《钢结构基本原理》作业解答讲课讲稿

结构钢拉伸曲线
拉伸过程中各阶段的特性（一）
弹性阶段 OAE
• 应力应变成线性比例关系σ= Eε，
卸载后变形消失。
• 该阶段变形很小（Q235的εp＝
0.1%） ，是荷载作用下结构计算采
o
用叠加原理的基础。
屈服阶段 ECF
• 应力应变进入非线性的弹塑性阶段，有明显的水平状的屈服平台，
应力基本保持不变（暂时丧失承载力）应变不断发展。
9使结构破坏前出现明显的变形，减少突然破坏的危险性。 9调整局部高峰应力，使应力平缓。
• 衡量塑性好坏的指标
9 伸长率（延伸率）δ 9 断面收缩率ψ
• 屈强比（fy/fu)越小，反映塑性变形的能力越强。 • 屈服点fy 、抗拉强度fu、伸长率δ、是钢材最基本、最重要的三
个力学性能指标，须满足钢结构设计规范对它们的要求。
构发生脆性破坏。
疲劳断裂(Fatigue fracture)
• 疲劳 — 固体力学的一个分支，研究材料和结构在循环荷
钢材强度(Strength)特性的要点
1. 屈服强度 fy 用作为钢结构设计的可达到的
最大应力，原因： （1）fe、fp、fy非常接近，三者合一，可认
为弹性与塑性的分界点； （2）fy以后，塑性变形很大，一旦超载，易
被发现加固补救； （3）fy 发展到fu，有很大一段区域，可作为
强度储备，称fu/fy为强屈比，要求大于1.2
韧性(Toughness)及其指标
• 韧性－反映钢材抵抗冲击荷载、动
力荷载的能力，是钢材在变形和断 裂过程中吸收能量的度量。
• 良好的韧性使结构抗震能力提高 • 韧性衡量的指标
摆锤冲击 冲击韧性试验
（a）
梅氏U型缺口 ak= Ak / An (单位J/cm2) Ak－冲击功 An－试件缺口截面积

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 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 =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=-=tgα'=E'f y 0f y 0tgα=E σf yCσF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）。

对接焊缝的构造与计算
一、构造 破口形式－I型、单边V型、双边V型、U型、K型及X型。 引、落弧板 变厚度与变宽度的连接－≥1：4斜面。 质量等级与强度－一级综合性能与母材相同；
二级强度与母材相同； 三级折减强度 二、计算－－同构件。
角焊缝的构造与计算
一、构造
角焊缝分直角与斜角（锐角与钝角）两种截面。 直角型又分普通、平坡、深熔型（凹面型）； 板件厚度悬殊时角焊缝设计及边缘焊缝（P56，图3.21） 二、受力特性 正面焊缝应力状态复杂，但内力分布均匀，承载力高； 侧面焊缝应力状态简单，但内力分布不均，承载力低。 破坏为45o喉部截面，设计时忽略余高。 三、角焊缝的计算
受剪连接受力方向螺栓受力不均，一定长度时需折减。
受拉连接以螺杆抗拉强度为承载力极限。
施工及受力要求，螺栓有排布距离要求（栓距、线距、边距、 端距）。
分精制（A、B级）及粗制（C级，不能用于主要受力连接） 二、计算
1、单个连接承载力
⑴、受剪连接
抗剪与承压：
NVb
nV
d2
4
fVb
Ncbd tfcb
二、计算 ㈠、摩擦型螺栓连接计算
1、抗剪连接 NvNvb0.9nfP
2、抗拉连接 Nt Ntb0.8P（抗弯时旋转中心在中排）
3、拉剪共同作用 N v N v b 0 .9 n f ( N t 1 .2 ) P ;5 N t N t b 0 .8 P
第1、2章 材料与设计原理
钢材的力学性能
一、强度 屈服强度fy－－设计标准值（设计时可达的最大应力）； 抗拉强度fu－－钢材的最大应力强度，fu/fy为钢材的强度
安全储备系数。 理想弹塑性－－工程设计时将钢材的力学性能，假定为
一理想弹塑性体 二、塑性－－材料发生塑性变形而不断裂的性质 重要指标－－好坏决定结构安全可靠度，内力重分布，保

