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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 0tgα=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 Eσεαεα=+-=+-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 yσF图2-35 理想化的σε-图解：（1）A 点：卸载前应变：52350.001142.0610y f Eε===⨯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 Eεε=-=可恢复弹性应变：0.00114y c εεε=-=（3）C 点： 卸载前应变：0.0250.0350.06'c yF f E σεε-=-=+=卸载后残余应变：0.05869cc Eσεε=-=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）。
4钢结构基础(第二版)课后习题答案(总18页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--《钢结构基础》习题参考答案题：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。
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，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2155.138324910450A 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m ，故19712.19.8169.27N g =⨯⨯⨯=N ； 构件的拉应力为215139.113249197110450A N N 3n g <≈+⨯=+=σN/mm 2，即该柱的强度满足要求。
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 .1785.547.2481ql 81M 22max ⋅≈⨯⨯==，梁所需净截面抵抗矩为 36x max nx 791274mm 2151.051063.178f 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 24550024l 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 791274mm 875000W >=，截面高度229mm 360h >=且和经济高度接近。
....3. 连接《钢结构设计原理》作业标答3.8 试设计如图所示的对接连接（直缝或斜缝）。
轴力拉力设计值 N=1500kN，钢材Q345-A，焊条 E50 型，手工焊，焊缝质量三级。
NN500解：三级焊缝10查附表 1.3：f tw265 N/mm 2 ，fw v 180 N/mm 2不采用引弧板： lw b 2t 500 2 10 480 mmN lwt1500 103 480 10 312.5N/mm2fw t 265N/mm2 ，不可。
改用斜对接焊缝：方法一：按规取 θ=56°，斜缝长度：lw (b / sin ) 2t (500 / sin 56) 20 (500 / 0.829 ) 20 583mmN sin lw t1500103 0.829 58310 213N/mm2ftw265N/mm2N cos lw t 1500103 0.559 58310 144N/mm2fvw 180N/mm2设计满足要求。
方法二：以 θ 作为未知数求解所需的最小斜缝长度。
此时设置引弧板求解方便些。
3.9 条件同习题 3.8，受静力荷载，试设计加盖板的对接连接。
解：依题意设计加盖板的对接连接，采用角焊缝连接。
