钢结构基本原理第二版课后答案

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???关系式。

σσfyfytgα=Etgα'=E'αεαα'00ε 图2-34 ???图

（a）理想弹性－塑性

（b）理想弹性强化

解：

（1）弹性阶段：??E??tan???

非弹性阶段：??fy（应力不随应变的增大而变化）

（2）弹性阶段：??E??tan???

fyfy 非弹性阶段：??fy?E'(??)?fy?tan?'(??)

Etan?

2.2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A、B、C卸载至零，则在三种情况下，卸载前应变?、卸载后残余应变?c及可恢复的弹性应变?y各是多少？

fy?235N/mm2 ?c?270N/mm2 ?F?0.025 E?2.06?105N/mm2E'?1000N/mm2

σσcfyABE'CE0εyεFε

图2-35 理想化的???图

解：

（1）A点：

卸载前应变：??fyE?2352.06?105?0.00114

卸载后残余应变：?c?0

可恢复弹性应变：?y????c?0.00114

（2）B点：

卸载前应变：???F?0.025 卸载后残

钢结构基本原理（第二版）习题解答 第7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N?1000kN，中央截面有集中力F?150kN。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310N/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：

2

图1 工字形截面尺寸

下面进行截面验算： （1）截面特性计算

A?300?20?2??650?20?2??14?20540mm2 Ix?11?300?6503??286?6103?1.45?109mm4 1212Wx?Ix/325?4.48?106mm3

Iy?2?11?20?3003??610?143?9.01?107mm4 1212Wy?Iy/150?6.01?105mm3 ix?IyIx?266.2mm iy??66.2mm AA（2）截面强度验算

NMx1000?103562.5?10622??????172.3N/mm?f?310N/mm 满足。 6AW205404.48?10（3）弯矩作用平面内稳定验算 长细比?x?fy34

第二篇：材料成型力学原理

第十三章 思考与练习

简述滑移和孪生两种塑性变形机理的主要区别。

答： 滑移是指晶体在外力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生相对移动或切变。滑移总是沿着原子密度最大的晶面和晶向发生。

孪生变形时，需要达到一定的临界切应力值方可发生。在多晶体内，孪生变形是极其次要的一种补充变形方式。

设有一简单立方结构的双晶体，如图13-34所示，如果该金属的滑移系是{100} <100>，试问在应力作用下，该双晶体中哪一个晶体 首先发生滑移？为什么？

答：晶体Ⅰ首先发生滑移，因为Ⅰ受力的方向接近软取向，而Ⅱ接近硬取向。

试分析多晶体塑性变形的特点。

答：①多晶体塑性变形体现了各晶粒变形的不同时性。

②多晶体金属的塑性变形还体现出晶粒间变形的相互协调性。 ③多晶体变形的另一个特点还表现出变形的不均匀性。

④多晶体的晶粒越细，单位体积内晶界越多，塑性变形的抗力大，金属的强度高。金属的塑性越好。 4. 晶粒大小对金属塑性和变形抗力有何影响？

答：晶粒越细，单位体积内晶界越多，塑性变形的抗力大，金属的强度高。金属的塑性越好。 5. 合金的塑性变形有何特点？

答：合金组织有单相固溶体合金、两相或多

钢结构基本原理

第一章 绪论

1、 钢结构的优点： （1） 强度高、重量轻； （2） 材性好，可靠度高； （3） 工业化程度高，工期短； （4） 密封性好； （5） 抗震性能好； （6） 耐热性较好； 2、 钢结构的缺点： （1） 钢材价格相对较贵； （2） 耐锈蚀性差； （3） 耐火性差；

第二章 钢结构材料

1、 钢结构对钢材的要求： （1） 有较高的强度； （2） 塑性好； （3） （4） （5） （6）

冲击韧性好； 冷加工性能好； 可焊性好； 耐久性好；

2、 屈服点和流幅是钢材的很重要的两个力学性能指标，前者是表示钢材强度指标，后者表

示钢材塑性变形指标。 3、 钢材的工作性能：

（1） 在设计时取屈服点为钢材可以达到的最大应力； （2） 钢材符合理想的弹塑性本构；

（3） 钢材破坏前的塑性变形很大，差不多等于弹性变形的200倍；

（4） 屈强比可以看做衡量钢材强度储备的一个系数，屈强比越低钢材的安全储备越大。 4、 伸长率不能代表钢材的最大塑性变形能力，但测量断面收缩率时容易产生较大的误差。 5、 钢材的塑性指标比强度指标更为重要，塑性可以调节初始缺陷。

6、 时效现象：在间歇反复荷载下，钢材屈服点提高，韧性降低，并且极限强度也

《钢结构基本原理》（第二版）练习参考解答：第二、五、六、七、八章习题答案

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???关系式。

σσfyfytgα=Etgα'=E'αεαα'00ε 图2-34 ???图

（a）理想弹性－塑性

（b）理想弹性强化

解：

（1）弹性阶段：??E??tan???

