第七章钢结构课后习题答案
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材料力学第七章课后题答案 弯曲变形
3．确定积分常数
(a) (b)
7
该梁的位移边界条件为：
在x 0处， w0 dw 在x 0处， 0 dx 将条件(c)与(d)分别代入式(b)和(a)，得 D 0，C 0 4．建立挠曲轴方程 将所得 C 与 D 值代入式(b)，得挠曲轴的通用方程为
1 Fa 2 F 3 3Fa [ x x xa EI 4 6 4 由此得 AC 段、 CD 段和 DB 段的挠曲轴方程依次为 w
5．计算 wC 和 θ B 将 x a 代入上述 w1或w2 的表达式中，得截面 C 的挠度为
41qa 4 ( ) 240EI 将以上所得 C 值和 x 2a 代入式(a)，得截面 B 的转角为 wC θB qa 3 7 4 16 1 187 203qa 3 [ ] EI 24 24 24 720 720 EI ()
(4)
D1 0 ， C1
由条件（4） 、式（a）与（c） ，得
qa 3 12 EI
C2
由条件（3） 、式（b）与（d） ，得
qa 3 3EI
D2
7qa 4 24 EI
3. 计算截面 C 的挠度与转角 将所得积分常数值代入式（c）与（d） ，得 CB 段的转角与挠度方程分别为
q 3 qa 3 x2 6 EI 3EI 3 q qa 7 qa 4 4 w2 x2 x2 24 EI 3EI 24 EI 将 x2=0 代入上述二式，即得截面 C 的转角与挠度分别为
5．计算 wC 和 θ B 将 x a 代入上述 w1 或 w2 的表达式中，得截面 C 的挠度为
Fa 3 ( ) 12 EI 将以上所得 C 值和 x 3a 代入式(a)，得截面 B 的转角为 wC
(a) (b)
7
该梁的位移边界条件为：
在x 0处， w0 dw 在x 0处， 0 dx 将条件(c)与(d)分别代入式(b)和(a)，得 D 0，C 0 4．建立挠曲轴方程 将所得 C 与 D 值代入式(b)，得挠曲轴的通用方程为
1 Fa 2 F 3 3Fa [ x x xa EI 4 6 4 由此得 AC 段、 CD 段和 DB 段的挠曲轴方程依次为 w
5．计算 wC 和 θ B 将 x a 代入上述 w1或w2 的表达式中，得截面 C 的挠度为
41qa 4 ( ) 240EI 将以上所得 C 值和 x 2a 代入式(a)，得截面 B 的转角为 wC θB qa 3 7 4 16 1 187 203qa 3 [ ] EI 24 24 24 720 720 EI ()
(4)
D1 0 ， C1
由条件（4） 、式（a）与（c） ，得
qa 3 12 EI
C2
由条件（3） 、式（b）与（d） ，得
qa 3 3EI
D2
7qa 4 24 EI
3. 计算截面 C 的挠度与转角 将所得积分常数值代入式（c）与（d） ，得 CB 段的转角与挠度方程分别为
q 3 qa 3 x2 6 EI 3EI 3 q qa 7 qa 4 4 w2 x2 x2 24 EI 3EI 24 EI 将 x2=0 代入上述二式，即得截面 C 的转角与挠度分别为
5．计算 wC 和 θ B 将 x a 代入上述 w1 或 w2 的表达式中，得截面 C 的挠度为
Fa 3 ( ) 12 EI 将以上所得 C 值和 x 3a 代入式(a)，得截面 B 的转角为 wC
钢结构基本基础原理课后习题集标准答案完全版
第二章2.1如图2-34所示钢材在单向拉伸状态下的应力一应变曲线，请写出弹性阶段和非弹性阶 段的 关系式。
解:(1)弹性阶段：E tan非弹性阶段： f y (应力不随应变的增大而变化) (2)弹性阶段：E tan f yf y 非弹性阶段：f y E'(」)f y tan '( ・) Etan(b )理想弹性强化图(2) B 点:卸载前应变： F 0.025卸载后残余应变：c0.02386E可恢复弹性应变：y c0.00114(3) C 点：c f y卸载前应变： F0.025 0.035 0.06E'卸载后残余应变：c c0.05869E可恢复弹性应变： yc0.001312.3试述钢材在单轴反复应力作用下，钢材的 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：钢材曲线与反复应力大小和作用时间关系：当构件反复力| | fy 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，钢材曲线基本无变化；当I I fy 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?2f y 235N/mm 22270 N / mm 2F0.025 E2.06 105N/mm 2 E' 1000N/mm 2解： (1)A 点:卸载前应变:f y E2350.001142.06 105卸载后残余应变:可恢复弹性应变:0.00114图图2-35 理想化的 C材曲线也基本无变化；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）。
