.剪应力

1F 作用截面处的剪力11111

22412449053()22

33V F F kN ??=??-?+?+=+ ???

311max

925310185800031.33108

m 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:()

3

11030081205122120c F σ?=≤?+?+? ④

d.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:1400

412

x x M W σ=

?

剪应力:31111925310121800031.33108

x F V S I t τ?

?+?? ???

==?? 局部承压应力:()

311081205122120c F σ?=?+?+?

折算应力:300zs σ=≤ ⑤

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2

215/N mm 。

图6-37 题6.4

解:

(1)截面特性计算

220010225065500A mm =??+?=

()337411

20027020062507.54101212

x I mm =

??-?-?=? 337411

2102002506 1.33101212

y I mm =???+??=?

117.09x i =

=

49.24

y i == (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

111400010

0.74200270

l t b h ε?=

==? 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:

()10.210.670.74 2.940.650.74 1.582b β=?+?+-?=

400081.249.24

y λ==

截面为双轴对称截面,0b η=

则24320235

]b b b x y y Ah W f ?βηλ=??

2

7270

5500270432023521.580] 3.333 1.023581.2

7.5410

??=??

??=>? 取0.282

' 1.070.9853.333

b ?=-

= (3)F 最大值计算

由,,

400022x x

b b h h M F f I I ?????

=≤,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2

235/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

1

1

13.0l 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

240020212001230400A mm =??+?=

339411

400124038812007.68101212

x I mm =

??-??=?

1212

y

502.6x i =

83.7

y i == (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:

2

1.0744000235

y y

b f λ?=-

?

又有 y y

l

i λ=

② 由整体稳定有2b x h

M f I ??

≤?,即142

b x h Fl I f ??≤ 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2

310/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

()23002026502021420540A mm =??+-??= 339411

300650286610 1.45101212

x I mm =

??-??=? 63/325 4.4810x x W I mm ==?

1212

y 53/150 6.0110y y W I mm ==?

266.2x i mm =

66.2y i m m ==

(2)截面强度验算

36

226100010562.510172.3/310/20540 4.4810

x 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15000

56.3266.2

x λ=

= 按b 类构件查附表4-4

,56.368.2=,查得0.761x ?=。

2257

222.061020540' 1.20101.1 1.156.3

EX

x EA N N ππλ???===??? 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 1.1

mx

EX N N β?=-?=-?=??, 取截面塑性发展系数 1.05x γ= 36

36171000100.98562.5100.7612054010001010.8

1.05 4.481010.8' 1.2010mx x

x x x EX

M N A

N W N β?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5000

75.5

66.2

y λ=

=,按b 类构件查附表4-4,

75.591.5==,查得0.611x ?=。

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2275.5345

1.07 1.070.884400023544000235

y

y

b f λ?=-

?=-?=,取截面影响系数 1.0η=。

3622

61100010 1.0562.5101.0222.4/310/0.61120540 4.48100.88

tx x y b x M N N mm f N mm A W βη?????+=+?=<=??? 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:362

0max

6100010562.510610166.6/205406504.4810x h N M N mm A W h σ??=+?=+?=? 腹板最小压应力:3620min

6100010562.51061069.2/20540650

4.4810x h N M N mm A W h σ??=-?=-?=-? 系数max min 0max 166.669.2 1.42166.6

σσασ-+=

==

[

[

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(2

235/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

3001223761010960A mm =??+?=338411

300400290376 3.15101212

x I mm =

??-??=? 63/200 1.5810x x W I mm ==?

169.6x i mm =

(2)截面强度验算

36226

8001012010148.9/215/10960 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

钢结构复习题及答案

《钢结构》复习题 一、填空题 1、对结构或构件进行承载能力极限状态验算时,应采用荷载的( 设计值 )值,进行正常使用极限状态验算时,应采用荷载的( 标准值 )值。 2、理想轴心压杆的失稳形式可分为( 弯曲失稳 )、( 扭转失稳 )、(弯扭失稳 )。 3、钢中含碳量增加,会使钢材的强度( 提高 ),而塑性、韧性和疲劳强度( 降低 )。 4、钢材的主要机械性能指标有五项,它们是( 抗拉强度 ),( 伸长率 ),( 屈服点 ),( 冷弯性能 ),( 冲击韧性 )。 5、设计工字形截面梁考虑截面部分塑性发展时,受压翼缘的外伸宽度与厚度之比应不超过( 13 )y f /235。 6、屋架上弦杆为压杆,其承载能力一般受( 稳定条件 )控制;下弦杆为拉杆,其截面尺寸由( 强度条件 )确定。 二、单选题 1、设计梯形屋架时,不仅考虑荷载全跨作用,还要考虑半跨荷载的作用,主要是考虑( D )。 A 、下弦杆拉力增大 B 、上弦杆压力增大 C 、靠近支座处受拉斜杆变号 D 、跨中附近斜杆拉力变压力或杆力增加 2、在弹性阶段,侧面角焊缝上的应力沿长度方向的分布为( C )。 A 、均匀分布 B 、一端大一端小 C 、两端大中间小 D 、两端小中间大 3、为提高轴心压杆的整体稳定,在杆件截面面积不变的情况下,杆件截面的形式应使其面积分布( B )。 A 、尽可能集中于截面的形心处 B 、尽可能远离形心 C 、任意分布,无影响 D 、尽可能集中于截面的剪切中心 4、受弯构件抗弯强度验算公式中的γx 主要是考虑( D )。

