200504钢结构答案

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 yσ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=-=（2）B 点：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。

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 cryy σ-λ——无量纲关系曲线，计算时不计腹板面积。

f yyf (2/3)f y(2/3)f yx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 =()322232232212212ey cryy y y yI t kb E E E k I tb πππσλλλ=⨯=⨯= 截面的平均应力 2220.50.6(10.3)2y ycr y btf kbt kf k f btσ-⨯⨯==-二者合并得cry y σ-λ——的关系式cry cry342cry σ(0.0273)σ3σ10y λ+-+-= 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 。

0.6f yfyλσ0.20.40.60.81.0cry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 。

第五章 轴心受力构件5.1 验算由2635L ⨯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，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：查型钢表2635L ⨯角钢，221.94, 2.82,215/,6.142x y i cm i cm f N mm A cm ====⨯ 确定危险截面如图1—1截面净截面面积2(6.1420.5)210.28n A cm =-⨯⨯=验算强度： 322227010262.65/215/10.2810n N N mm f N mm A ⨯==>=⨯ （说明截面尺寸不够） 验算长细比：[]0300154.63501.94x x l i λλ===<= 所以，刚度满足要求需用净截面面积322701012.56215n N A cm f ⨯≥== 改用2755L ⨯角钢，22.32,3.29,7.412x y i cm i cm A cm ===⨯此时净截面面积22(7.4120.5)212.8212.56n A cm cm =-⨯⨯=> （满足强度要求）[]030091.183503.29y y l i λλ===<= （满足刚度要求） 5．2 一块—400×20的钢板用两块拼接板—400×12进行拼接。

螺栓孔径为22mm ，排列如图5．30所示。

钢板轴心受拉，N ＝135KN （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）是否还需要验算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）验算钢板1—1截面的强度：A n =40×2－3×2.2×2＝66.8cm 2（2）2－2截面虽受力较小，但截面消弱较多，尚应进行验算。

钢结构练习题与参考答案一、单选题（共46题，每题1分，共46分）1.以下哪个是钢结构因化学作用产生的损坏？ ( )。

A、弯曲B、脆性破坏C、钢材的锈蚀D、失稳正确答案：C2.进行连接副扭矩系数试验时，应同时记录环境温度，试验所用的机具.仪表及连接副均应放置在该环境内至少 ( ) 以上。

A、1hB、2hC、0.5hD、3h正确答案：B3.衡量钢材的塑性高低的技术指标为：( )。

A、屈服强度B、断后伸长率C、抗拉强度D、冲击韧性正确答案：B4.散射衰减是指由于材料 ( ) 不均匀，从而引起声能的散射。

A、声阻抗B、声速C、声能D、波形正确答案：A5.测量跨度 10m 的钢构件挠度观测点不得少于 ( )。

A、4 点B、3 点C、2 点D、1 点正确答案：B6.波的绕射又称为 ( )。

A、折射B、衍射C、散射D、漫射正确答案：B7.超声波垂直入射到两种声阻抗相差很小的介质组成的界面时( )。

A、几乎全反射，无透射B、全折射C、无反射.透射D、几乎全透射，无反射正确答案：D8.按照国家现行验收标准规定，对于需要进行焊前预热或焊后热处理的焊缝，其预热温度或后热温度应符合国家现行有关标准的规定或通过工艺试验确定。

预热区在焊道两侧，每侧宽度均应大于焊件厚度的 1.5倍以上，且不应小于 100mm; 后热处理应在焊后立即进行，保温时间应根据板厚按每 25mm 板厚 ( ) 确定。

