钢结构(第三版)
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
2960.720.78160
w 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 m m = 内力分配：22110003333N N KN α==?=， 112
10006673
N N KN α==?= 焊缝长度计算：
116673720.720.78160w 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 。 22333
2480.720.76160
w w
f f N l mm h f ≥
==????∑， 则实际焊缝长度为:
mm h mm l f w
48086060260262481=?=<=?+='，取260mm 。 3.2 试求图3.81所示连接的最大设计荷载。钢材为Q235B ，焊条为E43型，手工焊，角焊缝焊脚尺寸8f h mm =，130e cm =。
焊脚尺寸：8f h mm =
焊缝截面的形心：0205
205 5.62245.6511.2 5.62205 5.6
x mm ??
?==?+??
则2 5.6
20545.6162.22
e mm =+-= （1）内力分析：V=F ， 12()(300162.2)462.2T F e e F F =?+=?+= （2）焊缝截面参数计算：
32841
5.6511.22205 5.6(250 2.8) 2.091012
X I mm =
??+???+=? 22
742055.6511.245.62205 5.6(162.2) 1.41102
y I mm =??+???-=?
842.23110p x y I I I mm =+=?
2511.2 5.62205 5.65158.72e w
h l
mm =?+??=∑
（3）应力计算 T 引起的应力：4
8
462.2255.6 5.295102.23110
P
y Tx T r F F I τ-??=
=
=??
48462.2166.2
3.360102.23110
P x Ty T r F F I τ-??=
==?? V 引起的应力：41.938105158.72
Vy e w V F F h l τ-=
==?∑
（4
160≤
410160F -≤
46.8510160F -??≤
233577233.58F N KN ?≤=
3.3 试设计如图3.82所示牛腿与柱的连接角焊缝①、②、③。钢材为Q235B ，焊条为E43型，手工焊。
（1）内力分析：V=F=98KN ， 980.1211.76M F e K N m =?=
?=? （2）焊缝截面参数计算：取10f h mm = 焊缝截面的形心：
1193
1507 3.52697(712 3.5)21937(7127)
275.51507269721937
y mm ??+???+++???+++==?+??+??
2712719375.5143.5y mm =+++-=
2
223
74
11931507(75.5 3.5)2697(75.5712 3.5)71931937143.51222.2510X I mm ????=??-+???---+??+??-??
???????
=? （3）应力计算 M 引起的应力：62
2,max
7
11.7610143.574.96/2.2510
f x M y N mm I σ???===? V 引起的应力：3
2981036.27/27193
f e w V N mm h l τ?===??∑
（4
2271.35/160/w f N mm f N mm =≤= 3.4 习题3.3的连接中，如将焊缝②及焊缝③改为对接焊缝（按三级质量标准检验），试求该连接的最大荷载。
（1）内力分析：V=F ， 0.120.12(/M F e F F K N m =?=?= （2）焊缝截面参数计算：
115012620012112
66.61501220012
y mm ??+??=
=?+?
221266.6145.4y mm =-=
322741
1220015012(66.66)20012(145.4100) 1.9561012
X I mm =
??+??-+??-=? （3）应力计算 M 引起的应力：6227
0.1210145.40.892(/)1.95610
max
x M y F F N mm I σ???===?
V 引起的应力：3
2100.417(/)20012
V F F N mm A τ⊥?===?
（4
）1 1.1w
eq t f σ=≤
21.148 1.1 1.1185203.5(/)w t F f N mm ?≤=?=
177.3F KN ?≤
3.5 焊接工字形梁在腹板上设一道拼接的对接焊缝（图 3.83），拼接处作用有弯矩m kN M .1122=，剪力V=374KN ，钢材为Q235B 钢，焊条用E43型，半自动焊，三级检验标准，试验算该焊缝的强度。
（1）内力分析：V=374KN ， m kN M .1122= （2）焊缝截面参数计算：
49231068.25071428021000812
1
mm I x ?=???+??=
42987440250850050714280mm S w =??+??= 41198744050714280mm S w =??=
（3）应力计算
322
max
9
37410298744052.1/125/2.68108
w w v x w VS N mm f N mm I t τ??===<=?? 腹板和翼缘交接处：
62119
112210500209.3/2.6810x M y N mm I σ???===? 32
119
37410198744034.7/2.68108
w x w VS N mm I t τ??===?? 折算应力：
22217.8/ 1.1 1.1185204/w t N mm f N mm ==>=?=
不满足
3.6 试设计图3.81的粗制螺栓连接，F =100KN(设计值)，130e cm =。
（1）内力分析：V=100KN ， 1205
300402.52
e mm =+=， 1000.402540.25T V e KN m =?=?=?
（2）参数计算：
单个螺栓抗剪承载力（M22）
2
2
22114053.24
4
b b v
v v
d N n f KN ππ?=?
?=?