A、初弯矩的影响 B、残余应力的影响 C、初偏心的影响 D、截面塑性发展对承载力的影响 5、钢材经历了应变硬化(应变强化)之后( A )。 A.强度提高 B.塑性提高 C.冷弯性能提高 D.可焊性提高 三、简答题: 1、轴心受压构件有哪几种可能失稳形式一般双轴对称构件发生的是哪一种失稳形式 理想轴心受压构件丧失稳定(或称屈曲),可能有三种情况:弯曲屈曲、扭转屈曲、弯扭屈曲。一般发生的是弯曲屈曲。 2、选择轴心受压实腹柱的截面时,应考虑的几个原则是什么 面积的分布尽量开展; 等稳定性; 便于与其他构件进行连接; 尽可能构造简单,制造省工。 3、结构的极限状态有哪两种在什么情况下达到相应的极限状态 结构的极限状态可以分为下列两类; (1)承载能力极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或是出现不适于继续承载的变形。 (2)正常使用极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。 4、钢结构常用的连接方法都有哪些 钢结构常用的连接方法有焊缝连接、螺栓连接和铆钉连接。 四、论述题 1、钢结构有哪些特点 钢结构和其他材料的结构相比,具有如下特点: (1)强度高,重量轻 (2)塑性和韧性好

同济大学钢结构基本原理(沈祖炎)课后习题答案完全版

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σε-关系式。 tgα'=E' f y 0f y 0 tgα=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 y y y 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 = σf y σF 图2-35 理想化的σε-图 解: (1)A 点: 卸载前应变:5 2350.001142.0610 y f E ε= = =? 卸载后残余应变:0c ε= 可恢复弹性应变:0.00114y c εεε=-=

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。

钢结构设计原理(答案)

一、 填空题(每空1分,共10分) 1、钢材的两种破坏形式分别为脆性破坏和 。 2、焊接的连接形式按构件的相对位置分为 、搭接、角接和T 形连 接。 3、钢结构中轴心受力构件的应用十分广泛,其中轴心受拉构件需进行钢结构强度和 的验算。 4、轴心受压构件整体屈曲失稳的形式有 、和 。 5、梁整体稳定判别式11l b 中,1l 是 1b 。 6、静力荷载作用下,若内力沿侧面角焊缝没有均匀分布,那么侧面角焊缝的计算长度不宜大于 。 7、当组合梁腹板高厚比0w h t ≤ 时,对一般梁可不配置加劲肋。 二、 单项选择题(每题2分,共40分) 1、有两个材料分别为Q235和Q345钢的构件需焊接,采用手工电弧焊, 采用E43焊条。 (A)不得 (B)可以 (C)不宜 (D)必须 2、工字形轴心受压构件,翼缘的局部稳定条件为y f t b 235) 1.010(1λ+≤,其中λ的含义为 。 (A)构件最大长细比,且不小于30、不大于100 (B)构件最小长细比 (C)最大长细比与最小长细比的平均值 (D)30或100 3、偏心压杆在弯矩作用平面内的整体稳定计算公式

x 1(10.8') mx x x x Ex M f A W N N βN ?γ+≤-中,其中,1x W 代表 。 (A)受压较大纤维的净截面抵抗矩 (B)受压较小纤维的净截面抵抗矩 (C)受压较大纤维的毛截面抵抗矩 (D)受压较小纤维的毛截面抵抗矩 4、承重结构用钢材应保证的基本力学性能内容应是 。 (A)抗拉强度、伸长率 (B)抗拉强度、屈服强度、冷弯性能 (C)抗拉强度、屈服强度、伸长率 (D)屈服强度、伸长率、冷弯性能 5、随着钢材厚度的增加,下列说法正确的是 。 (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,而抗剪强度下降 (D)视钢号而定 6、在低温工作(-20oC)的钢结构选择钢材除强度、塑性、冷弯性能指标外,还需要 的指标是 。 (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 7、直角角焊缝的有效厚度e h 的取值为 。 (A)0.7f h (B)4mm (C)1.2f h (D) 1.5f h 8、对于直接承受动力荷载的结构,计算正面直角焊缝时 。 (A)要考虑正面角焊缝强度的提高 (B)要考虑焊缝刚度影响 (C)与侧面角焊缝的计算式相同 (D)取f β=1.22 9、单个螺栓的承压承载力中,[b b c c N d t f =?∑],其中∑t 为 。 (A)a+c+e (B)b+d (C)max{a+c+e ,b+d} (D)min{ a+c+e , b+d} 10、承压型高强度螺栓可用于 。