钢结构设计原理课后习题备课讲稿讲课教案.doc1、第3章钢结构的连接12.如图3-57所示的对接焊缝，钢材为Q235，焊条为E43型，采纳焊条电弧焊，焊缝质量为三级，施焊时加引弧板和引出板。

已知，试求此连接能承受的最大荷载。

解：因有引弧板和引出板，故焊缝计算长度，则焊缝正应力应满足：其中，故有，故此连接能承受的最大荷载为。

13.图3-58所示为角钢2∟140×10构件的节点角焊鏠连接，构件重心至角钢肢背距离，钢材为Q235BF，采纳手工焊，焊条为E43型，，构件承受静力荷载产生的轴心拉力设计值为N=1100kN，若采纳三面围焊，试设计此焊缝连接。

解:正面角焊缝且故可取，此时焊缝的计算长度正面2、焊缝的作用：则由平衡条件得：所以它们的焊缝长度为，取370mm，，取95mm。

17.如图3-61所示的焊接工字形梁在腹板上设一道拼接的对接焊缝，拼接处作用有弯矩，剪力，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。

解：〔1〕确定焊缝计算截面的几何特征x轴惯性矩：中性轴以上截面静矩：单个翼缘截面静矩：〔2〕验算焊缝强度焊缝最大拉应力〔翼缘腹板交接处〕：查表知，，所以焊缝强度不满足要求。

19.按高强度螺栓摩擦型连接和承压型连接设计习题18中的钢板的拼接，采纳8.8级M20(=21.5mm)的高强度螺栓，接触面采纳3、喷吵处理。

〔1〕确定连接盖板的截面尺寸。

〔2〕计算需要的螺栓数目并确定如何布置。

〔3〕验算被连接钢板的强度。

解：〔1〕摩擦型设计查表得每个8.8级的M20高强度螺栓的预拉力，对于Q235钢材接触面做喷砂处理时。

单个螺栓的承载力设计值：所需螺栓数：〔2〕承压型设计查表知，。

单个螺栓的承载力设计值：所需螺栓数：螺栓排列图如下所示验算被连接钢板的强度a.承压型设计查表可知，当满足要求。

b.摩擦型设计净截面强度验算：满足要求；毛截面强度验算：满足要求。

20.如图3-62所示的连接节点，斜杆承受轴心拉力设计值，端板与柱翼缘采纳10个8.8级摩擦型高强度4、螺栓连接，抗滑移系数，求最小螺栓直径。

铆钉连接
铆钉连接的优点
铆钉连接具有结构简单、承载能力高 、耐久性好等优点，适用于承受较大 载荷的结构。
铆钉连接的缺点
铆钉连接的分类
根据铆钉的类型和用途的不同，铆钉 连接可以分为实心铆钉连接、空心铆 钉连接等。
铆钉连接施工难度较大，可能对结构 造成损伤，且成本较高。
复合连接方式
复合连接方式的优点
复合连接方式结合了焊接、螺栓连接和铆钉连接的优点，具有更 高的承载能力和稳定性。
应用领域
桥梁、建筑、船舶、车辆等。
钢材的强度等级
Q235、Q345、Q390等。
钢材的力学性能
01
弹性模量
钢材在弹性阶段的应 力与应变之比。
02
屈服点
钢材在屈服阶段的最 小应力值。
03
抗拉强度
钢材在拉伸断裂时的 最大应力值。
04
冲击韧性
钢材抵抗冲击载荷的 能力。
钢材的加工性能
可塑性
钢材在塑性变形过程中 ，抵抗断裂的能力。
造成破坏。
结构失稳和倒塌
02
地震作用下，结构的支撑和连接部位可能发生失稳或断裂，导
致结构整体倒塌。
构件和连接的破坏
03
地震中，钢结构的梁、柱、节点和连接部位可能发生断裂、扭
曲或变形，导致结构失效。
钢结构的抗震设计
结构选型和布置
选择合适的结构形式和布置方式，使其具有较好 的抗震性能。
抗震承载力计算
根据地震烈度和结构重要性，计算结构的抗震承 载力，确保结构在地震中不发生严重破坏。
抗震构造措施
采取有效的抗震构造措施，如加强支撑、增加节 点连接等，提高结构的抗震能力。
抗震构造措施
加强梁柱节点、主次梁节点等关 键部位的连接，确保节点在地震 中不发生断裂或失效。