?=，
min 20830567.1b b t c N d t f KN =??=??=∑
{}min min ,53.2b b b v c N N N KN ==
222
164000i i
x y mm +=∑∑ （3）内力计算 T 引起的应力：611x
22
40.2510160
39.26164000T i i T y N KN x y ???===+∑∑ 61122
40.25106014.73164000Ty
i i
T x N KN x y ???===+∑∑ V 引起的应力：1100
1010
Vy V N KN n === （4
）1min 46.453.2b
N KN N KN =
==≤=
3.7 试设计如图3.84所示：构件钢材为Q235B ，螺栓为粗制螺栓。
①角钢与连接板的螺栓连接；
②竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。12170d d mm ==。
③竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。1150d mm =，2190d mm =。
①角钢与连接板的螺栓连接； 单个螺栓抗剪承载力（M20）
2
2
20214087.94
4
b b v
v v
d N n f KN ππ?=?
?=?
?=
min 201430585.4b b t c N d t f KN =??=??=∑
{}min min ,85.4b b b v c N N N KN ==
螺栓个数 m i n
350
4.18
5.4b
N n N ≥
==个，取5个螺栓，按规范规定间距排列（图省略）。 ②竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。12170d d mm ==。 内力分析
350247.522
x N N N KN ==?
=?=
350247.522
y V N N KN ==?
=?=，由支托承担。 单个螺栓抗拉承载力（M20，22.45e A cm =）
24517041.65b b t e t N A f KN =?=?=
螺栓个数 247.5
5.941.65
b
t N n N ≥
==个，取6个螺栓，排2排，按规范规定间距排列（图省略）。 ③竖向连接板与柱的翼缘板的螺栓连接。
1150d mm =，2190d mm =。
350247.522
x N N N KN ==?
=?=， 247.50.020 4.95x M N e KN m =?=?=?
350247.522
y V N N KN ==?
=?=，由支托承担。 3611222
247.510 4.951012040.2241.6584(12040)
b
t i M y N N KN N KN n y ????=+=+=≤=?+∑ 3.8 按摩擦型连接高强度螺栓设计习题3.7中所要求的连接（取消承托板），且分别考虑：①12170d d mm ==；②1150d mm =，2190d mm =。螺栓强度级别及接触面处理方式自选。
Q235钢，喷砂处理，M20，8.8级，P=125KN ，μ=0.45，0.80.8125100b t N P KN ==?= ①12170d d mm ==
247.5N KN =， 247.5V KN =
一个螺栓承担的拉力
1247.5
24.7510010
b t ti t N N N KN N KN n ==
==≤= 247.5i
t
N
KN =∑
247.50.9( 1.25)0.910.45(10125 1.25247.5)381.0f ti V KN n nP N KN
μ=≤-=????-?=∑②1150d mm =，2190d mm =
247.5N KN =， 247.5V KN =， 247.50.020
4.95x M N e K N m
=?=?=? 一个螺栓的最大拉力
3611222
247.510 4.951016030.94100104(16080)
b t i M y N N KN N KN n m y ????=+=+=≤=?+∑
227.85N KN = 324.75N KN = 421.65N KN = 518.56N KN =
247.5i
N
KN =∑
247.50.9( 1.25)0.910.45(10125 1.25247.5)381.0f ti V KN n nP N KN μ=≤-=????-?=∑
第四章 轴心受力构件
4.1 验算由2∟635?组成的水平放置的轴心拉杆的强度和长细比。轴心拉力的设计值为270KN ，只承受静力作用，计算长度为3m 。杆端有一排直径为20mm 的孔眼（图4.37），钢材为Q235钢。如截面尺寸不够，应改用什么角钢？ 注：计算时忽略连接偏心和杆件自重的影响。
解：（1）强度 查表得 ∟635?的面积A=6.14cm 2 ，min 1.94x i i cm ==，
22()2(614205)1028n A A d t mm =?-?=?-?=， N=270KN
327010262.62151028
n N Mpa f Mpa A σ?===≥=，强度不满足，
所需净截面面积为3
2270101256215
n N A mm f ?≥==，
所需截面积为21256
2057282
n A A d t mm =+?=
+?=， 选636?，面积A=7.29cm 22729mm =2
728mm ≥
（2）长细比
[]min
3000
154.635019.4
o l i λλ=
=
=≤= 4.2 一块-40020?的钢板用两块拼接板-40012?进行拼接。螺栓孔径为22mm ，排列如图4.38所示。钢板轴心受拉，N=1350KN （设计值）。钢材为Q235钢，解答下列问题; （1）钢板1-1截面的强度够否？