钢结构设计基本原理课后答案 肖亚明

合肥工业大学出版社出版 (肖亚明主编) 第三章 1. 解:Q235钢、2/160mm N f w f =、kN N 600= (1)采用侧面角焊缝 最小焊脚尺寸:mm t h f 6.5145.15.1max =?=≥ 角钢肢背处最大焊脚尺寸:mm t h f 12102.12.1min =?=≤ 角钢肢尖处最大焊脚尺寸:mm t h f 8~9)2~1(10)2~1(=-=-≤ 角钢肢尖和肢背都取 mm h f 8= 查表3-2得:65.01=K 、35.02=K kN N K N 39060065.011=?==,kN N K N 21060035.022=?== 所需焊缝计算长度: mm f h N l w f f w 63.217160 87.02103907.023 11 =????=?= mm f h N l w f f w 19.11716087.02102107.023 22 =????=?= 焊缝的实际长度为: mm h l l f w 63.2338263.217211=?+=+=,取240mm 。 mm h l l f w 19.1338219.117222=?+=+=,取140mm 。 (2)采用三面围焊缝,取mm h f 6= 正面角焊缝承担的内力为: kN f l h N w f f w f 97.16316022.1100267.07.033=?????==∑β 侧面角焊缝承担的内力为: kN N N K N 01.3082/97.16360065.02/311=-?=-= kN N N K N 02.1282/97.16360035.02/322=-?=-= 所需焊缝计算长度:

同济大学钢结构基本原理课后习题答案完全版

第二章 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 y y y y f f f E f E σεαεα=+-=+- 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 = 图2-35 理想化的σε-图 解: (1)A 点: 卸载前应变:5235 0.001142.0610y 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=-=

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。 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。 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。 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

钢结构 武汉理工大学出版社 课后习题答案

钢结构课后习题答案(仅供参考) 第三章 钢结构的连接 3.1 试设计双角钢与节点板的角焊缝连接(图3.80)。钢材为Q235B ,焊条为E43型,手工焊,轴心力N=1000KN (设计值),分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。 解:(1)三面围焊 2 160/w f f N mm = 123α= 21 3 α= 确定焊脚尺寸:,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=?=, ,min 5.2f h mm ≥==, 8f h mm = 内力分配: 30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=???=?????==∑ 3221273.28 1000196.69232N N N KN α=- =?-= 3112273.28 1000530.03232N N N KN α=-=?-= 焊缝长度计算:11530.03 2960.720.78160w w f f N l mm h f ≥ ==????∑, 则实际焊缝长度为 1296830460608480w f l mm h mm '=+=≤=?=,取310mm 。 22196.691100.720.78160w w f f N l mm h f ≥ ==????∑, 则实际焊缝长度为 2110811860608480w f l mm h mm '=+=≤=?=,取120mm 。 (2)两面侧焊 确定焊脚尺寸:同上,取18f h mm =, 26f h m m = 内力分配:22110003333N N KN α==?=, 112 10006673 N N KN α==?= 焊缝长度计算:11667 3720.720.78160 w w f f N l mm h f ≥ ==????∑, 则实际焊缝长度为:mm h mm l f w 48086060388283721=?=<=?+=',取390mm 。

钢结构基本原理课程设计

2013级土木工程专业 《钢结构》课程设计任务书 钢结构课程是土木工程专业重要的实践性教学环节,是对学生知识和能力的总结。通过钢结构课程设计,使学生进一步了解钢结构的结构型式、结构布置和受力特点,掌握钢结构的计算简图、荷载组合和内力分析,掌握钢结构的构造要求等。要求在老师的指导下,参考已学过的课本及有关资料,综合应用钢结构的材料、连接和基本构件的基本理论、基本知识,进行基本的钢结构设计计算,并绘制钢结构施工图。 设计题目: 钢结构平台梁板柱的设计 设计资料: (a) (b) (a) 梁格布置(b) 次梁布置简图 钢结构平台的梁格布置如如上图所示。铺板为预制钢筋混凝土板。平台永久荷载(包括铺板重力)为5kN/m2,荷载分项系数为,可变荷载分项系数为m2,荷载分项系数为;活荷载F=,钢材采用Q235,E43型焊条,焊条电弧焊。试对此钢结构平台的次梁、主梁和柱子(包括柱脚)进行设计。 要求: 1.每位同学自己独立完成,不能有任何雷同的课程设计计算书,否则都记为不及格; 2.课程设计计算书可以手写也可以打印,打印使用A4纸张; 3.完成并提交期限时间为第15周周五(12月9日)。 提示:可以参考教材P131例题4-2,P135例题4-4,P149习题4-10,P186习题5-2。

《课程设计说明书》格式规范 一、封面要求 学生提交的正稿封面样式附后。评定成绩必须有教师签名并写出评语。 二、正文规范 1、字体字号要求 ①设计标题用小三号黑体、居中,英文标题对应用小三号Times New Roman、居中,“摘要”用5号黑体,中文摘要内容用5号宋体,“Abstract”用5号黑体,英文摘要内容用5号Times New Roman。 ②课程设计正文内容 第一级标题用四号黑体、靠左;第二级标题用小四号黑体、靠左;正文全文用小四号宋体、英文用Times New Roman 12。 ③页码用小五号居中,页码两边不加修饰符,页码编号从正文开始。 ④图表标题用小五号黑体,居图表幅宽中间位置。 2、内容要求 ①正文必须按照《湖南农业大学学报(自然科学版)》要求,即包括完整的标题、作者、指导教师、中英文摘要、前言、方案比较分析、设计计算、讨论、小结、参考文献、致谢、附录含计算数据、参考手册相关计算表格等。 ②文理通顺、说理有据。 ③图表中文标题下必须有英文对照。

