板件的稳定和屈曲后强度的利用

钢结构稳定设计指南钢结构失稳形式存在多样性外，还应了解下列四个方面的特点：(1)稳定问题要考虑构件及结构的整体作用；(2)稳定计算要按二阶分析进行；(3)考虑初始缺陷的极值稳定计算正在取代完善构件的分岔点稳定计算；(4)稳定性不仅通过计算来保证，还需要从结构方案布置和构造设计来配合。

关键字：钢结构稳定，轴心压杆，计算长度，受弯构件，框架稳定一．钢结构稳定问题的待点失稳形式存在多样性外，还应了解下列四个方面的特点：(1)稳定问题要考虑构件及结构的整体作用；(2)稳定计算要按二阶分析进行；(3)考虑初始缺陷的极值稳定计算正在取代完善构件的分岔点稳定计算；(4)稳定性不仅通过计算来保证，还需要从结构方案布置和构造设计来配合。

二．轴心压杆的稳定计算(1)影响轴心压杆稳定承载力的最主要因素是残余应力，它是把稳定系数分成a、b、c三类的依据，残余压应力越大，位置距形心轴越远，值越低。

(2)轴心压杆不仅会发生弯曲失稳，也可能发生扭转失稳。

在采用单轴对称截面时．需要特别注意扭转的不利作用。

(3)设计格构柱时，需要了解几何缺陷的不利影响和柱肢压缩对缀条的影响。

三．轴心压杆的计算长度关于压杆计算长度的确定，需要明确以下几点：(1)确定杆系结构中的杆件计算长度时，应把它和对它起约束作用的构件一起作稳定分析。

这是稳定性整体计算的一种简化方法。

压杆一般不能依靠其他压杆对它的约束作用，除非两者的压力相差悬殊。

(2)节点连接的构造方式会影响杆件的稳定性能。

因此，杆件计算长度和构造设计有密切联系。

比如杆件在交叉点的拼接会影响它的出平面弯曲刚度并使计算长度增大。

又如起减小计算长度作用的撑杆的连接有偏心，会降低它的有效性。

(3)塔架杆件的计算长度有不同于平面桁架(屋架)的特点．主杆和腹杆都各有其特殊之处。

此外、塔架中单角钢杆件预期绕平行轴失稳时，需要考虑扭转的不利影响。

(4)桁架体系的支撑构件和塔架中的横隔构件都对杆件的计算长度有直接影响。

1. 设计拉弯和压弯构件时应计算的内容？答：拉弯构件需要计算:强度和刚度（限制长细比）；压弯构件则需要计算:强度、整体稳定（弯矩作用平面内稳定和弯矩作用平面外稳定）、局部稳定和刚度（限制长细比）。

2. 什么是梁的整体失稳现象?答：梁主要用于承受弯矩，为了充分发挥材料的强度，其截面通常设计成高而窄的形式。

当荷载较小时，仅在弯矩作用平面内弯曲，当荷载增大到某一数值后，梁在弯矩作用平面内弯曲的同时，将突然发生侧向弯曲和扭转，并丧失继续承载的能力，这种现象称为梁的弯扭屈曲或整体失稳。

10.实腹式轴心受压构件进行截面选择时，应主要考虑的原则是什么？答：（1）面积的分布尽量开展，以增加截面的惯性矩和回转半径，提高柱的整体稳定承载力和刚度；（2）两个主轴方向尽量等稳定，以达到经济的效果；（3）便于与其他构件进行连接，尽可能构造简单，制造省工，取材方便。

16.什么是梁的内力重分布？如何进行塑性设计？答：超静定梁的截面出现塑性铰后，仍能继续承载，随着荷载的增大，塑性铰发生塑形转动，结构内力重新分布，是其他截面相继出现塑性1铰，直至形成机构，这一过程称为梁的内力重分布。

