同济大学高等钢结构张其林老师作业
同济大学高等钢结构与组合结构塑性设计和抗震性能设计作业
第三、四章作业
塑性设计
第一组
3.1a 为了满足塑性设计的要求，国内外钢结构规范 EC3、GB 50017-2017 分别如何 进行构件截面分类、分级？EC3 哪类截面、GB 50017-2017 哪级截面适用于塑性设计？
答： 根据 Eurocode 3 Design of steel structures–Part 1-1: General rules and rules for buildings[1]： 5.5.2 截面分为 4 类： 1 类：塑性分析中截面能够形成具有足够塑性转动能力的塑性铰，且承载力无折减； 2 类：截面可产生塑性弯矩抵抗力、由于局部屈曲，转动能力有限； 3 类：截面最外缘受压纤维可屈服，由于局部屈曲，阻碍塑性弯矩抗力的发展。 4 类：截面在达到屈服应力前，一处或多处局部屈曲 EC3 横截面的分类方法取决于受压部分的宽厚比（如图 1） （1）按其受压部分最高(最不利的)级别类型将横截面归类 （2）通过同时引入翼缘和腹板的分类来确定横截面类型 （3）具有 3 类腹板和 1 类或 2 类翼缘的横截面可归类为 2 类横截面 （4）假定腹板仅抵抗剪力，对截面的抗弯和正截面受力不产生影响，则横截面可设 计为 2、3 或 4 类截面，仅取决于翼缘等级。 适用于塑性设计： 1 类截面适用于塑性设计，2 类不宜用于塑性设计，3、4 类不能用于塑性设计。
图 2 截面的分类及转动能力[2]
适用于塑性设计： 根据钢结构设计标准 GB 50017-2017 中 10.1.5 条：塑性及弯矩调幅设计要求截面板 件宽厚比要求等级为： 10.1.5 采用塑性及弯矩调幅设计的结构构件，其截面板件宽厚比等级应符合下列规 定： 1 形成塑性铰并发生塑性转动的截面，其截面板件宽厚比等级应采用 S1 级；
高等钢结构原理断裂与疲劳部分
同济大学建筑工程系研究生课程《高等钢结构原理》断裂与疲劳部分（授课教师童乐为）学生作业一、作业要求1．每位学生自选5道概念论述题。
2．应仔细审题，答题清楚到位。
鼓励有全面深入的高质量论述。
3．相互抄袭很容易识别，均按不及格论处。
请独立思考答题。
4．照抄授课教师讲稿，成绩最高只能得60分。
5．书面答题，统一做在A4纸上，打印和手写均可，封面写上系（所）别、学号和姓名、硕士生或博士生。
校外旁听生写上单位名称。
6．作业可集中给班长统一提交，截至时间2008年11月30日二、参考书目1. [英]T.R. 格尔内，焊接结构的疲劳，机械工业出版社，1988。
2. 焦馥杰，焊接结构分析基础，上海科学技术出版社，1991。
3. [德]D. 拉达伊，焊接结构疲劳强度，机械工业出版社，1994。
4. 霍立兴，焊接结构工程强度，机械工业出版社，1995。
5. 陈绍蕃，钢结构设计原理，科学出版社，2000。
6. [荷]J.Wardenier, 钢管截面的结构应用，同济大学出版社，2004。
7. N.E. Dowling, Mechanical Behavior of Materials, Pearson Prentice Hall, 20007三、概念论述题1．焊接钢结构的缺点及其原因2．金属断裂的分类和特点3．影响焊接钢结构脆性断裂的主要因素及其效应4．线弹性断裂力学的研究对象和应用范围5．裂纹类型和裂纹尖端附近的应力场特点6．应力强度因子的一般表达式和用途7．应力强度因子与应力集中系数的区别8．应变时效的要义9．防止焊接钢结构脆性断裂的基本措施10．焊接与非焊接钢结构在疲劳性能上的异同点11．解释应力幅是评价焊接钢结构疲劳强度的一个指标12．无限寿命、安全使用寿命、破损－安全等疲劳设计思想的基本要义13．基于构造分类的疲劳设计方法的特点14．基于热点应力的疲劳设计方法的特点15．断裂力学在焊接钢结构疲劳分析中有何用武之地16．如何运用断裂力学裂纹扩展原理来预测焊接钢结构的疲劳寿命17．如何运用结构损伤原理来评估变幅疲劳问题18．改善焊接钢结构疲劳性能的一些措施。