钢结构课后习题答案要点

一、选择题 1 钢材在低温下,强度 A 塑性 B ,冲击韧性 B 。 (A)提高 (B)下降 (C)不变 (D)可能提高也可能下降 2 钢材应力应变关系的理想弹塑性模型是—A—。 3 在构件发生断裂破坏前,有明显先兆的情况是 B 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 钢材的设计强度是根据—C—确定的。 (A)比例极限 (B)弹性极限 (C)屈服点 (D)极限强度 6 结构工程中使用钢材的塑性指标,目前最主要用—D—表示。 (A)流幅 (B)冲击韧性 (C)可焊性 (D)伸长率 7 钢材牌号Q235,Q345,Q390是根据材料—A—命名的。 (A)屈服点 (B)设计强度 (C)标准强度 (D)含碳量 8 钢材经历了应变硬化(应变强化)之后—A—。 (A)强度提高 (B)塑性提高 (C)冷弯性能提高 (D)可焊性提高 9 型钢中的H钢和工字钢相比,—B—。 (A)两者所用的钢材不同 (B)前者的翼缘相对较宽 (C)前者的强度相对较高 (D)两者的翼缘都有较大的斜度 10 钢材是理想的—C—。 (A)弹性体 (B)塑性体 (C)弹塑性体 (D)非弹性体 11 有两个材料分别为Q235和Q345钢的构件需焊接,采用手工电弧焊,—B—采用E43焊条。 (A)不得 (B)可以 (C)不宜 (D)必须 13 同类钢种的钢板,厚度越大,—A—。 (A)强度越低 (B)塑性越好 (C)韧性越好 (D)内部构造缺陷越少 14 钢材的抗剪设计强度fv与f有关,一般而言,fv=—A—。

(A)f /3 (B) 3f (C)f /3 (D)3f 16 钢材在复杂应力状态下的屈服条件是由—D —等于单向拉伸时的屈服点决定的。 (A)最大主拉应力1σ (B)最大剪应力1τ (C)最大主压应力3σ (D)折算应力eq σ 17 k α是钢材的—A —指标。 (A)韧性性能 (B)强度性能 (C)塑性性能 (D)冷加工性能 18 大跨度结构应优先选用钢结构,其主要原因是___ D _。 (A)钢结构具有良好的装配性 (B)钢材的韧性好 (C)钢材接近各向均质体,力学计算结果与实际结果最符合 (D)钢材的重量与强度之比小于混凝土等其他材料 19 进行疲劳验算时,计算部分的设计应力幅应按—A —。 (A)标准荷载计算 (B)设计荷载计算 (C)考虑动力系数的标准荷载计算 (D)考虑动力系数的设计荷载计算 21 符号L 125X80XlO 表示—B —。 (A)等肢角钢 (B)不等肢角钢 (C)钢板 (D)槽钢 23 在钢结构的构件设计中,认为钢材屈服点是构件可以达到的—A —。 (A)最大应力 (B)设计应力 (C)疲劳应力 (D)稳定临界应力 24 当温度从常温下降为低温时,钢材的塑性和冲击韧性—B —。 (A)升高 (B)下降 (C)不变 (D)升高不多 27 钢材的冷作硬化,使—C — 。 (A)强度提高,塑性和韧性下降 (B)强度、塑性和韧性均提高 (C)强度、塑性和韧性均降低 (D)塑性降低,强度和韧性提高 28 承重结构用钢材应保证的基本力学性能内容应是—C —。 (A)抗拉强度、伸长率 (B)抗拉强度、屈服强度、冷弯性能 (C)抗拉强度、屈服强度、伸长率 (D)屈服强度、伸长率、冷弯性能 29 对于承受静荷载常温工作环境下的钢屋架,下列说法不正确的是—C —。 (A)可选择Q235钢 (B)可选择Q345钢 (C)钢材应有冲击韧性的保证 (D)钢材应有三项基本保证 30 钢材的三项主要力学性能为—A —。 (A)抗拉强度、屈服强度、伸长率 (B)抗拉强度、屈服强度、冷弯 (C)抗拉强度、伸长率、冷弯 (D)屈服强度、伸长率、冷弯 31 验算组合梁刚度时,荷载通常取—A —。 (A)标准值 (B)设计值 (C)组合值 (D)最大值 33 随着钢材厚度的增加,下列说法正确的是—A — 。 (A)钢材的抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度均下降