塑形设计只用于不直接承受动力荷载的固端梁和连续梁，是利用内力塑性重分布，充分发挥材料的潜力，塑性铰弯矩按材料理想弹塑性确定，忽略刚才应变硬化的影响。

17.截面塑性发展系数的意义是什么？试举例说明其应用条件答：意义：用来表证截面所允许的塑性发展程度应用条件：（1）需计算疲劳的梁取1.0 (2)承受动力作用时取1.0 (3)压弯构件受压翼缘的自由外伸宽度与其厚度之比18.影响轴心受压杆件的稳定系数ψ的因素答：长细比、截面形式、加工条件、初弯曲、残余应力21.什么情况下不需要计算工字钢简支梁的整体稳定？答：有铺板（各种钢筋混凝土板和钢板）密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连接，能阻止梁受压翼缘的侧向位移时H型钢或工字型截面简支梁受压翼缘的自由长度L1与其宽度b1之比不超过规定数值时。

《钢结构基本原理》作业判断题2、钢结构在扎制时使金属晶粒变细，也能使气泡、裂纹压合。

薄板辊扎次数多，其性能优于厚板。

正确错误答案：正确1、目前钢结构设计所采用的设计方法，只考虑结构的一个部件，一个截面或者一个局部区域的可靠度，还没有考虑整个结构体系的可靠度.答案：正确20、柱脚锚栓不宜用以承受柱脚底部的水平反力，此水平反力应由底板与砼基础间的摩擦力或设置抗剪键承受。

答案：正确19、计算格构式压弯构件的缀件时，应取构件的剪力和按式计算的剪力两者中的较大值进行计算。

答案：正确18、加大梁受压翼缘宽度，且减少侧向计算长度，不能有效的增加梁的整体稳定性。

答案：错误17、当梁上翼缘受有沿腹板平面作用的集中荷载，且该处又未设置支承加劲肋时，则应验算腹板计算高度上边缘的局部承压强度。

答案：正确16、在格构式柱中，缀条可能受拉，也可能受压，所以缀条应按拉杆来进行设计。

答案：错误15、在焊接连接中，角焊缝的焊脚尺寸愈大，连接的承载力就愈高.答案：错误14、具有中等和较大侧向无支承长度的钢结构组合梁，截面选用是由抗弯强度控制设计，而不是整体稳定控制设计。

答案：错误13、在主平面内受弯的实腹构件，其抗弯强度计算是以截面弹性核心几乎完全消失，出现塑性铰时来建立的计算公式。

答案：错误12、格构式轴心受压构件绕虚轴稳定临界力比长细比相同的实腹式轴心受压构件低。

原因是剪切变形大，剪力造成的附加绕曲影响不能忽略。

答案：正确11、轴心受力构件的柱子曲线是指轴心受压杆失稳时的临界应力与压杆长细比之间的关系曲线。

答案：正确10、由于稳定问题是构件整体的问题，截面局部削弱对它的影响较小，所以稳定计算中均采用净截面几何特征。

答案：错误9、无对称轴截面的轴心受压构件，失稳形式是弯扭失稳。

答案：正确8、高强度螺栓在潮湿或淋雨状态下进行拼装，不会影响连接的承载力，故不必采取防潮和避雨措施。

答案：错误7、在焊接结构中，对焊缝质量等级为3级、2级焊缝必须在结构设计图纸上注明，1级可以不在结构设计图纸中注明。

2.提高钢梁整体稳定性的有效途径是加强受压翼缘和减少侧向支承点间的距离（或增加侧向支承点）3.高强度螺栓预拉力设计值与 螺栓材质 和 螺栓有效面积 有关。

4.钢材的破坏形式有 塑性破坏和 脆性破坏 。

6.高强度螺栓预拉力设计值与 性能等级 和 螺栓直径有关。

7.角焊缝的计算长度不得小于8hf ，也不得小于 40mm ；其计算长度不宜大于 60hf 。

8.轴心受压构件的稳定系数φ与 钢号 、截面类型 和 长细比有关。

10.影响钢材疲劳的主要因素有应力集中，应力幅或应力比，应力循环次数11.纯弯曲的弯矩图为 矩形，均布荷载的弯矩图为 抛物线，跨中央一个集中荷载的弯矩图为三角形。