钢材曲线会相对更高而更短。
另外，载一定作用力下，作用时间越快，钢材强度会提高、而变形能力减弱，钢材曲线也会更高而更短。
钢结构基本原理(第二版)习题参考解答第七章
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1000N kN =，中央截面有集中力150F kN =。
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2310/N 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：图1 工字形截面尺寸下面进行截面验算：（1）截面特性计算()23002026502021420540A mm =⨯⨯+-⨯⨯=339411300650286610 1.45101212x I mm =⨯⨯-⨯⨯=⨯ 63/325 4.4810x x W I mm ==⨯337411220300610149.01101212y I mm =⨯⨯⨯+⨯⨯=⨯ 53/150 6.0110y y W I mm ==⨯266.2x i mm ==66.2y i m m = （2）截面强度验算36226100010562.510172.3/310/20540 4.4810x M N N mm f N mm A W σ⨯⨯=+=+=<=⨯ 满足。
（3）弯矩作用平面内稳定验算 长细比1500056.3266.2x λ== 按b 类构件查附表4-4，56.368.2，查得0.761x ϕ=。
2257222.061020540' 1.20101.1 1.156.3EX x EA N N ππλ⨯⨯⨯===⨯⋅⨯ 弯矩作用平面内无端弯矩但有一个跨中集中荷载作用：371000101.00.2 1.00.20.981.2010 1.1mx EX N N β⨯=-⨯=-⨯=⨯⨯， 取截面塑性发展系数 1.05x γ= 363611000100.98562.5100.7612054010001010.8 1.05 4.481010.8' 1.2010mx x x x x EX M N A N W N βϕγ⨯⨯⨯+=+⨯⎛⎫⎛⎫⨯-⨯⨯⨯-⨯ ⎪ ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭ 22189.54/310/N mm f N mm =<= ，满足。
第七章 习题参考答案
习题题解1.按化学成分分类，将钢分为非合金钢、低合金钢和合金钢三大类。
非合金钢是指冶炼时不特意掺合金元素的（但含有少量合金元素）钢，一般称为碳素钢。
低合金钢的合金含量和性能介于非合金钢和合金钢之间。
建筑工程中钢结构主要用钢为普通或优质碳素结构钢中的低碳钢和普通质量或优质的一般用途低合金结构钢；钢筋混凝土用钢筋和钢丝，主要应用普通质量的碳素钢筋用钢、普通质量的低合金钢筋钢和优质合金钢筋用钢。
所谓普通、优质和特殊质量是按质量等级分类的钢。
普通质量钢中硫、磷等杂质比优质钢多。
结构钢是按用途分类，以区别其它工具钢、切削钢、耐候钢等专门用途的钢。
非合金钢、低合金钢与合金钢的合金含量界限见GB/T13304-91。
2.建筑用钢的冶炼，主要使用氧气转炉和平炉冶炼。
氧气转炉钢是向氧气转炉中铁水内通入氧气，除去杂质比较彻底，钢质量比较好。
同时熔炼时间短、设备简单，比平炉钢成本低；平炉冶炼的主要是废钢、铁矿石等原料，冶炼时间长，除杂质彻底，钢的化学成分易控制，钢质量好。
尤其适合炼制优质钢和特殊用途专用钢。
由于平炉设备投资大、热效率低，所以钢的成本高。
建筑用钢大部分是氧气转炉钢。
根据冶炼后期加脱氧剂使FeO 还原成Fe 过程中的脱氧程度不同，将钢分成沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢。