（2）是否需要验算2-2截面的强度？假定N 力在13个螺栓中平均分配，2-2截面应如何验
算？
（3）拼接板的强度够否？
解：（1）钢板1-1截面强度验算：
210min (3)(400322)206680n A b d t mm =-??=-??=∑， N=1350KN 31135010202.12056680
n N Mpa f Mpa A σ?===≤=，强度满足。
（2）钢板2-2截面强度验算：
（a ），种情况，（a ）是最危险的。
22()0(5)(40080522)206463n a A l d t mm =-??=-??=， N=1350KN
3
2135010208.92056463
n N Mpa f Mpa A σ?===≥=，但不超过5%，强度满足。
对应图（d ）的验算：
22()0(5)(400522)205800n d A l d t mm '=-??=-??=， 1010
13501038.51313
N N KN '=
=?= 3
2
1038.510179.02055800n N Mpa f Mpa A σ'?===≤='，强度满足。
（3）拼接板的强度够否？
因为拼接板厚度2122420mm mm =?=≥，所以不必验算拼接板。
4.3 验算图4.39所示用摩擦型高强度螺栓连接的钢板净截面强度。螺栓直径20mm ，孔径22mm ，钢材为Q235AF ，承受轴心拉力N=600KN （设计值）。
解：（1）净截面验算：
20min (3)(240322)142436n A b d t mm =-??=-??=∑，
600
0.536000.5350099
N N N KN '=-
??=-??= 3
50010205.32152436
n N Mpa f Mpa A σ'?===≤=，强度满足。
（2）全截面验算
3
60010178.621524014
N Mpa f Mpa A σ?===≤=?，强度满足。
4.4 一水平放置两端铰接的Q345钢做成的轴心受拉构件，长9m ，截面由2∟908?组成的肢尖向下的T 形截面，问是否能承受设计值为870KN 的轴心力？ 解：（1）强度验算 查表得 ∟908?的面积A=13.94cm 2 ，min 2.76x i i cm ==，
387010312.131013942
N Mpa f Mpa A σ?===≥=?，但不超过5%，强度满足。
（2）刚度验算
[]0min
9000
32635027.6
l i λλ=
=
=≤= 4.5 某车间工作平台柱高2.6m ，按两端铰接的轴心受压柱考虑。如果柱采用I16（16号热轧工字钢），试经过计算解答：
（1）钢材采用Q235钢时，设计承载力为多少？ （2）改用Q345钢时，设计承载力是否显著提高？ （3）如果轴心压力为330KN （设计值），I16能否满足要求？如不满足，从构造上采取什么措施就能满足要求？ 解：（1）钢材采用Q235钢时，设计承载力为多少？ 查表得I16的面积A=26.1cm 2 ， 6.57x i cm =， 1.89y i cm =
[]02600
4015065.7
x x x l i λλ=
==≤=，a 类截面，查表得0.941x ?=
[]02600
13815018.9
y y y
l i λλ=
=
=≤=，b 类截面，查表得0.353y ?= 0.3532610215198086198.1N Af N KN ?≤=??==。
（2）改用Q345钢时，设计承载力是否显著提高？
40x λ=，a
类截面，按48x λ==查表得0.921x ?= 138y λ=，b
类截面，按164y λ==查表得0.265y ?= 0.2652610310214411214.4N Af N KN ?≤=??==，承载力无太明显的提高。
（3）如果轴心压力为330KN （设计值），I16能否满足要求？如不满足，从构造上采取什么措施就能满足要求？
8距uuuuuuuuuuuujuu 因为300198.1N KN KN =≥，所以整体稳定不满足。 在侧向加一支撑，重新计算。
[]02600/2
6915018.9
y y y
l i λλ=
=
=≤=，b 类截面，查表得0.757y ?=
0.7572610215424791424.8300N Af N KN KN ?≤=??==≥，整体稳定满足。
4.6 设某工业平台柱承受轴心压力5000KN （设计值），柱高8m ，两端铰接。要求设计一H 型钢或焊接工字形截面柱。 解：H 型钢柱 （1）初选截面
设600.807λ?=?=（b 类）
则32250001028961289.610.807215
N A mm cm f ??====?，08000
13360x y l i i mm λ===
=， 选4284072035HW ???，其面积2
361.4A mm =，18.2x i cm =，10.4y i cm = （2）验算
[]08000
44150182
x x x l i λλ=
==≤=，b 类截面，查表得0.882x ?= []08000
77150104
y y y
l i λλ=
=
=≤=，b 类截面，查表得0.707y ?= 3
2
500010195.72050.707361.410N Mpa f Mpa A σ??===≤=??，整体稳定满足。
焊接工字形
（1）初选截面
根据H 型钢截面，初选焊接工字形截面，如图所示。 （2）计算参数
24203224001834080A mm =??+?=
33941
(42046418400) 3.41012
x I mm =
?-?=?，
3841
232420 3.951012y I mm =???=?