A、4hB、2hC、1hD、0.5h正确答案：C9.检测高强度螺栓连接副力学性能时，垫圈 ( ) 应朝向螺母支撑面。

试验时，垫圈不得转动，否则试验无效。

A、无导角的一侧B、任意一侧C、平整的一侧D、有导角的一侧正确答案：D10.对厚型防火涂料涂层厚度，可以采用 ( ) 检测。

A、涂层厚度测定仪B、测针和钢尺C、漆膜测厚仪D、超声波测厚仪正确答案：B11.超声波探伤仪按显示方式分，主要有 ( )A、A 型显示B、B 型显示C、C 型显示D、以上都是正确答案：D12.钢结构高强度螺栓终拧扭矩检测时，先在螺尾端头和螺母相对位置画线，然后将螺母拧松60°，再用扭矩扳手重新拧紧 ( )，此时的扭矩值应作为高强度螺栓终拧扭矩的实测值。

分数燕山大学试卷9 图中的焊脚尺寸~是根据_______ 选定的（角钢为2Z90X8）。

（八）,"min = 1 -5VT O =4.7mm，h fm.XK = 1.2x10 = 12mm 和h fm.XK= 8mm ⑻〜m i n = 1 -5-78 = 4.21mm , /?/max = 1.2x10 = 12mm 和〜max =Smm（C）h fm-n = 1.5Vl0 = 4.7mm，h fmax = 1.2x8 = 9.6mm和h f max= 8 —（1 〜2）醐（D）h fm-n = 1.5V10 = 4.1 mm f h fm.lK = 1.2x10 = 12mm 和 ~max = Smm10 一般按构造和施工要求，钢板上螺栓的最小允许中心间距为_______ ,最小允许端距为______ 0(A) 3d0(B) 2d0(C)1.2d0(D)1.5do11轴心受拉构件的强度极限状态是_______ 。

(A)净截面的平均应力达到钢材的抗拉强度fu,(B)毛截面的平均应力达到钢材的抗拉强度Hi。

(C)净截面的平均应力达到钢材的屈服强度fy(D)毛截面的平均应力达到钢材的屈服强度fy12轴心压杆整体稳定公式的意义为_________________。

(八)截面平均应力不超过材料的强度设计值(B)截面最大应力不超过材料的强度设计值(C)截面平均应力不超过构件的临界应力值(D)构件轴心压力设计值不超过构件稳定极限承载力设计值13为防止钢构件中的板件失稳采取加劲措施，这一做法是为了 _______ 。

(八)改变板件的宽厚比(B)增大截面面积(C)改变截面上的砬力分布状态(D)增加截面的惯性矩14计算格构式压杆对虚轴x轴的整体稳定性时，其稳定系数应根据_查表确定。

(A) A,山人学试卷二、填空题(每题1分，共20分)1按加入的 ___________ 之不冋，钢材有镇静钢和沸腾钢之分。

1．绪论1-1．建筑钢材的（ D ）差。

强度 (B) 塑性 (C)韧性 (D) 耐腐蚀性 1-2．钢结构的缺点之一是C ）。

自重大 (B) 施工工期长 (C)耐火性差 (D) 耐热性差 1-3．钢结构的优点之一是（ A ）。

密闭性较好 (B) 耐火性好(C)不发生脆性破坏(D) 能充分发挥材料强度1-4．钢结构的实际受力情况和工程力学计算结果（ C ）。

完全相同 (B) 完全不同 (C)比较符合 (D) 相差较大1-5．钢结构在一般条件下不会因偶然超载而突然断裂。

这主要是由于钢材（ B ）好。

强度 (B) 塑性 (C)韧性 (D) 均匀性1-6．在地震多发区采用钢结构较为有利。

这主要是由于钢材（C）好。

强度 (B) 塑性 (C)韧性 (D) 均匀性1-7. 由于钢材（ C ），所以钢结构适宜在动力荷载作用下工作。

（A）强度高 (B) 塑性好 (C)韧性好 (D) 密度 /强度比小 1-8. 因为钢材（ A ），所以钢材适用于建造大跨度钢结构。

（A）强度高 (B) 塑性好 (C)韧性好 (D) 密度 /强度比小 1-9. 在结构设计理论中，荷载分项系数（ C ）的形式出现在设计表达式中。

＜1.0 的乘积因子 (B) ＜1.0 的倒数乘积因子(C)＞1.0 的乘积因子(D) ＞1.0 的倒数乘积因子1-10．在结构设计理论中，抗力分项系数（ D ）的形式出现在设计表达式中。