查附表1.3：fw f200 N/mm 2. 学习.资料.....试选盖板钢材 Q345-A，E50 型焊条，手工焊。
设盖板宽 b=460mm，为保证盖板与连接件等强，两块盖板截面面积之和应不小于构件截面面积。
所需盖板厚度：t2A1 2b500 10 2 4605.4mm，取t2=6mm由于被连接板件较薄 t=10mm，仅用两侧缝连接，盖板宽 b 不宜大于 190，要保证与母材等强，则盖板厚则不小于 14mm。
所以此盖板连接不宜仅用两侧缝连接，先采用三面围焊。
1) 确定焊脚尺寸最大焊脚尺寸： t 6mm，hf max t mm 最小焊脚尺寸： hf min 1.5 t 1.5 10 4.7 mm 取焊脚尺寸 hf=6mm 2）焊接设计：正面角焊缝承担的轴心拉力设计值：N3 2 0.7hf bffw f2 0.7 6 460 1.22 200 942816N侧面角焊缝承担的轴心拉力设计值：N1 N N3 1500 10 3 942816 557184 N 所需每条侧面角焊缝的实际长度（受力的一侧有 4 条侧缝）：l lw hfN1 4 0.7hffw f hf557184 4 0.7 6 200 6 172 mm取侧面焊缝实际长度 175mm，则所需盖板长度：175 10 175L=175×2+10(盖板距离)=360mm。
钢结构设计原理课后答案
1. 钢结构设计的原理是基于力学原理，其中包括材料力学和结构力学。
2. 钢材的力学性能是进行钢结构设计的重要基础，包括材料的屈服强度、抗拉强度、弹性模量等。
3. 钢结构设计中的荷载分为静态荷载和动态荷载。
静态荷载包括自重、活载和附加荷载，动态荷载包括地震荷载和风荷载等。
4. 钢结构设计需要满足一系列的设计准则和规范，如国家标准和建筑行业规范等。
5. 钢结构设计过程中需要进行结构分析，包括静力分析和动力分析。
静力分析是通过计算结构的受力和变形情况，确定结构的安全性和稳定性。
动力分析则是针对地震和风荷载等动态荷载进行结构响应计算。
6. 钢结构设计中需要考虑结构的稳定性，包括整体稳定性和构件稳定性。
整体稳定性是指结构整体的稳定性，构件稳定性则是指结构中各个构件的抗侧稳定能力。
7. 钢结构设计中需要考虑结构的承载力，包括构件的强度和刚度。
强度是指结构抵抗外部荷载作用的能力，刚度是指结构抵抗变形的能力。
8. 钢结构设计中需要进行连接设计，包括连接的刚度和强度设
计。
连接的刚度设计需要保证连接的刚度和整个结构的刚度协调，连接的强度设计需要保证连接的强度不低于构件的强度。
9. 钢结构设计中需要考虑构件的施工性能，如可焊性、切割性、螺纹加工等。
施工性能对于结构的质量和施工进度有重要影响。
10. 钢结构设计中需要进行耐久性设计，保证结构在使用寿命
内具有良好的耐久性能，抵抗外界环境和腐蚀等因素的损害。
1.1、屋盖结构主要组成部分是哪些？它们的作用是什么？A、屋架：支撑于柱或托架，承受屋面板或檩条传来的荷载；b、天窗：屋架跨度较大时，为了采光和通风的需要；C、支撑系统：用于增强屋架的侧向刚度，传递水平荷载和保证屋盖体系的整体稳定。
1.2、屋盖结构中有哪些支撑系统？支撑的作用是什么？（1）a、上弦横向水平支撑b、下弦横向水平支撑c、上弦纵向水平支撑d、下弦纵向水平支撑e、垂直支撑f、系杆（2）a、保证结构的空间整体性b、为弦杆提供适当的侧向支撑点c、承担并传递水平荷载d、保证结构安装时的稳定与方1.3、如何区分刚性系杆和柔性系杆？哪些位置需要设置刚性系杆？答：（1）刚性系杆：能承受压力，柔性系杆：只能承受拉力（2）上弦平面内檩条和大型屋面板可起到刚性系杆作用，因而可在屋架的屋脊和支座节点处设置系杆，当屋架横向支撑设置在第二柱间时所有系杆均为刚性系杆。
1.4实腹式和格构式檩条各适用于哪种情况？其优缺点是什么？答：（1）实腹式檩条常用于跨度为3~6m的情况，构造简单，制造及安装方便（2）桁架式檩条用于跨度较大（>6m）的情况，分为三种形式：A、平面桁架式檩条，受力明确，用料省，但侧向刚度较差，必须设置拉条；B、T形桁架式檩条，整体性差，应沿跨度全长设置钢箍；C、空间桁架式檩条，刚度好，承载力大，不必设置拉条，安装方便，但是构造复杂，适用跨度和荷载较大的情况1.5为什么檩条要布置拉条？答：为了给檩条提供侧向支撑，减小檩条沿屋面坡度方向的跨度，除了侧向刚度较大的空间桁架式和T形桁架式檩条外，在实腹式檩条和平面桁架式檩条之间设置拉条。