第三章 钢结构的连接课后习题答案

第三章 钢结构的连接 3.1 试设计双角钢与节点板的角焊缝连接(图3.80)。钢材为Q235B ,焊条为E43型,手工焊,轴心力N=1000KN (设计值),分别采用三面围焊和两面侧焊进行设计。 解:(1)三面围焊 2160/w f f N mm = 123α= 213 α= 确定焊脚尺寸: ,max min 1.2 1.21012f h t mm ≤=?=, ,min min 1.5 1.512 5.2f h t mm ≥==, 8f h mm = 内力分配: 30.7 1.2220.78125160273280273.28w f f f N h b f N KN β=???=?????==∑ 3221273.281000196.69232 N N N KN α=- =?-= 3112273.281000530.03232N N N KN α=-=?-= 焊缝长度计算: 11530.032960.720.78160w w f f N l mm h f ≥==????∑, 则实际焊缝长度为 1296830460608480w f l mm h mm '=+=≤=?=,取310mm 。 22196.691100.720.78160 w w f f N l mm h f ≥==????∑, 则实际焊缝长度为 2110811860608480w f l mm h mm '=+=≤=?=,取120mm 。 (2)两面侧焊 确定焊脚尺寸:同上,取18f h mm =, 26f h mm = 内力分配:22110003333N N KN α== ?=, 11210006673 N N KN α==?= 焊缝长度计算: 116673720.720.78160 w w f f N l mm h f ≥==????∑,

第七章钢结构课后习题答案

第七章 解:钢材为Q235钢,焊条为E43型,则角焊缝的强度设计值w 2 f 160N/mm f =。 图示连接为不等肢角钢长肢相连,故K 1=,K 2=。 焊缝受力:110.65600390kN N K N ==?= 220.35600210kN N K N ==?= 所需焊缝计算长度,肢背:3 1w1w f1f 39010217.6mm 20.720.78160 N l h f ?===???? 肢尖:3 2w2w f2f 21010156.3mm 20.720.76160 N l h f ?===???? 侧面焊缝实际施焊长度,肢背:1w1f12217.628233.6mm l l h =+=+?=,取240mm ; 肢尖: 2w2f22 156.326165.6mm l l h =+=+?=,取170mm 。 — 解:① ()()fmin fmax 6mm 1~2121~210~11mm h h t ====-=-=取f 8mm h = 焊缝有效截面的形心位置: ()120.781921920.78256.1mm 20.7819230020.780.78 x ?? ?????+? ? ??==???++???? 、 ()()32 4x 10.7830020.7820.781921500.7866128649mm 12 I = ???+??+????+?= ()2 y 2 3 4 0.7830020.7856.111920.7820.781920.7819256.116011537mm 1222I =??+????????+????+???+-=?? ??????? 4x y 661286491601153782140186mm J I I =+=+=

同济大学《钢结构基本原理》课程教学大纲

《数字电子技术B》课程教学大纲 大纲执笔人:吴一帆大纲审核人:王创新 课程编号:08090D0315 英文名称:Digital Electronic Technology 学分: 3 总学时:48 。其中,讲授48 学时 适用专业: 电气工程及其自动化、物理学专业本科二年级或三年级学生。 先修课程:高等数学、电路分析、大学物理、模拟电子技术 一、课程性质与教学目的 《数字电子技术B》是电气工程及其自动化、物理学专业本科生的一门主要技术基础课,是现代新兴技术如计算机技术、信息技术等的基础,是一门必修课。学习电子技术课程,对培养学生的科学思维能力,树立理论联系实际的工程观点和提高学生分析和解决问题的能力,具有极其重要的作用。 《数字电子技术B》是电子技术基础系列课程中重要的组成部分。通过本课程的学习,应使学生掌握数字电子技术的基本概念、基本原理和基本分析方法,以及典型电路的设计方法和基本的实验技能, 能准确设计简单数字电路,能利用所学知识进行电子综合设计,为今后的学习和解决工程实践中所遇到的数字系统问题打下坚实的基础。 二、基本要求 通过本课程的学习应达到下列要求: 1、掌握逻辑代数的基本定律、规则和基本公式,掌握逻辑问题的描述方法和逻辑函数的化简方法。 2、掌握常用的半导体器件的开关特性和主要参数,了解数字集成电路结构和工作原理,掌握其性能和使用方法。掌握基本逻辑门电路的逻辑功能和特点和符号,了解逻辑门电路的结构、特性,能够根据应用正确选择数字逻辑器件。 3、掌握组合逻辑电路的一般分析和设计方法,掌握组合逻辑器件的功能极其描