13.钢结构设计的基本原则是 技术先进，经济合理，安全适用，确保质量14.按焊缝和截面形式不同，直角焊缝可分为 普通缝，平坡缝，深熔缝，凹面缝15.对于轴心受力构件，型钢截面可分为热轧型钢和 冷弯薄壁型钢；组合截面可分为 实腹式组合截面和 格构式组合截面16.影响钢梁整体稳定的主要因素有 荷载类型，荷载作用点位置，梁的截面形式，侧向支承点的位置和距离，梁端支承条件1．钢结构设计中，承载能力极限状态的设计内容包括：静力强度、动力强度、稳定3．在螺栓的五种破坏形式中，其中_螺栓杆被剪断、板件被挤压破坏 、板件净截面强度不够 须通过计算来保证。

4．梁的强度计算包括_弯曲正应力、剪应力、 局部压应力、折算应力5．轴心受压格构式构件绕虚轴屈曲时，单位剪切角γ1不能忽略，因而绕虚轴的长细比要采用换算长细比λ6提高轴心受压构件临界应力的措施有加强约束、减小构件自由长度、提高构件抗弯能力8．实腹梁和柱腹板局部稳定的验算属于_承载能力_极限状态，柱子长细比的验算属于_正常使用_极限状态，梁截面按弹性设计属于_承载能力_极限状态。

9．螺栓抗剪连接的破坏方式、螺栓剪断、孔壁承压破坏、板件拉断、螺栓弯曲、板件剪坏10．为防止梁的整体失稳,可在梁的 上 翼缘密铺铺板。

钢构造设计原理习题及参考答案1单项选择题1.焊接组合梁截面高度h是根据多方面因素确定的，下面哪一项不属于主要影响因素？〔〕A、最大高度B、最小高度C、等强高度D、经济高度答案：C2.焊接的优点不包括〔〕。

A、直接连接方便简单B、节省材料C、构造刚度大，提高焊接质量D、最大化表达钢材料性能答案：D3.轴心压杆计算时满足〔〕的要求。

A、强度，刚度B、强度，刚度，整体稳定C、强度，整体稳定，局部稳定D、强度，整体稳定，局部稳定，刚度答案：D4.对关于钢构造的特点表达错误的选项是〔〕。

A、建筑钢材的塑形和韧性好B、钢材的耐腐蚀性很差C、钢材具有良好的耐热性和防火性D、钢构造更适合于高层建筑和大跨构造答案：C5.轴心受压构件整体稳定的计算公式的物理意义是〔〕。

A、截面平均应力不超过钢材强度设计值B、截面最大应力不超过钢材强度设计值C、截面平均应力不超过构件欧拉临界应力设计值D、构件轴力设计值不超过构件稳定极限承载力设计值答案：D6.对有孔眼等削弱的轴心拉杆承载力，"钢构造设计标准"采用的准则为净截面〔〕。

A、最大应力到达钢材屈服点B、平均应力到达钢材屈服点C、最大应力到达钢材抗拉强度D、平均应力到达钢材抗拉强度答案：B7.下面哪一项不属于钢材的机械性能指标？〔〕A、屈服点B、抗拉强度C、伸长率D、线胀系数答案：D8.Q235与Q345两种不同强度的钢材进展手工焊接时，焊条应采用〔〕。

A.E55型B.E50型C.E43型D.E60型答案：C9.梁受固定集中荷载作用，当局部承压强度不能满足要求时，采用〔〕是比拟合理的措施。

A、加厚翼缘B、在集中荷载作用处设置支承加劲肋C、增加横向加劲肋的数量D、加厚腹板答案：B10.最大弯矩和其他条件均一样的简支梁，当〔〕时整体稳定最差。

A、均匀弯矩作用B、满跨均布荷载作用C、跨中集中荷载作用D、满跨均布荷载与跨中集中荷载共同作用答案：A11.不考虑腹板屈曲后强度，为保证主梁腹板的局部稳定，〔〕。

在钢结构设计中,对工字型截面受弯构件而言,由荷载产生的弯矩主要由翼缘承担,腹板主要承担剪力,腹板的抗弯作用远不如翼缘有效,增大腹板的高度可显著增加翼缘的抗弯能力。