1.6三角形、梯形、平行弦桁架各适用于哪些屋盖体系？答：（1）三角形屋架：屋面坡度较大的有檩屋盖结构或中小跨度的轻型屋面结构（2）梯形屋架：用于屋面坡度较小的屋盖结构、工业厂房屋盖结构最常用形式（3）矩形屋架：用于托架或支撑体系中（4）曲拱屋架：用于有特殊要求的房屋中1.7屋架的腹杆有哪些体系？各有什么特征？答：（1）三角形腹杆：单斜杆式，长杆受拉，短杆受压，经济；人字式，腹杆数少，节点少，构造简单；芬克式，腹杆受力合理，可分开运输。
1.钢结构对钢材性能有哪些要求？答：较高的强度，较好的变形能力，良好的工艺性能。
2.钢材的塑性破坏和脆性破坏有何区别？答：塑性破坏是由于变形过大，超过了材料或构件可能的应变能力而产生的，而且仅在构件的应力达到了钢材的抗拉轻度 fu 后才发生。
破坏前构件产生较大的塑性变形，断裂后的端口呈纤维状，色泽发暗。
在塑性破坏前，构件发生较大的塑性变形，且变形持续的时间较长，容易及时被发现而采取补救措施，不致引起严重后果。
另外，塑性变形后出现内力重分布，使结构中原先受力不等的部分应力趋于均匀，因而提高了结构的承载能力。
脆性破坏前塑性变形很小，甚至没有塑性变形，计算应力可能小于钢才的屈服点 fy，断裂从应力集中处开始。
冶金和机械加工过程中产生的缺陷，特别是缺口和裂纹，常是断裂的发源地。
破坏前没有任何预兆，无法及时察觉和采取补救措施，而且个别构件的断裂常会引起整体结构塌毁，后果严重，损失较大。
3.刚才有哪几项主要性能，分别可用什么指标来衡量？答：屈服点 fy，抗拉强度 fy，伸长率δ，冷弯性能，冲击韧性4.影响钢材性能的主要性能有哪些？答：化学成分的影响。
冶炼、浇注、轧制过程及热处理的影响。
钢材的硬化。
温度的影响。
应力集中的影响。
重复荷载作用的影响。
5.简述化学元素对钢材性能有哪些影响？答;碳直接影响钢材的强度、塑性、韧性和可焊性等。
硫和磷降低钢材的塑性。
韧性。
可焊性和疲劳强度。
氧使钢热脆，氮使钢冷脆。
硅和锰是脱氧剂，使钢材的强度提高。
钒和钛是提高钢的强度和抗腐蚀性又不显著降低钢的塑性。
铜能提高钢的强度和抗腐蚀性能，但对可焊性不利。
6.什么是冷作硬化和时效硬化？答：钢材受荷超过弹性范围以后，若重复地卸载加载，将使钢材弹性极限提高，塑性降低，这种现象称为钢材的应变硬化或冷作硬化。
轧制钢材放置一段时间后，强度提高，塑性降低，称为时效硬化。
7 简述温度对钢材的主要性能有哪些影响？答：温度升高，钢材强度降低，应变增大，反之温度降低，钢材强度会略有增加，塑性和韧性却会降低而变脆。
钢结构设计原理课后答案以下为钢结构设计原理课后答案：1. 梁的弯曲设计原理：- 梁在受力时会发生弯曲变形，根据梁的静力平衡原理，可得到梁的弯矩方程；- 根据材料力学理论，可以推导出梁的弯矩和弯曲曲率之间的关系；- 采用合适的截面形状和尺寸，使得梁在受到外力作用时能够保持合理的弯曲变形，从而满足设计要求。
2. 柱的压缩设计原理：- 柱在受压力作用时会发生压缩变形，根据柱的静力平衡原理，可得到柱的压力方程；- 根据材料力学理论，可以推导出柱的压力与变形之间的关系；- 采用合适的截面形状和尺寸，使得柱在受到外压力作用时能够保持合理的压缩变形，从而满足设计要求。
3. 接头的设计原理：- 接头是连接钢结构构件的重要部分，其设计原理主要包括强度计算和刚度计算；- 强度计算要考虑接头在受力时承受的拉力、压力和剪力等作用；- 刚度计算要保证接头具有足够的刚度和变形能力，使得构件能够满足整体的刚度要求；- 通常采用焊接、螺栓连接等方式进行接头设计。
4. 桁架结构的设计原理：- 桁架结构是由多个构件组成的三角形结构，其设计原理主要包括构件受力分析和整体稳定性分析；- 构件受力分析要考虑各构件在受荷载作用下的拉力和压力，通过静力平衡方程求解各个构件的受力；- 整体稳定性分析要保证桁架结构在外力作用下不发生整体失稳，通常采用稳定性计算方法进行分析；- 桁架结构设计要满足强度、刚度和稳定性等要求。