述方法。了解常用组合逻辑器件的逻辑功能及其特点,能够正确使用集成组合逻辑器件实现相关应用。 4、掌握触发器的逻辑功能及时序特性、逻辑符号,了解各类触发器逻辑功能转换。 5、掌握时序逻辑电路的一般分析和同步时序逻辑电路的设计方法,掌握时序逻辑器件的功能极其描述方法。了解常用时序逻辑器件的逻辑功能及特点,能够正确使用集成组合逻辑器件实现相关应用。 6、了解静态和动态存储器的基本组成结构、存储原理,掌握存储器的存储容量和字节长度的扩展方法。 7、理解可编程电路的基本单元、掌握只读存储器和可编程阵列逻辑PAL、通用阵列逻辑GAL、可擦除可编程逻辑器件EPLD、现场可编程门阵列FPGA的应用。 8、了解脉冲波形的产生和整形的概念、工作原理,了解555时基电路的组成,掌握555时基电路的三种基本应用。 9、了解数/模和模/数转换基本概念和方法,掌握R-2R电阻变换网络原理和数/模变换电路。了解常用A/D和D/A集成电路及其应用。 三、重点与难点 1、重点内容:逻辑函数的表示方法及其化简、TTL门电路和CMOS门电路的基本工作原理和外特性、组合逻辑电路的分析、设计方法及其应用、触发器的动作特点和逻辑功能的描述方法、同步时序逻辑电路的分析、设计方法及其应用、脉冲电路的分析方法和555定时器原理、特点及其应用、存储器的工作原理、特点及应用、D/A和A/D转换器的基本工作原理。 2、难点内容:TTL门电路的外特性、逻辑设计中的逻辑抽象、MSI器件的附加控制端的功能、各类电路结构的触发器所具有的动作特点、同步时序逻辑电路的分析、设计方法、脉冲电路的波形分析方法、可编程ROM的可编程原理、D/A和A/D转换器内部电路结构和详细工作过程。 四、教学方法 本课程理论与实践并重。采用电化教学、多媒体教学的课堂讲授和采用现场演示教学以及与实际操作相结合的实验教学。 实验课单独设课,重视实验内容与讲课内容的密切结合。 重视作业与习题。由于课时紧张,大纲中没有安排习题课的课时,教师应根据学

《钢结构设计基本原理》练习及答案大全完整版

一 填空题 1、 计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时,应采用荷载的 设计 值;计算疲劳时,应采用荷载的 标准 值。 2、 钢材Q235B 中,235代表 屈服值 ,按脱氧方法该钢材属于 镇静 钢。 3、 对于普通碳素钢,随含碳量的增加,钢材的屈服点和抗拉强度 升高 ,塑性和韧性 降低 ,焊接性能 降低 。 4、当采用三级质量受拉斜对接焊缝连接的板件,承受轴心力作用,当焊缝轴线与轴心力方向 ,焊缝强度可不计算 。 5 、 等因素综合考虑,选用合适的钢材。 6、钢材受三向同号拉应力作用,数值接近,即使单项应力值很大时,也不易进入 塑性 状态,发生的破坏为 脆性 破坏。 7、在普通碳素结构钢的化学成分中加入适量的硅、锰等合金元素,将会 提高 钢材的强度。 8、 轴心受压柱的柱脚底板厚度是按底板的 受弯 受力工作确定的。 9、如下图突缘式支座加劲肋,应按承受支座反力的轴心受压构件计算梁平面外(绕Z 轴)稳定,钢材Q235 , 其长细比为 21.07 。 1 200 10

10 的影响。 11、按正常使用极限状态计算时,受弯构件要限制挠度,拉、压构件要限制 长细比。 12、钢材经过冷加工后,其强度和硬度会有所提高,却降低了塑性和韧性,这种现象称为钢 。 13 拉伸并卸载后,也称为名义屈服点。14 15和构件或连接的构造形式。 16 17构件的稳定承载力。18 承压型连接。 19、对于单轴对称的轴心受压构件,绕非对称主轴屈曲时,会发生弯曲屈曲;而绕对称主轴 20 高稳定承载力。 21、梁的整体稳定系数φb大于0.6时,需用φb′代替φb,它表明此时梁已经进入 _______ __阶段。 22、弯矩绕虚轴作用的双肢格构式压弯构件,采用缀条式格构柱,其分肢的稳定应按 构件进行验算。 23强度确定的。 24原则。 25、设杆件节点间的几何长度为l,则梯形钢屋架的支座斜杆在屋架平面内的计算长度为 杆件几何长度或l。 26、钢材的冲击韧性越小,。 27。

钢结构复习题及答案

填空题 1.高强螺栓根据螺栓受力性能分为( )和( )两种。 2.高强螺栓连接同时承受拉力和剪力作用时,如果拉力越大,则连接所能承受的剪力 ( )。 3.焊缝连接形式根据焊缝的截面形状,可分为( )和( )两种类型。 4.性能等级为4.6级和4.8级的C 级普通螺栓连接,( )级的安全储备更大。 5当构件轴心受压时,对于双轴对称截面,可能产生( );对于无对称轴的截面,可能产生( );对于单轴对称截面,则可能产生( )。 6.加劲肋按其作用可分为( )、( )。 7提高钢梁的整体稳定性最有效的办法之一就是设置侧向支承点,但侧向支承点必须设在钢梁的( )翼缘。 8 ( )不能忽略,因而绕虚轴的长细比 要采用( )。 9.轴心受压构件,当构件截面无孔眼削弱时,可以不进行( )计算。 10.钢材的两种破坏形式为( )和( )。 11.随着时间的增长,钢材强度提高,塑性和韧性下降的现象称为( )。 12.梁整体稳定判别式l 1/b 1中,l 1是( )b 1是( )。 1. 偏心受压构件在弯矩作用平面内整体稳定的计算公式是: f N N W M A N Ex x x x mx x ≤???? ??'-+8.011γβ? 式中:mx β是:( ),' Ex N 表示 ( ),其表达式为 ( )。 2.普通螺栓按制造精度分( )和( )两类:按受力分析分 ( )和( )两类。 3.由于焊接残余应力本身自相平衡,故对轴心受压构件( )无影响。 4.在高强螺栓群承受弯矩作用的连接中,通常认为其旋转中心位于( )处。 5.梁的最大可能高度一般是由建筑师提出,而梁的最小高度通常是由梁的( )要求决定的。 6.国内建筑钢结构中主要采用的钢材为碳素结构钢和( )结构钢。 7.高强度螺栓根据其螺栓材料性能分为两个等级:8.8级和10.9级,其中10.9表示 ( ) 。 8 .使格构式轴心受压构件满足承载力极限状态,除要保证强度、整体稳定外,还必须保证 ( )。 9.钢材随时间进展将发生屈服强度和抗拉强度提高、塑性和冲击韧性降低的现象,称为 ( )。 10.根据施焊时焊工所持焊条与焊件之间的相互位置的不同,焊缝可分为平焊、立焊、横焊和仰焊四种方位,其中( )施焊的质量最易保证。