315.9x i mm ===
，4107.7y i mm ===
（2）整体稳定验算
[]0800025150315.9
x x x l i λλ=
==≤=，b 类截面，查表得0.953x ?= []08000
74150107.7
y y y
l i λλ=
=
=≤=，b 类截面，查表得0.726y ?= 3
500010202.32050.72634080
N Mpa f Mpa A σ??===≤=?，整体稳定满足。
（3）局部稳定验算
420182 6.28(100.174)17.432
b t -'==≤+?= 040022.2(250.574)6218
w h t ==≤+?=，局部稳定满足。 4.7 图4.40（a ）、（b ）所示两种截面（焰切边缘）的截面积相等，钢材均为Q235钢。当用作长度为10m 的两端铰接轴心受压柱时，是否能安全承受设计荷载3200KN 。
解：计算（a ）图截面
（1）计算参数：2500202500824000A mm =??+?=
3294120
8500220500(250) 1.43510122
x I mm =
??+???+=? 3841
220500 4.171012y I mm =???=?
244.5x i mm ==
，4131.8y i mm ===
（2）整体稳定验算
[]01000041150244.5
x x x l i λλ=
==≤=，b 类截面，查表得0.895x ?= []010000
76150131.8
y y y
l i λλ=
=
=≤=，b 类截面，查表得0.714y ?=
3
320010186.72050.71424000
N Mpa f Mpa A σ??===≤=?，整体稳定满足。
（3）局部稳定验算
5008212.3(100.176)17.620
b t -'
==≤+?= 050062.5(250.576)638
w h t ==≤+?=，局部稳定满足。 计算（b ）图截面
（1）计算参数：2
24000A mm =
3284125
10400225400(200) 6.56410122
x I mm =
??+???+=? 3841
225400 2.671012y I mm =???=?
199.6x i mm ===
，4105.5y i mm ===
（2）整体稳定验算
[]01000050150199.6
x x x l i λλ=
==≤=，b 类截面，查表得0.856x ?= []010000
95150105.5
y y y
l i λλ=
=
=≤=，b 类截面，查表得0.588y ?=
3
320010226.82050.58824000
N Mpa f Mpa A σ??===≥=?，整体稳定不满足。
（3）局部稳定验算
4001027.8(100.195)19.525
b t -'==≤+?= 040040(250.595)72.510
w h t ==≤+?=，局部稳定满足。 4.8 设计由两槽钢组成的缀板柱，柱长7.5m ，两端铰接，设计轴心压力为1500KN ，钢材为Q235B ，截面无削弱。
解： （1）初选截面：设700.751y λ?=?=（b 类）
则3
22150010928992.890.751215
y N A mm cm f ??====?，
选2［32a ，，其面积2
48.50297A cm =?=，12.44y i cm = （2）验算实轴的整体稳定
[]07500
60150124.4
y y y
l i λλ=
=
=≤=，b 类截面，查表得0.807y ?= 3
2
150010191.62150.8079710y N Mpa f Mpa A σ??===≤=??，绕实轴的整体稳定满足。
（3）确定柱宽
设130λ=
?52x λ===?07500
144.252
x
x x
l i mm λ=
=
=， 144.2
327.70.440.44
x i b mm =
==?取b=330mm ，如下图所示。
（4）验算虚轴的整体稳定
0 2.24z cm =，41304.7I cm =，1 2.51i cm =
截面对虚轴的参数：
2
474255.22[304.748.50(
)]16402 1.64102
x I cm mm =?+?==?
130x i mm ===， 0750058
133x x x l i λ===，
65[]1500.780ox x λλ?===≤=?=
3
2
150010198.32150.7809710
x N Mpa f Mpa A σ??===≤=??，绕虚轴的整体稳定满足。 （5）缀板的设计
011130 2.5175.3753l i cm mm λ==?==
选用缀板尺寸为-2601808??，则101180753180933l l mm =+=+=，取1930l mm =，
分支线刚度4
3111304.7103276930
I k mm l ?===
缀板线刚度3311(81802)30470255.212
b b I k mm a ==????= 则
1304709.363267
b k k ==≥ 横向剪力297102152453585
V N ??=
== 1124535
930
244705255.2
V l T N a ?=== 130
611
24535
930
2 5.70410222
V l a M T N mm ?=?===??
取焊脚尺寸8f h mm =，采用绕角焊，则焊缝计算长度为180w l mm =
验算焊缝：44705
44.40.78180f Mpa τ==??，62
6 5.70410188.60.78180
f Mpa σ??==??
160160w f Mpa f Mpa ====
第五章
5.1 一平台的梁格布置如图5.53所示，铺板为预制钢筋混凝土板，焊于次梁上。设平台恒荷载的标准值（不包括梁自重）为2.02/kN m 。试选择次梁截面，钢材为Q345钢。
解：1、普通工字形钢
34I45a 143332241x x W cm I cm ==选 3、验算： 1）强度
6
3
410.410272.82951.05143310
x a x x M Mpa f Mp r W σ?====?? 2）挠度
3
2.
(220)366/(1.22 1.420)391.2/11
2291.26410.488
6410.410313249391324.9391.05295
m
x
W
x r f
x
q kN m k
q kN m
M ql kN m x m x W mm cm x r f x ≥=+?==?+??=≥=??=??≥===?