沸腾钢是脱氧不充分，气体杂质多，钢的时效敏感性大、钢的质量较差，性能不稳定，但钢的利用率高，成本低。
镇静钢和特殊镇静钢脱氧充分，钢质致密，钢性能稳定，质量好，但成本较高。
半镇静钢质量与成本介于上述二者之间。
3.屈服点（s σ）是结构设计时取值的依据，表示钢材在正常工作时承受应力不超过s σ值；屈服点与抗拉强度的比值（/s b σσ）称为屈强比。
它反映钢材的利用率和使用中安全可靠程度；伸长率（δ）表示钢材的塑性变形能力。
钢材在使用中，为避免正常受力时在缺陷处产生应力集中发生脆断，要求其塑性良好，即具有一定的伸长率，可以使缺陷处超过s σ时，随着发生塑性变形使应力重分布，而避免钢材提早破坏。
钢结构基本原理课后习题答案完全版
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 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=-=（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）。
建筑结构与选型(何培玲)第7章 钢结构
按脱氧的方法和程度的不同，碳素结构钢可分为 沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢4类。 沸腾钢采用脱氧能力较弱锰作脱氧剂，脱氧不完 全。钢中留有较多氧化铁夹杂和气孔。质量较差。 镇静钢采用锰加硅作脱氧剂，脱氧较完全，硅在 还原氧化铁过程中还会产生热量，使钢液冷却缓慢， 使气体充分逸出，浇注时不出现沸腾现象。质量好， 成本高。 半镇静钢的脱氧程度介于上述二者之间。 特殊镇静钢是在锰硅脱氧后，再用铝补充脱氧， 脱氧程度高于镇静钢。 低合金高强度结构钢一般都是镇静钢。
广泛地应用于屋架、托架、塔架、网架和网壳等各种 类型的平面或空间格构式体系以及支撑系统中。
轴心受力构件（包括轴心受压柱），按其截面组成形式， 可分为型钢截面和组合截面，其中组合截面又分为实腹 式和格构式两种。
7.3.2 轴心受拉构件承载力计算
轴心受力构件的设计：
承载能力的极限状态： 轴心受拉构件—强度控制 轴心受压构件—强度和稳定控制 正常使用的极限状态： 通过保证构件的刚度——限制其长细比
4
Wy cm3 9.6 12.7 16.1 21.1 26.2 31.6 33.1 41.1 42.9
Iy cm 1.51 1.61 1.73 1.89 2.00 2.11 2.07 2.32 2.27
10 12.6 14 16 18 20
33 47 64 93 123 158 169 226 240
4.轻型房屋钢结构 。 5.受动力荷载影响的结构 。 6.可拆卸的结构 。 7.容器和其它构筑物 。
7.2 钢结构材料的力学性能 1.强度
1）弹性阶段： 应力由 0 ~比例极）塑性阶段： 应力保持 fy 不变，应变由
fu
fy
fp
(0.1~0.2)% ~ (2~3)%; 4）强化阶段： 应力由 fy ~抗拉强度 fu
钢结构基本原理课后习题与答案完全版
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=+-=+-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=-=（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=-=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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fy E
) f y tan '(
fy tan
)
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？
f y 235N / mm2 c 270 N / mm2 F 0.025 E 2.06 105 N / mm2 E ' 1000 N / mm2
2.7 指出下列符号意义： (1)Q235AF (2)Q345D 答：
(4)Q235D