钢结构基础第三章课后习题答案

第三章 3.7一两端铰接的热轧型钢I20a 轴心受压柱,截面如图所示,杆长为6米,设计荷载N=450KN ,钢材为Q235钢,试验算该柱的强度是否满足? 解:查的I20a 净截面面积A 为35502m m ,所以构件的净截面面积 232495.217235505.21*23550mm d A n =??-=-= 22/215/5.1383249 450000 mm N f mm N A N n =<=== σ 所以该柱强度满足要求。 3.8 一简支梁跨长为5.5米,在梁上翼缘承受均布静力荷载作用,恒载标准值10.2KN/m(不包括梁自重),活荷载标准值25KN/m ,假定梁的受压翼缘有可靠的侧向支撑,钢材为Q235,梁的容许挠度为l/250,试选择最经济的工字型及H 型钢梁截面,并进行比较。 解:如上图示,为钢梁的受力图 荷载设计值m KN q /24.47254.12.102.1=?+?= 跨中最大弯矩KNm ql M 63.1785.524.478 1 8122=??== f w M x x ≤= γσmax 所以3561091.7)21505.1/(1063.178mm f M w x x ?=??=≥γ 查型钢表选择I36a ,质量为59.9kg/m,Wx 为8750003 m m , 所以钢梁自重引起的恒载标注值m KN /58702.010008.99.59=÷?=,可见对强度影响很小,验算挠度即可:荷载标准值m KN q k /79.35252.1058702.0=++=

挠度mm EI l q x k 13.1310 576.11006.2384105.579.35538458 512 44=???????==ω<[l/250]=22mm I36a 满足挠度要求。 查型钢表选择HN400x200x8x13,质量为66kg/m,Wx 为11900003m m 钢梁自重引起的恒载标注值m KN /6468.010008.966=÷?=,可见对强度影响很小,验算挠度即可:荷载标准值m KN q k /85.35252.106468.0=++= 挠度mm EI l q x k 7.810 237001006.2384105.585.35538454 512 44=???????==ω<[l/250]=22mm HN400x200x8x13满足挠度要求。从经济角度来看,I36a 横截面面积为76.32 cm ,而HN400x200x8x13横截面面积为84.122cm ,所以选择I36a 更好。 3.9 图为一两端铰接的焊接工字型等截面钢梁,钢材为Q235。钢梁上作用两个集中荷载P=300KN(设计值),集中力沿梁跨方向的支撑长度为100mm 。试对此梁进行强度验算并指明计算位置。 习题3.9 解:做出结构弯矩,剪力图如下 )/(,2mm N τσ 493231026.110228012 1 4052801028008121mm I x ?=???+???+??= 梁受压翼缘的宽厚比为(140-4)/10=13.6>13y f /235=13 所以截面塑性发展系数为1.0

4 钢结构基础(第二版)课后习题答案

《钢结构基础》习题参考答案 3.1题: 答:(1)按制作方法的不同分为型钢截面和组合截面两大类。型钢截面又可分为热轧型钢和冷弯薄壁型钢两种。组合截面按连接方法和使用材料的不同,可分为焊接组合截面(焊接截面)、铆接组合截面、钢和混凝土组合截面等。(2)型钢和组合截面应优先选用型钢截面,它具有加工方便和成本较低的优点。 3.7题: 解:由附录1中附表1可得I20a 的截面积为3550mm 2,扣除孔洞后的净面积为 3249275.213550A n =??-=mm 2。工字钢较厚板件的厚度为11.4mm ,故由附录4可 得Q235钢材的强度设计值为215f =N/mm 2,构件的压应力为 2155.1383249 10450A N 3n <≈?==σN/mm 2,即该柱的强度满足要求。 新版教材工字钢为竖放,故应计入工字钢的自重。 工字钢I20a 的重度为27.9kg/m ,故 19712.19.8169.27N g =???=N ; 构件的拉应力为215139.113249 1971 10450A N N 3n g <≈+?=+=σN/mm 2,即该柱的强度满足 要求。 3.8题: 解:1、初选截面 假定截面钢板厚度小于16mm ,强度设计值取215f =,125f v =。 可变荷载控制组合:24kN .47251.410.22.1q =?+?=, 永久荷载控制组合:38.27kN 250.71.410.235.1q =??+?= 简支梁的支座反力(未计梁的自重)129.91kN ql/2R ==,跨中的最大弯矩为