同济大学钢结构基本原理课件--张其林
塑性和韧性
制作安装方面
密封 性能
耐火/ 耐腐蚀
混凝 土 钢 材 玻 璃 膜 材
抗压性能好、 抗拉性能差 均匀、各向 同性 缺陷对抗拉强 度影响拉、抗 压性能好 各向异性、 只拉柔性材 料 均匀、各向同 性 纤维纵向受 拉强度大 、纤维横向 受拉强度低
拉力下脆性
现浇
一般
好 耐热好耐火 差 耐腐蚀差 耐火差 耐腐蚀一般
4、抗冲击性能和冷弯性能
强度和塑性指标——承受静力荷载性能：静力拉伸试验 钢材抗冲击性能——承受动力荷载性能：冲击韧性ak
V型、U型缺口, ak=Ak/An ——强度和韧性的综合指标 Ak——冲击功[N.m](J), Ak=W(h1-h2), W=摆锤重，h1/h2=冲断前后摆锤高度
An——试件缺口处净截面面积
受弯梁： zs 2 3 2 纯剪： zs 3 2 3 f y ,
双拉：屈服点高、伸长率低，
1 f y 0.58 f y 3
拉压：屈服点低、伸长率高，
x y时, zs x f y x y， zs 3 x f y， x 0.58 f y
钢材是理想的弹塑性材料
钢材的屈强比fy/fp 是结构的安全储备
钢材的塑性：伸长率与收缩率, 原尺寸与拉断后尺寸相对比
l1 l0 100% l0
A0 A1 100% A0
2、单轴反复应力下的工作性能
钢材反复加载曲线： 冷作硬化、时效、疲劳、滞回曲线
3、复杂应力下的工作性能
8、钢结构的设计依据
GB系列
• • • • • 建筑结构设计统一标准 建筑结构荷载规范 建筑抗震设计规范 钢结构设计规范GB50017 冷弯薄壁型钢结构技术规范 GB50018 • 高耸结构设计规范
大型复杂钢结构施工过程计算理论与应用
３．２数值计算结果验证 为了说明本文计算方法的准确性，将本文的计
算结果与通用有限元Ｍｉｄａｓ软件计算结果和实测位 移结果进行了比较，限于篇幅，本文仅列出几个代表 性测点的结果分别如图２和图３所示．
０ —２０
量—４０ 芝一印 熟一８０ 掣．１００
焉＿１２０ －１４０
－１６０
一测点２通用有限元计算值 一测点２ ３Ｄｅｓ软件计算值
第３７卷第４期 ２００９年４月
Ｉ㈣ＳＩＨ（Ｎ棚服ＡＩ．ｓｃ蚴 ０Ｆ嗍Ｉ 同济大学学报（自然科学版）
ＪｏＵＲＮＡＬ
文章编号：０２５３—３７４Ｘ（２００９）０４—０“５一０４
ＶｏＩ．３７ Ｎｏ．４ Ａｐｒ．２００９
大型复杂钢结构施工过程计算理论与应用
张慎伟１，张其林２，罗晓群２，吴 杰２
（１．山东大学土建与水利学院，山东济南２５００６ｌ，２．同济大学土木工程学院，上海２０００９２）
（５）
根据上述理论和有关节点坐标迁移原则ｃ枷，在 同济大学钢结构设计软件３Ｄ３Ｓ平台上开发了钢结
构施工过程鼹踪计算软件模块，宠善的前惹处理功
能可以方便快捷地实现大型钢结构施工过程建模、
计算与分析，
２功能特点分析
逮帚有限元软件在施工过翟跟踪计算方褥存在
着 算可方操法作克性服差了，现前有处计理不算方软便件等的弱缺点点．。本基文开于发Ａｕ的ｔ㈣计
详细的推导［卜８］，限予篇幅，本文不住重复阐述。 １．２施工过程躐踪模拟计算的有限冤方法
结构的施工过程涉及结构体系的不断转换，大 型复杂钢结构施工方法弱施工蹶序童接影响到各个
旅工阶段中成形状态的几何线形和内力状况。～方 面，只要施工方法和施工顺序得到确定，结构的几何
线形朔志力状况可以唯一计算确定；另一方露，也可
轻型木结构住宅建筑CAD软件