α0 =
σ max − σ min σ min
λ 为弯矩平面内的长细比，小于30, 取30; 大于100, 取100。
实腹式压弯构件的局部稳定（续二）
2. 箱型截面腹板 当 0 ≤ α 0 ≤ 1 .6 当 1 .6 < α 0 ≤ 2
tw
h0 235 , 40 ≤ min { 0 . 8 (16 α 0 + 0 . 5 λ + 25 ) tw fy h0 235 , 40 ≤ min { 0 . 8 ( 48 α 0 + 0 . 5 λ − 26 . 2 ) tw fy
为了用料经济，可采用格构式柱、变截面柱
实腹式单轴对称截面
格构式截面
阶梯柱
变截面柱
压弯构件的失效形式
钢材屈服 截面强度破坏 钢材断裂 连接破坏 构件弯矩平面内整体失稳 丧失稳定 构件弯矩平面外整体失稳 板件失稳（局部稳定） 格构式构件中的单肢失稳 刚度不足 构件偏柔，变形过大
压弯构件的强度计算
压弯作用 压 压 N M 受压侧 屈服 边缘 屈服准则 弹性设计 部分截面 塑性发展准则 弹塑性设计 全截面 塑性发展准则 塑性设计
跨中截面边缘屈服时
再经其它处理和考虑抗力分项系数，可得
弯矩作用平面内稳定问题处理的要点
N
欧拉临界力 弹性 极限承载力 弹塑性 边缘屈服 塑性铰
＝
N－v 曲线
1. 平面内失稳表现为荷载变形曲线的极值现象，源于压力与平面内弯 曲变形产生的 二 阶效应，平面内失稳不是截面的强度问题。 2. 平面内稳定的边缘屈服准则的处理方法是考虑了 二 阶效应之后的 强度问题，但与杆件整体变形有关，不仅仅是截面问题。
20tw 20tw
阴影线－有效截面

《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 σ − ε 关系式。
σ σ
fy
fy tgα=E tgα'=E'
α'
0
α ε
0
α ε
图 2-34 σ − ε 图 （a）理想弹性－塑性 （b）理想弹性强化
σ 2 = −80 N / mm2 ，B 点的正应力 σ1 = −20 N / mm2 ， σ 2 = −120 N / mm2 ，求梁 A 点与 B 点
的应力比和应力幅是多少？ 解： （1）A 点： 应力比：ρ = （2）B 点： 应力比：ρ =
σ2 80 =− = −0.667 σ1 120
应力幅：△σ = σ max − σ min = 120 + 80 = 200 N / mm 2
第 95 页-4.4：
解：截面参数
A = 300 × 12 × 2 + 8 × 376 = 10208 mm 2
I xn =
1 1 × 300 × 400 3 − × (300 − 8) × 376 3 = 3.065 × 10 8 mm 4 12 12
第 5 页 共 45 页
《钢结构基本原理》 （第二版）练习参考解答：第二、五 × 502622.2 − = − = 0 ⇒ M = 502622.2 N ⋅ m ⇒ q = = 62827.8 N m 17280 5790208 A W 82
故： 当 q ≤ 62827.8 N m (0.628kN/cm)时，不考虑稳定问题 当 q > 62827 .8 N m 时，应考虑稳定问题