44
5455666000384384 2.0610322411016.77[]15k q l v EIx mm v mm
?=?=?
???== 重选I50a
4
44
54
4647255666000384384 2.06104647210x k X I cm q l v EI =??=?=?
???
3）整稳：不必计算。
4）局稳：因为是型钢，不必验算。
5.3解：图5.54（a ）所示的简支梁，其截面为不对称工字形[图5.54（b ）]，材料为Q235B 钢；梁的中点和梁端均有侧向支承；在集中荷载（未包括梁自重）F=160kN (设计值)的作用下，梁能否保证其整体稳定性？
2422max 132301800.81011041041076.980.8/0.81216012
1.2497.38484
2800.840.510181
0.533.2301800.81011
0.880(82/233.2)80012G X A cm q kN m
ql Pl M kN m
y cm
I γ-????
=?+?+?==??=??=+=?+=?????
??+??=
+=?+?+?=??+-??1、计算梁自重
、计算中和轴位置224
3
133413112.8301(33.20.5)101(48.80.5)9344093440281033.23 3.1 1.75
1
(130110)233012 4.7/600/4.7127.7(130)/12
/()0.96
2330
0X X b b y y y y b b cm I W cm y I cm i cm
l i I I I ?βλαη+??-+??-====????
?==
??+?=====?=+===、求
查附表22'.8(21)0.8(20.961)0.74
4320235
4320104822351.750.74127.728102352.50.6
0.2820.282
1.07 1.070.957
2.5
b b b b y X y b b Ah W f α?βηλ??-=??-=??=????
?????=????
??==-=-= 4、梁整6
3
497.310184.9215()0.957281010b X M Mpa f Mpa W ?????
?===?? 体稳定计算满足
5.4解：设计习题5.1的中间主梁（焊接组合梁），包括选择截面、计算翼缘焊缝、确定腹板加劲肋的间距。钢材为Q345钢，E50型焊条（手工焊）。 解：
66/91.2/k q KN m q KN m
==
6
33
66639691.26547.25
547.213682
13689547.2(63)7387.27387.21023849101.05295
k x x x F KN F KN
V KN
M KN m
M W mm r f =?==?==?==?-?+=??≥==?? （1）试选截面：
max
266
0.430.43
300295
min 400180001.3410[] 1.3410158522(2384910)178617001368101.2 1.2 5.717001703.511.8122384910121700
617006T x w o V w w x w f f l h V mm
he W mm mm
V t mm
h f t mm t mm
W t h A h =?=????===??==?≥=?=?=
==??=-=-0取梁腹板高h 取翼缘1700170053
531062950010629~
~(340~567)50021.224h h f f f f mm
b mm
b mm t mm t mm
========取则取
（2）强度验算：
第三版钢结构课后题答案第六章
6.1 有一两端铰接长度为4m 的偏心受压柱，用Q235的HN400×200×8×13做成，压力设计值为490kN ，两端偏心距相同，皆为20cm 。试验算其承载力。 解（1）截面的几何特征：查附表7.2 （2）强度验算： （3）验算弯矩作用平面内的稳定： b /h =200/400=0.5<0.8，查表4.3得： 对x 轴为a 类，y 轴为b 类。 查附表4.1得：x 0.9736?= 构件为两端支撑，有端弯矩且端弯矩相等而无横向荷载，故 mx 1.0β= （4）验算弯矩作用平面外的稳定： 查附表4.2得：y 0.6368?= 对y 轴，支撑与荷载条件等与对x 轴相同故： 由以上计算知，此压弯构件是由弯矩作用平面外的稳定控制设计的。 轧制型钢可不验算局部稳定。 6.2 图6.25所示悬臂柱，承受偏心距为25cm 的设计压力1600kN 。在弯矩作用平面外有支撑体系对柱上端形成支点[图6.25(b)]，要求选定热轧H 型钢或焊接工字型截面，材料为Q235（注：当选用焊接工字型截面时，可试用翼缘2—400×20，焰切边，腹板—460×12）。 解：设采用焊接工字型截面，翼缘 204002?-焰切边，腹板—460×12， （1）截面的几何特征， （2）验算强度： 因为：20069.720b t -==<，故可以考虑截面塑性发展。 （3）验算弯矩作用平面内的稳定： 查表4.3得：对x 、y 轴均为b 类。 查附表4.2得：784.0x =? () 222 EX 22x 206000215.2101.1 1.164.39611kN EA N ππλ???'==?=