因而,先进的设计方法是采用高(宽)厚比较大的腹板,从而获得最佳的经济效益。

此做法虽然会出现腹板的高(宽)厚比超过按小挠度理论确定的局部稳定所要求的限度,引发腹板的局部屈曲,但并不表明构件丧失了承载能力,而是有相当可观的屈曲后强度可以利用。

规范对于承受静力荷载和间接承受动力荷载的组合梁宜考虑腹板屈曲后强度,按考虑腹板屈曲后强度来计算梁的抗剪和抗弯承载力,而不再验算腹板的局部稳定。

对于直接承受动力荷载的吊车梁及类似构件或不考虑腹板屈曲后强度的焊接工字梁,要求按规定配置加劲肋,并验算腹板的局部稳定性。

规范采用有效截面法考虑腹板屈曲后强度,同时也是符合钢结构设计规范4.3.1条。

天津西站无站台柱雨棚工程主体结构大部分构件(拱形钢梁)均采用了腹板高而薄的焊接H 型工字钢梁和焊接箱型钢梁。

充分利用了腹板屈曲后强度、有效截面的概念,既得到了很大的经济效益,又达到了建筑美观的要求。

西站雨棚整个结构体系为纵向(顺股道向)刚架,横向(垂直股道向)为多跨拱形钢梁,基本柱网为30mx21.5m。

雨棚分东西两部分(Y -1至Y -6轴和Y -7至Y -12轴),两部分的宽度均为138m,长度均为290.75m,总高度为18m。

东西雨棚均在纵向设置温度缝二道,在Y -M 与Y -L 轴之间设置一道温度缝,在Y -C 与Y -D 轴之间设置一道温度缝,最大温度区段长度为150m ,宽度为138m。

雨棚纵向钢梁采用两榀实腹箱形钢梁,截面规格为Φ1500x300x12x14。

中部横向钢梁为变截面拱形实腹工字钢梁,截面分为Η(1500～500)x220x8x12和Η(1700～1500)x220x12x12两种规格。

边部横向钢梁为焊接变截面箱形钢梁加T形钢结构,规格为Φ(1500～500)x 220x 8x 12和T350x220x6x8。

第四章4.7 试按切线模量理论画出轴心压杆的临界应力和长细比的关系曲线。

杆件由屈服强度 2y f 235N mm =的钢材制成，材料的应力应变曲线近似地由图示的三段直线组成，假定不计残余应力。

320610mm E N =⨯2（由于材料的应力应变曲线的分段变化的，而每段的变形模量是常数，所以画出 cr -σλ 的曲线将是不连续的）。

解：由公式 2cr 2Eπσλ=，以及上图的弹性模量的变化得cr -σλ 曲线如下：4.8 某焊接工字型截面挺直的轴心压杆，截面尺寸和残余应力见图示，钢材为理想的弹塑性体，屈服强度为2y f 235N mm =，弹性模量为 320610mm E N =⨯2，试画出 cry y σ-λ——无量纲关系曲线，计算时不计腹板面积。

解：当 cr 0.30.7y y y f f f σ≤-=, 构件在弹性状态屈曲；当 cr 0.30.7y y y f f f σ>-=时，构件在弹塑性状态屈曲。

因此，屈曲时的截面应力分布如图全截面对y 轴的惯性矩 3212y I tb =，弹性区面积的惯性矩 ()3212ey I t kb =截面的平均应力 二者合并得cry y σ-λ——的关系式画图如下4.10 验算图示焊接工字型截面轴心受压构件的稳定性。

钢材为Q235钢，翼缘为火焰切割边，沿两个主轴平面的支撑条件及截面尺寸如图所示。

已知构件承受的轴心压力为N=1500KN 。

解：已知 N=1500KN ，由支撑体系知对截面强轴弯曲的计算长度 ox =1200cm l ，对弱轴的计算长度oy =400cm l 。

抗压强度设计值 2215f N mm =。

（1） 计算截面特性毛截面面积 22 1.2250.850100A cm =⨯⨯+⨯=截面惯性矩 3240.850122 1.22525.647654.9x I cm =⨯+⨯⨯⨯=截面回转半径 ()()121247654.910021.83x x i I A cm ===（2） 柱的长细比 （3） 整体稳定验算从截面分类表可知，此柱对截面的强轴屈曲时属于b 类截面，由附表得到 0.833x ϕ=，对弱轴屈曲时也属于b 类截面，由附表查得 0.741y ϕ=。