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 yy 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 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）。

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 ff 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 =tgα'=E'f y0f y 0tgα=E图2-35 理想化的σε-图解：（1）A 点：卸载前应变：52350.001142.0610yf 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 fE 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。

σf y 0Cσ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 yyy 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 y 0σF图2-35 理想化的σε-图解：（1）A 点：卸载前应变：52350.001142.0610y 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）。

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 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 0σF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）。

（b）理想弹性强化
非弹性阶段：σ = f y （应力不随应变的增大而变化）
（2）弹性阶段： σ = Eε = tanα ⋅ε
非弹性阶段： σ
=
fy
+ E '(ε−ຫໍສະໝຸດ fy ) = Efy
+ tanα '(ε
−
fy ) tan α
2.2 如图 2-35 所示的钢材在单向拉伸状态下的 σ − ε 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 εc 及可恢复的弹性应变 ε y 各是多少？
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《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
由式 5-34b 计算得 (或由,查表得) 故稳定临界荷载为 5.3 图 5-25 所示为一轴心受压构件,两端铰接,截面形式为十字形.设在弹塑性范围内值保持 常数,问在什么条件下,扭转屈曲临界力低于弯曲屈曲临界力,钢材为 Q235. 5.4 截面由钢板组成的轴心受压构件,其局部稳定计算公式是按什么准则进行推导得出的. 5.5 两端铰接的轴心受压柱,高 10m,截面为三块钢板焊接而成,翼缘为剪切边,材料为 Q235,强 度设计值,承受轴心压力设计值(包括自重).如采用图 5-26 所示的两种截面,计算两种情况下柱 是否安全.
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 σ1 = 120N / mm2 ，
2.5 解释下列名词： （1）延性破坏

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 y0f 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 yyy 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 y 0σF图2-35 理想化的σε-图解：（1）A 点：卸载前应变：52350.001142.0610yf 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）。

可加工性
钢材可以通过锯、钻、铣 等加工方式制成各种形状 和尺寸的构件。
连接方式多样性
钢材可以通过焊接、螺栓 连接能
耐腐蚀
钢材在潮湿的环境中容易 生锈，可以通过涂装防锈 漆来提高耐久性。
耐火性
钢材在高温下容易软化和 变形，需要采取防火措施 来提高耐火性。
维护要求
钢材需要定期进行清洁和 维护，保持其外观和性能 的稳定。
03
钢结构的连接方式
焊接连接
压焊
通过施加压力使金属结合，如电 阻焊、超声波焊等。
焊接特点
高效、灵活、适应性强，但易产 生焊接缺陷和应力集中。
01
02
熔融焊接
通过熔化金属达到连接目的，包 括电弧焊、气焊等。
03
04
钎焊
使用熔点低于母材的金属作为钎 料，将母材连接起来。
钢结构基本原理-黄ppt课 件
目录
• 钢结构概述 • 钢结构的材料特性 • 钢结构的连接方式 • 钢结构的稳定性分析 • 钢结构的抗震性能 • 钢结构的设计与优化
01
钢结构概述
钢结构的定义与特点
定义
由钢材为主要材料，通过焊接、 铆钉或螺栓连接而成的结构形式 ，广泛应用于工业和民用建筑、 桥梁、塔桅、容器等领域。
。
增加支撑体系
增设支撑杆件，提高结构的整 体稳定性。
优化结构布局
合理布置钢结构的受力体系， 避免出现应力集中或过于复杂
的结构形式。
选用优质材料
采用高强度钢材，提高材料的 屈服点和抗拉强度，从而提高
结构的抗震性能。
06
钢结构的设计与优化
结构设计的基本原则
安全性和稳定性
确保结构在各种预期负载和 环境条件下都能保持稳定， 不发生破坏或过大的变形。

《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。

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 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 =图2-35 理想化的σε-图解：tgα'=E'f y 0f y 0tgα=E σf yCσF（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）。

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