对x 轴为悬臂构件，故0.1mx =β； (4)弯矩作用平面外的稳定验算： 查附表4.2，749.0y =? ()958 .0440003.7007.1235.4400007.12 y 2 y b =-=-=f λ?构件对y 轴为两端支撑，有端弯矩且端弯矩相等而无横向荷载，故取0.1,0.1tx ==ηβ tx x y b 1x 362322160010 1.0 1.0400100.749215.2100.958407810 N 201.5N mm 205mm N M A W f βη??+????=+????=<=∴此压弯构件是由弯矩作用平面内的稳定控制设计的。 (5)局部稳定验算 （负号表示拉应力） 由表6.3得： 腹板： 翼缘：13235137.9206200y =≤=-=f t b ∴ 满足。 6.3 习题6.2中，如果弯矩作用平面外的支撑改为如图6.26所示，所选用截面需要如何调整才能适应？调整后柱截面面积可以减少多少？ 解：弯矩作用平面外的支撑间距减小一倍，因此可将原翼缘变窄，可选用翼缘
钢结构(第三版)戴国欣主编 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= 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 。 22196.69 1100.720.78160 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 m m = 内力分配：22110003333N N KN α==?=， 112 10006673 N N KN α==?= 焊缝长度计算： 116673720.720.78160 w w f f N l mm h f ≥ ==????∑，
(完整版)钢结构戴国欣主编第四版__课后习题答案
钢结构计算题精品答案 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 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 1000530.03232 N 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 。 22196.69 1100.720.78160w 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 mm = 内力分配：22110003333N N KN α==?=， 112 10006673 N N KN α==?= 焊缝长度计算：
钢结构完整版
★钢结构的主要特点和合理应用范围：⒈特点：①钢材强度高，结构重量轻②材料均匀，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。⒉①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钢和砼的组合结构 ★极限状态设计法：两种极限状态及其内容：设计表达式中各分项系数的意义和取值（填）：⒈极限状态：①承载能力极限状态包括：构件和连接的强度破坏，疲劳破坏和因过度变形而不适于继续承载，结构和构件失稳定，结构转变为机动体系和结构倾覆。②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（包括组合结构中砼裂缝）⒉γ0--结构重要性系数，安全等级为1级或设计使用年限为100年以及以上的结构构件，不应小于1.1；对于安全等级为2级或设计使用年限为50年的结构构件，不应小于1.0；对于安全等级为三级或设计使用年限为5年的结构构件，不应小于0.9；对使用年限为25年的结构构件，不应小于0.95. σGK--永久荷载标准值在结构构件截面或连接中产生的应力；γG--永久荷载分项系数，当永久荷载效应对结构承载力不利时去1.2，控制时取1.35，有利时取1，验算结构倾覆、滑移或漂浮时取0.9；σQ1K,σQik—为第一个或第i个可变荷载标准值在结构构件截面或连接中产生的应力；γQ1，Qi—为第一个和其他第i个可变荷载分项系数，当可变荷载对结构构件不利时取1.4（当楼面活荷载大于4KN/m2时，取1.3），有利取0.Ψci—为第i个可变荷载的组合值系数，一般为0.9，只有一个可变荷载时取1。 ★钢材的两种破坏形式及其主要特点；钢材的单向静力拉伸试验：曲线四个阶段及其特征值。⒈破坏形式：①塑性破坏（破坏前有较大的塑性变形，表面出现明显的相互垂直交错的锈迹剥落线，破坏后断口成纤维状，色泽发暗）②脆性破坏（破坏前无明显的变形，而突然迅速断裂，破坏后的断口平直，呈有光泽的晶粒状或有人字纹）⒉四个阶段：弹性阶段（比例极限σp）、弹塑性阶段（屈服强度fy）、塑性阶段（抗拉强度fu），自强阶段（伸长率δ）★钢材的主要机械（力学）性能及其性能指标：⒈主要性能：强度、塑性、冷弯性能、冲击韧性⒉指标：fu、δ5（δ10）、fy、冷弯实验、常温Akv，负温Akv ★影响钢材力学性能的主要因素：化学成分、硬化、温度、应力集中、复杂应力状态：①化学成分：基本有害元素：硫，氧含量越高，塑韧性越低，热脆；磷，氮含量越高，塑韧性越低，冷脆，故因严格控制。基本有益元素：碳，含量越高，强度越高，塑韧性越低；锰、硅、矾、铝、铜含量越高，强度越高。当适宜时不降低塑韧性②硬化：时效硬化（强度提高，塑韧性越低）；冷作硬化（应变硬化，屈服点提高，塑韧性越低）都变脆③温度：在高温下，温度越高，强度越低，塑韧性越高（250度左右蓝脆现象）；在低温下，温度越低，强度越高，塑韧性越低，脆）④应力集中：在构件截面的整体性受到破坏，会是力线出现密集、弯折，而出现高峰应力现象，出现同号应力场变脆，截面改变越剧烈，应力集中现象越严重，越易产生脆性破坏⑤复杂应力状态：三个主应力同号且差值很小时，即使各自都远超过fu 都很难进入塑性状态，甚至到破坏也没有明显的变形，呈脆性破坏。但是当有一个为异号应力时，且同号两个应力相差较大时，材料比较容易进入塑性状态，破坏呈塑性。 ★钢材疲劳破坏的特征，影响疲劳强度的主要因素；容许应力幅设计法：⒈特征：①属于脆性断裂②断口可分为三个区域：裂纹源，裂纹扩展区，断裂区③对缺陷十分敏感⒉因素：应力集中程度、应力循环次数、应力幅、应力比⒊①表达式②常幅疲劳计算：焊接部分应力幅，非焊接③变幅疲劳计算： ★选择钢材应考虑的因素；钢材的保证项；承重结构钢材的一般选用方法；钢材的规格：⒈考虑因素：结构的重要性；荷载的特征；结构的形式；应力状态；钢材的厚度；工作环境