＜1.0 的乘积因子 (B) ＜1.0 的倒数乘积因子(C)＞1.0 的乘积因子(D) ＞1.0 的倒数乘积因子1-11．应该按照结构的（ A ）来决定结构或构件的目标可靠指标。

破坏类型和安全等级 (B) 材料性能和施工质量(C)作用类别和抗力特性(D) 破坏后果和建筑类型。

1-12．在一般情况下，永久荷载和可变荷载的分项系数分别为A ）。

γG＝1.2, γQ＝1.4 (B) γG＝1.4, γQ＝1.2γG＝γQ＝1.2 (D) γG＝γQ＝1.41-13．当永久荷载对设计有利时，永久荷载和可变荷载的分项系数分别为（ B ）。

《钢结构基本原理》主编：董军 副主编：唐伯鉴 主审：曹平周习题答案------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- P90习题3.1 解：采用三级对接焊接质量标准和I50b 型钢，∴I 字型钢翼缘的对接焊缝的抗拉强度设计值175w t f MPa =，腹板对接焊缝的抗剪强度设计值125w v f MPa =，翼缘和腹板交界处对接焊缝的抗拉强度设计值185w t f MPa =。

假定焊接时采用引弧板，故对接焊缝的计算长度就是原长度。

查表可知，31146x S cm =，448600x I cm =，31940x W cm = 剪力：130V kN =；弯矩：1302260M kN m =⨯=⋅。

翼缘最上边至中性轴的距离12250y y mm ==。

最大正应力：6326010134175194010wt t x M MPa f MPa W σ⨯===<=⨯，满足要求。

最大剪应力：3341301011461021.9125486001014wx v x w VS MPa f MPa I t τ⨯⨯⨯===<=⨯⨯，满足要求。

上翼缘和腹板交界点处的正应力和剪应力分别为：正应力：614126010123486001025020x M MPa W σ⨯===⨯- 面积矩：3146221676822x S cm ⎛⎫=⨯⨯+= ⎪⎝⎭剪应力：33114130107681014.67486001014x x w VS MPa I t τ⨯⨯⨯===⨯⨯ 该点处的折算应力：125 1.1 1.1185203.5w t MPa f MPa =<=⨯= 满足要求。

由以上可知，此连接安全。

P1084.1解： 示意图要画焊缝承受的剪力V=F=270kN ；弯矩M=Fe=270⨯300=81kN.mI x =[0.8⨯(38-2⨯0.8)3]/12+[(15-2)⨯1⨯19.52]⨯2=13102cm 4=腹板A e =0.8⨯(38-2⨯0.8)=29.12 cm 2截面最大正应力σmax =M/W= 81⨯106⨯200/13102⨯104=123.65 N/mm 2≤f t w =185N/mm 2剪力全部由腹板承担τ=V/A w =270⨯103/2912≤=92.72 N/mm 2 =f v w =125N/mm 2腹板边缘处”1”的应力σ1=(M/W)(190/200)=123.65(190/200)=210.19=117.47腹板边缘处的折算应力应满足1.1w zs t f σ=≤=2≤1.1f t w =203.5N/mm 2焊缝连接部位满足要求4.2解：(1) 角钢与节点板的连接焊缝“A ”承受轴力N=420kN连接为不等边角钢长肢相连 题意是两侧焊肢背分配的力N 1=0.65 ⨯420=273 kN肢背分配的力N 2=0.35 ⨯420=147 kNh fmin =1.5(t max )1/2=1.5(10)1/2=4.74mmh fmax =1.2(t min )=1.2(6)=7.2mm取h f =6mm肢背需要的焊缝长度l w1=273⨯103/(2⨯0.7⨯6⨯160)+2⨯6=203.12+12=215.13mm肢尖需要的焊缝长度l w2=147⨯103/(2⨯0.7⨯6⨯160)+2⨯6=109.38+12=121.38mm端部绕角焊2h f 时，应加h f （书中未加）取肢背的焊缝长度l w1=220mm ；肢尖的焊缝长度l w2=125mm 。