m 63kN .1785.547.248 1 ql 81M 22max ?≈??==,梁所需净截面抵抗矩为 36 x max nx 791274mm 215 1.051063.178f M W ≈??==γ, 梁的高度在净空方面无限值条件;依刚度要求,简支梁的容许扰度为l/250,参照表3-2可知其容许最小高度为 229mm 24 550024l h min ≈== , 按经验公式可得梁的经济高度为 347mm 3007912747300W 7h 33x e ≈-=-=, 由净截面抵抗矩、最小高度和经济高度,按附录1中附表1取工字钢 I36a ,相应 的截面抵抗矩3 nx 791274m m 875000W >=,截面高度229mm 360h >=且和经济高度 接近。按附录1中附表5取窄翼缘H 型钢 HN400×150×8×13,截面抵抗矩 3nx 791274m m 942000W >=,截面高度229mm 400h >=。 普通工字钢梁翼缘的外伸宽度为 63m m 2/)10136(b 1=-=,13f /2351399.315.863 t b y 1=<≈= ,故翼缘板的局部稳定可以保证,且截面可考虑部分塑性发展。 窄翼缘型钢梁的翼缘的外伸宽度为 71m m 2/)8150(b 1=-=,13f /2351346.51371 t b y 1=<≈=,故翼缘板的局部稳定可 以保证,且截面可考虑部分塑性发展。 2、验算截面 (1)普通工字钢I36a 截面的实际几何性质计算: 27630mm A =,4x m 157600000m I =,3x 875000mm W =, 307m m S I x x =,

最新4钢结构基础第二版课后习题答案

4钢结构基础第二版课后习题答案

《钢结构基础》习题参考答案 3.1题: 答:(1)按制作方法的不同分为型钢截面和组合截面两大类。型钢截面又可分为热轧型钢和冷弯薄壁型钢两种。组合截面按连接方法和使用材料的不同,可分为焊接组合截面(焊接截面)、铆接组合截面、钢和混凝土组合截面等。(2)型钢和组合截面应优先选用型钢截面,它具有加工方便和成本较低的优点。 3.7题: 解:由附录1中附表1可得I20a 的截面积为3550mm 2,扣除孔洞后的净面积为3249275.213550A n =??-=mm 2。工字钢较厚板件的厚度为11.4mm ,故由附录4可得Q235钢材的强度设计值为215f =N/mm 2,构件的压应力为 2155.1383249 10450A N 3 n <≈?==σN/mm 2,即该柱的强度满足要求。 新版教材工字钢为竖放,故应计入工字钢的自重。 工字钢I20a 的重度为27.9kg/m ,故 19712.19.8169.27N g =???=N ; 构件的拉应力为215139.113249 197110450A N N 3n g <≈+?=+= σN/mm 2,即该柱的强度满足要求。 3.8题: 解:1、初选截面 假定截面钢板厚度小于16mm ,强度设计值取215f =,125f v =。 可变荷载控制组合:24kN .47251.410.22.1q =?+?=, 永久荷载控制组合:38.27kN 250.71.410.235.1q =??+?=

简支梁的支座反力(未计梁的自重)129.91kN ql/2R ==,跨中的最大弯矩为 m 63kN .1785.547.248 1ql 81M 22max ?≈??==,梁所需净截面抵抗矩为 36 x max nx 791274mm 215 1.051063.178f M W ≈??==γ, 梁的高度在净空方面无限值条件;依刚度要求,简支梁的容许扰度为l/250,参照表3-2可知其容许最小高度为 229mm 24 550024l h min ≈==, 按经验公式可得梁的经济高度为 347mm 3007912747300W 7h 33x e ≈-=-=, 由净截面抵抗矩、最小高度和经济高度,按附录1中附表1取工字钢 I36a ,相应 的截面抵抗矩3nx 791274m m 875000W >=,截面高度229mm 360h >=且和经济高 度接近。按附录1中附表5取窄翼缘H 型钢 HN400×150×8×13,截面抵抗矩3nx 791274m m 942000W >=,截面高度229mm 400h >=。 普通工字钢梁翼缘的外伸宽度为 63m m 2/)10136(b 1=-=,13f /2351399.315.8 63t b y 1=<≈=,故翼缘板的局部稳定可以保证,且截面可考虑部分塑性发展。 窄翼缘型钢梁的翼缘的外伸宽度为 71m m 2/)8150(b 1=-=,13f /2351346.513 71t b y 1=<≈=,故翼缘板的局部稳定可以保证,且截面可考虑部分塑性发展。 2、验算截面 (1)普通工字钢I36a 截面的实际几何性质计算:

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