第二章钢结构稳定问题概述钢结构承载力极限状态的六种情况：（1）整个结构或其一部分作为刚体失去平衡（如倾覆）；（2）结构构件或连接因材料强度被超过而破坏；（3）结构转变为机动体系（倒塌）；（4）结构或构件丧失稳定（屈曲等）；（5）结构出现过度的塑性变形，而不适于继续承载；（6）在重复荷载作用下构件疲劳断裂。

在这些极限状态中，稳定性、抗脆断和疲劳的能力都对钢结构设计有重要意义。

2.1钢结构的失稳破坏稳定性是钢结构的一个突出问题。

在各种类型的钢结构中，都会遇到稳定问题。

对这个问题处理不好，将造成不应有的损失。

现代工程史上不乏因失稳而造成的钢结构事故，其中影响很大的是1907年加拿大魁北克一座大桥在施工中破坏，9000t钢结构全部坠入河中，桥上施工的人员有75人遇难。

破坏是由悬臂的受压下弦失稳造成的。

下弦是重型格构式压杆，当时对这种构件还没有正确的设计方法。

缀条用得过小是出现事故的主要原因。

其他形式的结构，如贮气柜立柱，运载桥的受压上弦和输电线路支架等，也都出现过失稳事故。

设计经验不足、性能还不十分清楚的新结构形式，往往容易出现失稳破坏事故。

大跨度箱形截面钢梁桥就曾在1970年前后出现多次事故。

这些箱形梁设计上存在的主要问题之一是对有纵加劲的受压板件稳定计算没有考虑几何缺陷和残余应力的不利作用。

认真总结失败的教训，结合进行必要的研究工作，就能得出规律性的认识，以指导以后的设计。

轴心压杆的扭转屈曲，是人们了解得还不多的一个问题。

美国哈特福特城的体育馆网架结构，平面尺寸为92m x 110m，突然于1978年破坏而落到地上。

破坏起因虽然可以肯定是压杆屈曲，但究竟为何屈曲还是众说纷纭。

杆件的截面为四个角钢组成的十字形。

这种截面抗扭刚度低，有人认为扭转屈曲是起因，也有人认为起支撑作用的杆有偏心，未能起到预期的减少计算长度的作用才是起因。

文献[2.16]经过深入分析，阐明这两个因素都起相当作用，并提出了偏心支撑对增强压杆稳定性的计算方法。

二、填空题1. 钢结构设计规范中，钢材的强度设计值是材料强度的标准值(除以)抗力分项系数。

2. 鉴定钢材在弯曲状态下的塑性应变能力和钢材质量的综合指标是（冷弯性能合格）。

3. 承重结构的钢材应具有（极限抗拉强度）、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有（碳）含量的合格保证。