非弹性阶段：??fy（应力不随应变的增大而变化） （2）弹性阶段：??E??tan??? 非弹性阶段：??fy?E'(??fyE)?fy?tan?'(??fytan?)

2.2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A、B、C卸载至零，则在三种情况下，卸载前应变?、卸载后残余应变?c及可恢复的弹性应变?y各是多少？

fy?235N/mm2 ?c?270N/mm2 ?F?0.025 E?2.06?105N/mm2E'?1000N/mm2

σσcfyABE'CE0εyεFε

图2-35 理想化的???图

解：

（1）A点：

卸载前应变：??fyE?2352.06?105?0.00114

卸载后残余应变：?c?0

可恢复弹性应

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A1为

22

A1＝2×12×400＝9600mm＞A＝420×20＝8400mm

w直角角焊缝的强度设计值ff＝160N／mm(查自附表1.3)

2

角焊缝的焊脚尺寸：较薄主体金属板的厚度t＝12mm，因此，hf,max= t-2= 12-2=10mm；较厚主体金属板的厚度t＝20mm，因此，hf,min＝1.5t＝1.520＝6.7mm?7mm，所以，取角焊缝的焊脚尺寸hf＝10mm，满足：hf,max≥hf ≥hf,min

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。

1020020010102002001010101010N340340NN909020(b)10121220101212(a)侧面角焊缝的计算长度lw为

lw＝N／(4hfffw)＝

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A1为

22

A1＝2×12×400＝9600mm＞A＝420×20＝8400mm直角角焊缝的强度设计值ffw＝160N／mm(查自附表1.3)

2

角焊缝的焊脚尺寸：较薄主体金属板的厚度t＝12mm，因此，hf,max= t-2= 12-2=10mm；较厚主体金属板的厚度t＝20mm，因此，hf,min＝1.5t＝1.520＝6.7mm?7mm，所以，取角焊缝的焊脚尺寸hf＝10mm，满足：hf,max≥hf ≥hf,min

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。

1020020010102002001010101010N340340NN909020(b)10121220101212(a)侧面角焊缝的计算长度lw为

lw＝N／(4hfffw)＝

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A1为

22

A1＝2×12×400＝9600mm＞A＝420×20＝8400mm直角角焊缝的强度设计值ffw＝160N／mm(查自附表1.3)

2

角焊缝的焊脚尺寸：较薄主体金属板的厚度t＝12mm，因此，

h= t-2= 12-2=10mm；较厚主体金属板的厚度t＝20mm，因此，hf,min＝1.5t＝＝6.7mm 7mm，所以，取角焊缝的焊脚尺寸hf＝10mm，满足：hf,max≥hf ≥hf,min

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。

1(b)

(a)

侧面角焊缝的计算长度lw为

lw＝N／(4hfffw)＝1.4×106／(4×0.7×10×160)＝312.

一、填空题（每空1分，共20分）

1、我国现行钢结构设计规范（疲劳除外）采用以概率理论为基础的 设计法。 2、结构的安全性、适用性、耐久性概称为结构的 。

3、建筑钢材在荷载作用下可能发生 和 两种破坏形式。 4、钢材在复杂应力作用下的屈服指标是 。

5、选择钢材时，对于承重结构应保证钢材具有 、 、 和碳、硫、磷含量的合格保证。焊接结构尚应具有 的合格保证。

6、钢材的冷加工过程会使钢材的塑性、韧性降低，强度提高，该现象叫 。 7、钢结构的螺栓连接按受力类型可分为 、 、 。 8、轴心受压构件的屈曲形式包括 、 、 。 9、工字形截面梁翼缘的局部稳定通过控制 保证。

10、实腹式T形截面压弯构件，当弯矩作用在对称平面时，应保证受拉一侧的塑性发展不能过大，以防导致构件失稳，公式形式为

NAMx??W??mxN??f，式中参数?mx的x2x1?1.25NE?x?=

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A1为

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A1＝2×12×400＝9600mm＞A＝420×20＝8400mm直角角焊缝的强度设计值ffw＝160N／mm(查自附表1.3)

2

角焊缝的焊脚尺寸：较薄主体金属板的厚度t＝12mm，因此，hf,max= t-2= 12-2=10mm；较厚主体金属板的厚度t＝20mm，因此，hf,min＝1.5t＝1.520＝6.7mm?7mm，所以，取角焊缝的焊脚尺寸hf＝10mm，满足：hf,max≥hf ≥hf,min

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。

1020020010102002001010101010N340340NN909020(b)10121220101212(a)侧面角焊缝的计算长度lw为

lw＝N／(4hfffw)＝