l wmax =60h f =360mm ；l wmin =8h f =48mm ；焊缝“A ”满足要求4.3解：节点板与端板间的连接焊缝“B ”承受拉力N 对焊缝“B ”有偏心，焊缝“B ”承受拉力N=(1.5/1.8) ⨯420=350kN ；剪力V=(1/1.8) ⨯420=233.33 kN ；弯矩M=350⨯50=17.5 kN.mh fmin =1.5(t max )1/2=1.5(20)1/2=6.71mmh fmax =1.2(t min )=1.2(10)=12mm焊缝“B ”h f =7mm焊缝“B ”A 点的力最大焊缝“B ”承受的剪应力τ=233.33⨯103/(2⨯0.7⨯7⨯386)=61.68 N/mm 2焊缝“B ”承受的最大正应力σ=N/Ae+M/W=350⨯103/(2⨯0.7⨯7⨯386)+17.5⨯106⨯200/(2⨯0.7⨯7⨯3863/12)=92.52+71.91 =164.43 N/mm 2验算焊缝“B ”的强度=148.19 N/mm 2<f f w 焊缝“B ”满足要求。

钢结构习题（附参考答案）一、单选题（共52题，每题1分，共52分）1.螺栓连接节点有多个螺栓时，每个螺栓至少反复紧固（）。

A、2次B、4次C、5次D、3次正确答案：D2.调节超声波探伤仪的“抑制”旋钮会影响探伤仪的（）A、垂直线性B、动态范围C、灵敏度D、以上全部正确答案：D3.钢结构的损坏表现为整体性的破坏，主要有裂缝、（）、构件切口等几个方面。

A、局部扭曲B、挠度过大C、断裂D、螺栓松动正确答案：C4.对工件进行接触法斜角探伤时，如果入射角达到第二临界角，会发生：（）A、表面波全反射B、横波450折射C、表面波D、以上都不对正确答案：C5.一般来说，在频率一定的情况下，在给定的材料中，横波探测缺陷要比纵波灵敏，这是因为（）。

A、在材料中横波不易扩散B、横波比纵波的波长短C、横波比纵波的波长长D、横波质点振动的方向比缺陷更为灵敏正确答案：B6.钢材经过冷加工、时效处理后，性能发生了下列变化（）。

A、屈服点降低，抗拉强度、塑性和韧性都降低B、屈服点提高，抗拉强度、塑性和韧性都降低C、屈服点和抗拉强度提高，塑性和韧性降低D、抗拉强度、塑性和韧性提高正确答案：C7.公式入＝c/f中，符号f为（）。

A、波长B、频率C、声束D、声速正确答案：B8.水中声速与钢的声速之比约为（）。

A、1:1B、1:3C、1:2D、1:4正确答案：D9.依据《建筑变形测量规范》JGJ8-2016有关规定，建筑变形测量的等级分为（）。

A、六级B、五级C、三级D、四级正确答案：B10.纵波倾斜入射到有机玻璃/钢界面时，有机玻璃中纵波声速为2730m/s，钢中纵波声速为5900m/s，横波声速为3230m/s。

则第二临界角为（）。

A、57.7°B、30°C、60°D、27.6°正确答案：A11.金属零件材料晶粒粗大通常会引起：（）A、底波降低或消失B、较高的“杂波"或噪声显示C、穿透力降低D、以上都是正确答案：D12.用2.5MHz, 6 25mm直探头测定厚度100mm钢板的材质衰减, 假设钢板表面往返损失1dB,现在测得（B1 ―B2）＝5dB，则双声程衰减系数为（）。