5. 桩基设计的原理：- 桩基设计的主要目的是保证建筑物或结构的稳定和承载能力；- 桩基设计的原理包括桩身的承载力计算和桩身的变形计算； - 桩身承载力计算要考虑桩身的竖向承压力和横向剪切力等作用；- 桩身变形计算要考虑桩身在受荷载作用下的竖向和横向变形。
请注意，以上答案仅供参考，具体答案可能会因教材版本和教师要求有所不同。
建议与教材或教师进一步核对。
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 2160/wf f N mm = 123α=213α= 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=⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯==∑3221273.281000196.69232N N N KN α=-=⨯-= 3112273.281000530.03232N N N KN α=-=⨯-=焊缝长度计算：11530.032960.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 1296830460608480wf l mm h mm '=+=≤=⨯=，取310mm 。
22196.691100.720.78160w wf fN l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为 2110811860608480wf 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==⨯=， 11210006673N N KN α==⨯= 焊缝长度计算：116673720.720.78160w wf f N l mm h f ≥==⋅⨯⨯⨯∑， 则实际焊缝长度为:mm h mm l f w48086060388283721=⨯=<=⨯+='，取390mm 。
1.钢结构对钢材性能有哪些要求？答：较高的强度，较好的变形能力，良好的工艺性能。
2.钢材的塑性破坏和脆性破坏有何区别？答：塑性破坏是由于变形过大，超过了材料或构件可能的应变能力而产生的，而且仅在构件的应力达到了钢材的抗拉轻度 fu 后才发生。
破坏前构件产生较大的塑性变形，断裂后的端口呈纤维状，色泽发暗。
在塑性破坏前，构件发生较大的塑性变形，且变形持续的时间较长，容易及时被发现而采取补救措施，不致引起严重后果。
另外，塑性变形后出现内力重分布，使结构中原先受力不等的部分应力趋于均匀，因而提高了结构的承载能力。
脆性破坏前塑性变形很小，甚至没有塑性变形，计算应力可能小于钢才的屈服点 fy，断裂从应力集中处开始。
冶金和机械加工过程中产生的缺陷，特别是缺口和裂纹，常是断裂的发源地。
破坏前没有任何预兆，无法及时察觉和采取补救措施，而且个别构件的断裂常会引起整体结构塌毁，后果严重，损失较大。
3.刚才有哪几项主要性能，分别可用什么指标来衡量？答：屈服点 fy，抗拉强度 fy，伸长率δ，冷弯性能，冲击韧性4.影响钢材性能的主要性能有哪些？答：化学成分的影响。
冶炼、浇注、轧制过程及热处理的影响。
钢材的硬化。
温度的影响。
应力集中的影响。
重复荷载作用的影响。
5.简述化学元素对钢材性能有哪些影响？答;碳直接影响钢材的强度、塑性、韧性和可焊性等。
硫和磷降低钢材的塑性。
韧性。
可焊性和疲劳强度。
氧使钢热脆，氮使钢冷脆。
硅和锰是脱氧剂，使钢材的强度提高。
钒和钛是提高钢的强度和抗腐蚀性又不显著降低钢的塑性。
铜能提高钢的强度和抗腐蚀性能，但对可焊性不利。
6.什么是冷作硬化和时效硬化？答：钢材受荷超过弹性范围以后，若重复地卸载加载，将使钢材弹性极限提高，塑性降低，这种现象称为钢材的应变硬化或冷作硬化。
轧制钢材放置一段时间后，强度提高，塑性降低，称为时效硬化。
7 简述温度对钢材的主要性能有哪些影响？答：温度升高，钢材强度降低，应变增大，反之温度降低，钢材强度会略有增加，塑性和韧性却会降低而变脆。