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-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 2350.001142.0610y 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）。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。 （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
钢结构基本原理第三版课后习题答案
3.1 试设计图所示的用双层盖板和角焊缝的对接连接。采用Q235钢，手工焊，焊条为E4311，轴心拉力N ＝1400KN(静载，设计值)。主板-20×420。 解 盖板横截面按等强度原则确定，即盖板横截面积不应小于被连接板件的横截面积．因此盖板钢材选Q235钢，横截面为-12×400，总面积A 1为 A1＝2×12×400＝9600mm 2＞A ＝420×20＝8400mm 2 直角角焊缝的强度设计值w f f ＝160N ／mm 2 (查自附表1.3) 角焊缝的焊脚尺寸：较薄主体金属板的厚度t ＝12mm ，因此， ax h = t-2= 12-2=10mm ；较厚主体金属板的厚度t ＝20mm ，因此，m in ,f h ＝1.5t ＝＝6.7mm ≈7mm ，所以，取角焊缝的焊脚尺寸f h ＝10mm ，满足：m ax ,f h ≥f h ≥m in ,f h a)采用侧面角焊缝时 因为b ＝400mm ＞200mm(t ＝12mm)因此加直径d ＝15mm 的焊钉4个，由于焊钉施焊质量不易保证，仅考虑它起构造作用。 侧面角焊缝的计算长度w l 为 w l ＝N ／(4f h w f f )＝1.4×106／(4×0.7×10×160)＝312.5mm 满足min ,w l = 8f h = 8×10 ＝80mm ＜w l ＜60f h ＝60×10＝600mm 条件。 侧面角焊缝的实际长度f l 为 f l ＝w l + 2f h ＝312.5＋20＝332.5mm,取340mm 如果被连板件间留出缝隙10mm ，则盖板长度l 为 l = 2f l +10 = 2×340+10 = 690mm b)采用三面围焊时 正面角焊缝承担的力3N 为 3N ＝e h B f βw f f ×2＝0.7×10×400×1.22×160×2＝1.093×106N 侧面角焊缝的计算长度w l 为 w l ＝(N -3N )／(4e h w f f )＝(1.4×106-1.093×106)/(4×0.7×10×160)＝69mm w l =80mm w ,min l ≤＝ 8f h ＝8×10＝80mm ，取w l =min ,w l =80mm 由于此时的侧面角焊缝只有一端受起落弧影响，故侧面角焊缝的实际长度f l 为 f l ＝w l ＋f h = 80＋10 ＝ 90mm ，取90mm ，则盖板长度l 为 l ＝2f l +10＝2×90十10＝190mm 3.2 如图为双角钢和节点板的角焊缝连接。Q235钢，焊条E4311。手工焊，轴心拉力N ＝700KN(静载，设计值)。试：1)采用两面侧焊缝设计.(要求分别按肢背和肢尖采用相同焊脚尺寸和不同焊缝尺寸设计)； 2)采用三面围焊设计。 解 角焊缝强度设计值w f f ＝160／mm 2 ,t 1=10mm,t 2=12mm (a) (b) 1
(完整版)钢结构试卷及答案.docx
一、选择题（本大题分 8 小题，每小题 2 分，共 16 分） 1、钢材的性能因温度而变化，在负温范围内钢材的塑性和韧性（ B ）。 A 、不变 B 、降低 C 、升高 D 、稍有提高，但变化不大 2、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 3、在钢结构设计中，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 4、钢结构具有良好的抗震性能是因为（ C ）。 A 、强度高 B 、质量轻 C 、良好的吸能能力和延性 D 、材质均匀 5、焊接连接或焊接构件的疲劳性能与（ B ）有关。 A 、应力比 B 、应力幅 C 、 D 、 6、下列钢结构计算所取荷载设计值和标准值，哪一组为正确的？（ C ）。 Ⅰ . 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； Ⅱ. 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； Ⅲ. 计算疲劳和正常使用极限状态的变形时，应采用荷载设计值； Ⅳ. 计算疲劳和正常使用极限状态的变形时，应采用荷载标准值。 A 、Ⅰ、Ⅲ B 、Ⅱ、Ⅲ C 、Ⅰ、Ⅳ D 、Ⅱ、Ⅳ 7、焊接残余应力不影响构件的（ B ）。 A 、整体稳定 B 、静力强度 C 、刚度 D 、局部稳定 8、钢结构第一极限状态的设计表达式为： ，式中 是（ C ）。 