（ ） 用 Ｃ ｍ ｏｉ ２采 ｏ ｐｓｅ设 计 模 式 ， ＹＷｏｄ ｎ ｎ ｔ 使 １ ｏＵ ｉ ｏ 对 象 聚 合 多 个 ＹＷｏｄ ａ １ ｏＢｒ对 象 ， 每 根 杆 作 为 而 ＹＷｏｄ ｎｏ １ ｏＵ ｉ ｎ的子 对 象 ， 某 些 情 况 下 也 需 被 单 独 在 选 中 ， 独操作 ， 利用 Ｏ ｊｃＡ Ｘ的子 实体技 术实 单 故 ｂｅｔＲ
第２ １卷 第 １期
２ ２年 ２月 Ｏｌ
计 算 机 辅 助 工 程
Ｃｏ ｕ ｅ ｄ ｄ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｍｐ ｔ ｒＡｉ ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ
Ｖｏ ． Ｎｏ． Ｉ２ｌ １ Ｆ ｂ． ２ ２ ｅ ０１
文 章 编 号 ：０ ６—０ ７ （０ ２ 叭 一０ ００ １０ ８ １ ２ １ ） ０ ５ ５
Ｙ Ｕ Ｘ ａ ｌｎ ，Ｚ Ｎ ｉｎ ， ｎｕ ｎ ，ｒ Ｎ ｉ ｕ ， Ｏ ｉｎｕ ＨＡ Ｇ Ｑ ｌ ＨＥ Ｍｉ ａ Ａ Ｇ Ｈｕｚ ｉ ｊ ｈ
Ｗ ＡＮＧ ａ ｆ ｎ ，ＺＨＥＮＧ ｎ ｕ Ｘｉ ｏ ｅ ｇ Ｙｉ ｒ ｉ
ａ ｇ ａ ０ ３，Ｃ ｉ ａ ｈｎ ； （ ．Ｓ ａｇａ Ｔ ｎｌｉ ｉｉＥ ｇｎｅ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ｏ Ｌ ｄ．，Ｓｈ ｎ ｈ ｉ２０ ４３ １ ｈｎ ｈｉ ｏｇ ｖ ｎｉｅｒ ｇＴ ｃｎｌ ｙＣ ｔ ｅＣ ｌ ｉ ｏ
和楼 面洞 口类等． 通过 实例 介 绍软件 的主要 功 能 ， 包括 墙体 和楼 面建模 ， 坡屋 面和 桁 架建模 ， 载荷布 置与 自动导 算 ， 墙体 和楼 面的 结构计 算 以及 结构施 工 图 自动 绘制 等．
关 键词 ： 宅建 筑 ；轻型 木桁 架 ； Ａ 软件 开发 ； ｂｅｔ Ｒ 住 Ｃ Ｄ； Ｏ ｊｃＡ Ｘ
张其林（９ ２ ） 男， １６一 ， 江苏海 门人 ， 教授 ， 导， 博 博士 ， 研究方向为钢结构 ， Ｅｍａ ）ｈ ｎｑｌ ＠ｔ ｇｉｅｕ ｃ （ － ｉ ｚａｇ ｉｎ ｏ ｊ ｄ ．ｎ ｌ ｉ ｎ ．
同济大学钢结构基本原理课后习题答案完全
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 yyy 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：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=-=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）。
主题大型建筑钢与组合结构国际论坛
主题：大型建筑钢与组合结构国际论坛暨SEWC中国团组成立大会时间：2011年11月19日PM地点：上海同济大学建筑设计研究院汪大馁：下午的第一位发言人是同济大学教授张其林，他报告的题目是“大型建筑结构健康监测和基于监测的性态研究”。
张其林：首先第一个方面，大家都知道我们现在大型建筑结构来源于理论研究、数字模型、缩尺实验。
我们见到的结构体系发展的趋势越来越复杂，可以用三个词表达，越来越长、高、轻，两个国际协会联合召开的年会的主题，它的主题就是这三个，更高更轻更长。
我个人觉得我们现有的知识并不足以支撑这样的一个结构工程的趋势跟快速发展的情况，所以在最近几年里面出了很多事故，各种各样的事故，这里面主要是空间结构。
在这样的背景下，健康监测就是这样提出来的。
我们获取知识的第四个途径，我们也可以理解为是基于原型的实验，只有基于原型的实验才能得到真实的数据。
第一个科学价值，主要体现在它能够拓展工程类的支持，第二个，它的实用价值，如果能够适当地或者非常好地利用健康监测的手段，或许我们可以避免结构工程事故的发生，至少在有些事故发生之后可以寻找到确切的原因，来反馈我们的支持。