4. 角焊缝按受力的方向可分为(正面角焊缝) 、(侧面角焊缝)和(斜焊缝)。

5.在加引弧板施焊的情况下，所有受压、受剪的对接焊缝，以及受拉的（1）和2级焊缝，均与母材等强，不用计算；只有受拉的（3级）焊缝才需计算。

6. 轴心受拉构件与轴心受压构件相比，轴心受拉构件设计时不需要验算构件的（稳定）。

7.钢结构计算的两种极限状态是(承载能力极限状态) 和(正常使用极限状态。

)。

8. 钢材的破坏形式有(塑形破坏）和(脆性破坏）。

9.建筑钢材的主要机械性能指标是（屈服点）、（抗拉强度）、（伸长率）)、（冲击韧性）、和（冷弯性能）。

10.钢结构的连接方法有( 焊接连接) 、(铆钉连接)和(螺栓连接)。

11.角焊缝的计算长度不得小于(8hf)，也不得小于(40mm) 。

侧面角焊缝承受静载时，其计算长度不宜大于(60 hf) 。

13.轴心压杆可能的屈曲形式有(弯曲屈曲)、(扭转屈曲)和(弯扭屈曲) 。

14.轴心受压构件的稳定系数与(残余应力) 、(初弯曲) 、(初偏心)和(长细比) 有关。

15. 提高钢梁整体稳定性的有效途径是(加强受压翼缘) 和(增加侧向支承点)。

16.焊接组合工字梁，翼缘的局部稳定常采用**(宽厚比) 的方法来保证，而腹板的局部稳定则常采用设置(设置加劲肋)的方法来解决。

17. 钢结构设计规范中，荷载设计值为荷载标准值(乘以）分项系数。

18. 冷弯实验是判别钢材在弯曲状态下的(塑性应变能力)和钢材质量的综合指标。

19.角焊缝的焊脚尺寸不宜大于(较薄焊件厚度的1.2倍, 钢管结构除外)，也不得小于(6mm)。

中南大学网络教育课程考试复习题及参考答案钢结构设计原理一、填空题：1.钢结构计算的两种极限状态是和。

2.提高钢梁整体稳定性的有效途径是和。

3.高强度螺栓预拉力设计值与和有关。

4.钢材的破坏形式有和。

5.焊接组合工字梁，翼缘的局部稳定常采用的方法来保证，而腹板的局部稳定则常采用的方法来解决。

6.高强度螺栓预拉力设计值与和有关。

7.角焊缝的计算长度不得小于，也不得小于；侧面角焊缝承受静载时，其计算长度不宜大于。

8.轴心受压构件的稳定系数φ与、和有关。

9.钢结构的连接方法有、和。

10.影响钢材疲劳的主要因素有、和。

11.从形状看，纯弯曲的弯矩图为，均布荷载的弯矩图为，跨中央一个集中荷载的弯矩图为。

12.轴心压杆可能的屈曲形式有、和。

13.钢结构设计的基本原则是、、和。

14.按焊缝和截面形式不同，直角焊缝可分为、、和等。

15.对于轴心受力构件，型钢截面可分为和；组合截面可分为和。

16.影响钢梁整体稳定的主要因素有、、、和。

二、问答题：1.高强度螺栓的8.8级和10.9级代表什么含义？2.焊缝可能存在哪些缺陷？3.简述钢梁在最大刚度平面内受荷载作用而丧失整体稳定的现象及影响钢梁整体稳定的主要因素。

4.建筑钢材有哪些主要机械性能指标？分别由什么试验确定？5.什么是钢材的疲劳？6.选用钢材通常应考虑哪些因素？7.在考虑实际轴心压杆的临界力时应考虑哪些初始缺陷的影响？8.焊缝的质量级别有几级？各有哪些具体检验要求？9.普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接，在抗剪连接中，它们的传力方式和破坏形式有何不同？10.在计算格构式轴心受压构件的整体稳定时，对虚轴为什么要采用换算长细比？11.轴心压杆有哪些屈曲形式？12.压弯构件的局部稳定计算与轴心受压构件有何不同？13.在抗剪连接中，普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接的传力方式和破坏形式有何不同？14.钢结构有哪些连接方法？各有什么优缺点？15.对接焊缝的构造有哪些要求？16.焊接残余应力和焊接残余变形是如何产生的？焊接残余应力和焊接残余变形对结构性能有何影响？减少焊接残余应力和焊接残余变形的方法有哪些？17.什么叫钢梁丧失整体稳定？影响钢梁整体稳定的主要因素是什么？提高钢梁整体稳定的有效措施是什么？18.角焊缝的计算假定是什么？角焊缝有哪些主要构造要求？19.螺栓的排列有哪些构造要求？20.什么叫钢梁丧失局部稳定？怎样验算组合钢梁翼缘和腹板的局部稳定？三、计算题：1.一简支梁跨长为5.5m，在梁上翼缘承受均布静力荷载作用，恒载标准值为10.2kN/m（不包括梁自重），活载标准值为25kN/m，假定梁的受压翼缘有可靠侧向支撑。