（1）Q235AF：屈服强度 f y 235N / mm2 、质量等级 A（无冲击功要求）的沸腾钢（碳素结构钢） （2）Q345D：屈服强度 f y 345N / mm2 、质量等级 D（要求提供-200C 时纵向冲击功 Ak 34 J ）的特殊镇静钢（低 合金钢） （3）Q390E：屈服强度 f y 390 N / mm2 、质量等级 E（要求提供-400C 时纵向冲击功 Ak 27 J ）的特殊镇静钢（低 合金钢） （4）Q235D：屈服强度 f y 235N / mm2 、质量等级 D（要求提供-200C 时纵向冲击功 Ak 27 J ）的特殊镇静钢（碳 素结构钢） 2.8 根据钢材下选择原则，请选择下列结构中的钢材牌号： （1）在北方严寒地区建造厂房露天仓库使用非焊接吊车梁，承受起重量 Q>500KN 的中级工作制吊车，应选用何种 规格钢材品种？ （2）一厂房采用焊接钢结构，室内温度为-100C，问选用何种钢材？ 答： （1）要求钢材具有良好的低温冲击韧性性能、能在低温条件下承受动力荷载作用，可选 Q235D、Q345D 等； （2） 要求满足低温可焊性条件，可选用 Q235BZ 等。 2.9 钢材有哪几项主要机械指标？各项指标可用来衡量钢材哪些方面的性能？ 答：主要机械性能指标：屈服强度 f y 、极限强度 fu 以及伸长率 5 或 10 ，其中，屈服强度 f y 、极限强度 fu 是强度 指标，而伸长率 5 或 10 是塑性指标。 2.10 影响钢材发生冷脆的化学元素是哪些？使钢材发生热脆的化学元素是哪些？ 答：影响钢材发生冷脆的化学元素主要有氮和磷，而使钢材发生热脆的化学元素主要是氧和硫。 第四章
钢结构课后答案
钢结构_课后答案钢结构是一种重要的建筑结构形式，其具有高强度、轻质、耐久、可重复使用等优点，在现代建筑中得到广泛应用。
钢结构的设计和施工需要掌握一定的知识和技能，下面是钢结构课后答案的一些详细内容。
一、钢结构的概念和分类1. 钢结构的概念：钢结构是指以钢材为主要构件材料，通过连接件将构件连接起来，形成具有一定刚度和强度的空间结构。
2. 钢结构的分类：(1) 按用途分类：工业建筑钢结构、民用建筑钢结构、特殊用途钢结构等。
(2) 按构件分类：框架结构、网架结构、悬索结构、空心薄壳结构等。
(3) 按构件形式分类：焊接结构、螺栓连接结构、铆接结构等。
二、钢结构的设计原则和步骤1. 设计原则：(1) 安全性原则：保证钢结构在使用寿命内能够承受正常和极限工作荷载。
(2) 经济性原则：在满足安全性要求的前提下，尽可能降低材料和施工成本。
(3) 可行性原则：设计方案要具备可行性，能够顺利施工并符合实际情况。
(4) 美观性原则：钢结构作为建筑的一部分，要考虑其外形美观性。
2. 设计步骤：(1) 确定设计参数：包括荷载、材料、结构形式、构件间距等。
(2) 计算荷载和分析结构：根据设计参数计算出各种荷载，并进行结构分析，确定结构的受力状态。
(3) 设计构件尺寸：根据结构受力状态，确定构件的尺寸和截面形状。
(4) 进行构件校核：对构件进行强度、稳定性等校核，确保其能够满足设计要求。
(5) 进行连接设计：设计连接件的类型、尺寸和布置，保证连接的可靠性。
(6) 绘制施工图：根据设计结果，绘制出详细的施工图纸，供施工使用。
三、钢结构的施工工艺和要点1. 施工工艺：(1) 钢材加工：包括切割、钻孔、焊接等工艺，确保构件的尺寸和形状符合设计要求。
(2) 搭设脚手架：搭设脚手架以便施工人员进行安装和焊接工作。
(3) 构件安装：按照施工图纸的要求，将构件进行定位和安装，保证结构的准确性和稳定性。
(4) 焊接连接：采用焊接工艺对构件进行连接，确保连接的强度和密封性。
(完整版)钢结构设计原理习题集及答案
我国《钢结构设计规范》规定，承重结构应按下列二类极限状态进行设计：(1)承载能力极限状态包括：构件和连接的强度破坏、疲劳破坏和因过度变形而不适于继续承载，结构和构件丧失稳定，结构转变为机动体系和结构倾覆；(2)正常使用极限状态包括：影响结构、构件和非结构构件正常使用或耐久性能的局部损坏（包括组合结构中混凝土裂缝）。
式中N——轴心拉力或轴心压力
An——构件的净截面面积
n——在节点或拼接处，构件一端连接的高强度螺栓数目；
n1——所计算截面上高强度螺栓数目；
f——钢材的抗拉或抗压强度设计值。
上式括号内数值小于1，这表明所计算截面上的轴心力N已有一定程度的减少。对比普通螺栓受剪连接构件开孔截面的净截面强度的计算公式：
钢结构设计原理习题集及答案(2011-09-28 10:53:54)
标签：a格极限状态焊缝构件承载力教育分类：试卷题库
钢结构设计原理习题集及答案
第一章绪论
练习题
一、简答题
1．简述钢结构的特点和应用范围。
答：特点：（1）承载能力大；（2）稳妥可靠；（3）便于工业化生产，施工周期短；（4）密闭性好；耐热但不耐火；（5）耐腐蚀性差；（6）容易产生噪音