另外在这个条件基础下我们可以寻找到比较好的解决方案。
这是关于健康监测系统的简单的发展背景。
第二个方面，花一点时间跟大家介绍一下结构健康系统。
可能大家对这个工程监测概念比较熟悉，对健康监测有很多人比较陌生，如果比较一下工程监测和健康监测的区别，我们从区别上来了解健康监测可能更方便。
如果以人为例，人的监测和工程的监测，当你的人到了一定年龄以后，可能你感觉到这个不舒服那个不舒服，心脏不好等等，在这个时候你做这个监测，工程监测在需要的时候才去做的。
相对来说健康监测，从胎儿期就要针对各种器官，然后它可以监控你这个人从胎儿阶段到另外一个阶段，到少年、青年甚至于老年整个过程的情况，一旦发现什么地方有问题了，它可以及时报警，更早发现一些问题。
所以它的特点是一个长期的过程。
2015秋季研究生《高等钢结构与组合结构理论》课程考试试卷(1)
同济大学研究生课程考核试卷2015－2016 学年第一学期课号：2020388 课名：高等钢结构与组合理论考试考查：考试此卷选为：期中考试( )、期终考试(√)、重考( )试卷、开卷（）、闭卷（√）年级专业学号姓名命题教师：郭小农、童乐为、邓长根、孙飞飞、张其林、陈以一、蒋首超、陈世鸣考试说明：（1）本课程为闭卷考试，学生不得将教材、笔记以及作业本等与考试有关的书籍、资料带入考场。
（2）考卷装订成册，学生不得自行拆开。
试题一（钢材性能与结构体系部分，共6分）1.（3分）某简支钢梁，两端承受端弯矩，长度为6m，截面为工字形，截面高度400mm，已知钢材的弹性模量为E=200GPa，屈服强度为235MPa，屈服平台的最大流幅2.0%。
若假定钢梁在整个加载过程中一直满足平截面假定；试分别计算：（1）钢材边缘纤维刚刚屈服时，钢梁的跨中挠度；（1分）（2）边缘纤维应变达2.0%时，钢梁的跨中挠度；（1分）（3）说明屈服平台段长度对于结构承载性能的重要性。
（1分）⏹答案答：1）根据已知条件，εy=f y/E=235/2.0×105=0.1175%由材料力学可知，简支纯弯钢梁的变形曲线为圆弧；截面曲率为：ψ=2εy/0.4=2*0.1175%/0.4=0.005875 m-1因此曲率半径为：R=1/ψ=170.213m跨中挠度为：δ=R-(R2-32)0.5=1/ψ=170.213-170.186=0.027m=27mm2）根据已知条件，ε=2%截面曲率为：ψ=2ε/0.4=2*2%/0.4=0.1 m-1因此曲率半径为：R=1/ψ=10m跨中挠度为：δ=R-(R2-32)0.5=1/ψ=10-9.5394=0.4606m=460.6mm3）屈服平台段使得结构具有良好的塑性和变形能力。
2.（3分）如何理解结构形态对结构受力性能的影响？举例说明结构体系与结构形态的关系。
⏹答案（其他回答若理论上正确也可给分）（a）在相同的荷载条件下，不同的结构形态将导致不同的结构内力（弯矩或轴力），从而影响结构的受力性能。
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如图所示两层单跨钢结构框架，梁柱节点和柱脚视为刚接，跨度和层高自定，梁和柱均为等截面构件且可认为所有柱同一截面，所有梁同一截面。
在梁柱节点处作用4个集中力，大小分别为1,2
i i，
P P。
变化两个参数1/2
P P和梁柱线刚度比/
b c
用有限元软件计算结构第一阶线性屈曲模态下（不引入初始缺陷和大变形计算）的理论荷载1,2
P P（特征值问题）。
由此反算两层柱子的长度系数 ，与规范的计算长度系数对比，计算结果整理成表格（类似ppt第23页）。
P2P2
P
注意：
12月14号之前将张其林老师作业发至邮箱zhangqilin@。
pdf文档格式，文
档名邮件名及主题均为：姓名+学号+高钢作业。
可纸质版作业交给班长。