屈曲后强度的定义屈曲后强度是指材料在受到一定程度的屈曲后，仍能够保持一定的强度和稳定性。

在材料力学中，屈曲是指材料在受到外力作用下，发生弯曲或变形的现象。

屈曲后强度是评价材料抗弯能力的重要指标之一，也是材料设计和选择中需要考虑的因素之一。

屈曲后强度的定义可以从两个方面来理解。

首先，屈曲后强度是指材料在经历一定程度的屈曲后，仍能够保持一定的强度和稳定性。

这意味着材料在受到外力作用下，不会发生过度的弯曲或变形，而是能够保持一定的形状和结构。

其次，屈曲后强度还可以理解为材料在经历一定程度的屈曲后，仍能够承受一定的载荷和应力。

这意味着材料在受到外力作用下，不会发生破裂或断裂，而是能够继续承受一定的载荷和应力。

屈曲后强度的重要性在于它能够反映材料的抗弯能力和稳定性。

在实际应用中，许多材料都需要承受一定的弯曲或变形，例如建筑结构、机械零件、航空航天器等。

如果材料的屈曲后强度不足，就会导致材料在受到外力作用下过度弯曲或变形，甚至破裂或断裂，从而影响材料的使用寿命和安全性。

因此，评价材料的屈曲后强度是材料设计和选择中必不可少的因素之一。

在实际测试中，屈曲后强度可以通过屈曲试验来进行评价。

屈曲试验是一种常用的材料力学试验方法，它可以模拟材料在受到外力作用下的弯曲或变形情况，从而评价材料的屈曲后强度。

在屈曲试验中，材料样品通常被放置在两个支撑点之间，然后施加一定的外力，使其发生弯曲或变形。

通过测量材料在不同载荷下的弯曲程度和变形情况，可以得到材料的屈曲后强度。

总之，屈曲后强度是评价材料抗弯能力和稳定性的重要指标之一，也是材料设计和选择中需要考虑的因素之一。

在实际应用中，通过屈曲试验可以对材料的屈曲后强度进行评价和测试，从而保证材料的使用寿命和安全性。

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2155.138324910450A 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27.9kg/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 791274m m 875000W >=，截面高度229mm 360h >=且和经济高度接近。

0引言在钢结构工程设计中,为了结构设计的合理性、经济性,经常会遇到钢结构板件屈曲后强度的应用与否问题,不少工程技术人员对板件屈曲后强度应用于设计的适用条件和各类板件有效截面的计算规则等设计方法不太熟练,本文对普通钢结构、冷弯薄壁型钢结构和门式刚架轻型房屋钢结构中各类不同受力形式的构件有效截面计算,屈曲后强度应用的具体设计特点进行了梳理,通过对照和比较,更容易明了和掌握他们的设计方法和不同之处。

1普通钢结构屈曲后强度设计《钢结构设计标准》的结构屈曲后强度分受弯构件、轴心受压构件和压弯构件,下面分别阐述3种受力形式的设计方法。

1.1受弯构件屈曲后强度设计《钢标》规定承受静力或间接承受动力荷载的焊接截面梁可考虑腹板屈曲后强度,腹板高厚比h0/t w<80εk,若无局部压应力,可不设加劲肋;腹板高厚比h0/t w>80εk,若不考虑腹板屈曲后强度,宜配置横向加劲肋,并应计算腹板的稳定,反之,意味着考虑腹板屈曲后强度,腹板可能出现局部失稳,按6.4.1条验算腹板屈曲后弯剪强度是否满足规范。

腹板受压高厚比h c/t w决定了腹板是否屈曲,并由h c/t w计算得到腹板受压区有效高度系数,进一步得到有效截面模量。

按最不利考虑,由公式λn,b=2h c/t w/138/εk,λn,b>0.85,腹板屈曲,计算有效截面,则对Q235来说,当h c/t w>58.65,双轴对称截面相当于腹板高厚比h0/t w>117时,考虑腹板屈曲,与应力大小无关,规范受弯构件S4级腹板高厚比限值是124εk,与此值相当。

受弯构件可考虑屈曲后强度设计时,当腹板高厚比h0/t w>80εk,未设加劲肋,可考虑腹板屈曲后强度设计,按规范6.4.1条验算腹板屈曲后弯剪强度是否满足规范,此中计算λn,b,当λn,b<0.85时,即截面等级为S1~S4取全截面模量,λn,b>0.85时,截面等级为S5,腹板取有效截面计算。