A 、 结构重要性系数 B 、 荷载分项系数 C 、 可变荷载组合系数 D 、材料的抗力分项系数 二、判断题（本大题分 5 小题，每小题 2 分，共 10 分） 1、缀条格构式受压柱妥肢整体稳定性的条件是 0.7 max ，其中 m ax 是柱的长细比的最 大值。 （√） 2、钢材的疲劳破坏是脆性破坏，规范按容许应力原则对疲劳破坏进行验算。 （√） 3、保持梁整体稳定的最小弯矩称为临界弯矩。 （√） 4、轴心受压工字形截面，受压失稳是弯扭屈曲。 （×） 5、框架柱和轴心受压柱的计算长度系数 值是同一个值。 （×） 三、填空题（本大题分 11 小题，每空 1 分，共 20 分） 1、承受动力荷载作用的钢结构，应选用 韧性好 特点的钢材。 2、冷作硬化会改变钢材的性能，将使钢材的 强度 提高， 塑性、韧性 降低。 3、单个普通螺栓承压承载力设计值N c b d t f c b ，式中 t 表示 同一受力方向的 承压构件的较小总厚度 。 4、验算轴心受压构件的主要方面包括 强度 、刚度、 稳定性 。 5、焊接工字形梁的腹板高厚比 h 0 170 235 t w 时，为保证腹板不发生局部失稳，应设置 f y 横向加劲肋 和 纵向加劲肋 。 6、格构式轴心受压构件的等稳定性的条件是 OX Y 。 7、梁的最小高度是由 刚度条件 控制的。
钢结构(第三版)戴国欣主编__课后习题全部答案超详细
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= 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 。 22196.69 1100.720.78160w 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：
钢结构戴国欣主编第四版-课后习题答案
钢结构计算题精品答案 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=-=?-= 3112273.281000530.03232 N 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 。 22196.691100.720.78160w 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 mm = 内力分配：22110003333N N KN α== ?=， 11210006673 N N KN α==?= 焊缝长度计算：
钢结构基本原理第三版课后习题答案讲课教案
钢结构基本原理第三版课后习题答案
3.1 试设计图所示的用双层盖板和角焊缝的对接连接。采用Q235钢，手工焊，焊条为E4311，轴心拉力N ＝1400KN(静载，设计值)。主板-20×420。 解 盖板横截面按等强度原则确定，即盖板横截面积不应小于被连接板件的横截面积．因此盖板钢材选Q235钢，横截面为-12×400，总面积A 1为 A1＝2×12×400＝9600mm 2＞A ＝420×20＝8400mm 2 直角角焊缝的强度设计值w f f ＝160N ／mm 2 (查自附表1.3) 角焊缝的焊脚尺寸：较薄主体金属板的厚度t ＝12mm ，因此， ax h = t-2= 12-2=10mm ；较厚主体金属板的厚度t ＝20mm ，因此，m in ,f h ＝1.5t ＝＝6.7mm ≈7mm ，所以，取角焊缝的焊脚尺寸f h ＝10mm ，满足：m ax ,f h ≥f h ≥m in ,f h a)采用侧面角焊缝时 因为b ＝400mm ＞200mm(t ＝12mm)因此加直径d ＝15mm 的焊钉4个，由于焊钉施焊质量不易保证，仅考虑它起构造作用。 侧面角焊缝的计算长度w l 为 w l ＝N ／(4f h w f f )＝1.4×106／(4×0.7×10×160)＝312.5mm 满足min ,w l = 8f h = 8×10 ＝80mm ＜w l ＜60f h ＝60×10＝600mm 条件。 侧面角焊缝的实际长度f l 为 f l ＝w l + 2f h ＝312.5＋20＝332.5mm,取340mm 如果被连板件间留出缝隙10mm ，则盖板长度l 为 l = 2f l +10 = 2×340+10 = 690mm b)采用三面围焊时 正面角焊缝承担的力3N 为 3N ＝e h B f βw f f ×2＝0.7×10×400×1.22×160×2＝1.093×106N 侧面角焊缝的计算长度w l 为 w l ＝(N -3N )／(4e h w f f )＝(1.4×106-1.093×106)/(4×0.7×10×160)＝69mm w l =80mm w ,min l ≤＝ 8f h ＝8×10＝80mm ，取w l =min ,w l =80mm 由于此时的侧面角焊缝只有一端受起落弧影响，故侧面角焊缝的实际长度f l 为 f l ＝w l ＋f h = 80＋10 ＝ 90mm ，取90mm ，则盖板长度l 为 l ＝2f l +10＝2×90十10＝190mm (a) (b) 1
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。 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 = 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=-= tgα'=E' f 0f 0 tgα=E σf y C σF
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。