综上所述，无论是从焊条等焊接材料的消耗和焊接速度、焊接残余应力，或是从焊缝的相对强度，角焊缝都以选用小焊脚尺寸为宜。因此，当焊件的焊接长度较富余，在满足最大焊缝长度的要求下，采用小而长比大强度螺栓的较普通螺栓的小？
答：摩擦型高强度螺栓的受剪连接传力特点不同于普通螺栓。后者是靠螺栓自身受剪和孔壁承压传力，而前者则是靠被连接板叠间的摩擦力传力。一般可认为摩擦力均匀分布于螺栓孔四周，故孔前传力约为0.5。因此，构件开孔截面的净截面强度的计算公式为：
应用范围：（1）承受荷载很大或跨度大，高度大的结构；（2）承受动力荷载作用或经常移动的结构；（3）经常拆装的拼装式结构；（4）对密闭性要求高的结构；（5）高温车间或需承受一定高温的结构；（6）轻型结构
式中N——轴心拉力或轴心压力
An——构件的净截面面积
n——在节点或拼接处，构件一端连接的高强度螺栓数目；
n1——所计算截面上高强度螺栓数目；
f——钢材的抗拉或抗压强度设计值。
上式括号内数值小于1，这表明所计算截面上的轴心力N已有一定程度的减少。对比普通螺栓受剪连接构件开孔截面的净截面强度的计算公式：
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第一章绪论
练习题
一、简答题
1．简述钢结构的特点和应用范围。
答：特点：（1）承载能力大；（2）稳妥可靠；（3）便于工业化生产，施工周期短；（4）密闭性好；耐热但不耐火；（5）耐腐蚀性差；（6）容易产生噪音
综上所述，无论是从焊条等焊接材料的消耗和焊接速度、焊接残余应力，或是从焊缝的相对强度，角焊缝都以选用小焊脚尺寸为宜。因此，当焊件的焊接长度较富余，在满足最大焊缝长度的要求下，采用小而长比大强度螺栓的较普通螺栓的小？
答：摩擦型高强度螺栓的受剪连接传力特点不同于普通螺栓。后者是靠螺栓自身受剪和孔壁承压传力，而前者则是靠被连接板叠间的摩擦力传力。一般可认为摩擦力均匀分布于螺栓孔四周，故孔前传力约为0.5。因此，构件开孔截面的净截面强度的计算公式为：
应用范围：（1）承受荷载很大或跨度大，高度大的结构；（2）承受动力荷载作用或经常移动的结构；（3）经常拆装的拼装式结构；（4）对密闭性要求高的结构；（5）高温车间或需承受一定高温的结构；（6）轻型结构
第七章拉弯和压弯构件典型例题_钢结构精选全文
【例题１】某两端铰接压弯杆，如图所示，选用型钢2∠100×70×6，钢材Q235，m 2.4=l ，受轴向压力kN 42=N （设计值）和横向均布荷载m /kN 63.3=q （设计值），试验算截面是否满足要求。
【解答】m 2.4===l l l oy ox查表得，2∠110×70×6的截面数据：[]322.015014688.2/420/442.011954.3/420/cm 88.2cm 54.3cm 267cm 27.2142==<===========y y oy y x x ox x y x x i l i l i i I A ϕλλϕλ，，，，，（1）验算弯矩作用平面内的稳定32312322222cm 7.3547.7/cm 6.7553.3/N 277636.4119/212710206/mkN 82.463.38181=====×××==⋅=××==x x x x x Ex x I W I W EA N'ql M πλπ 查表得，20.105.121==x x γγ，按无端弯矩但有均布横向荷载作用时，取0.1=mx β，1.1/1.1（ｂ 类截面）（ｂ 类截面）)6.277/428.01106.7505.110812127442.01042)8.01(36311×−××××+××=−+（Exx x xmx x N'N W M ANγβϕ 215N/mm 159.4114.77.442=<=+=f (满足))6.277/4225.11107.352.1108121271042)25.11(36322×−××××−×=−−（Exxx x mx N'N W M A N γβ 215N/mm 210.3230.3202=<=−=f (满足)（2）验算弯矩作用平面外的稳定7518.01460017.01235/0017.01=×−=−=y y b f λϕ3631106.757518.010*********.01042××××+××=+x b x tx y W M A N ϕβϕ 215N/mm 202141612=<=+=f (满足)实腹式截面无削弱，强度无需计算；因截面是角钢（型钢），局部稳定不用验算。
第七章钢结构的连接和节点构造(下)(1)
第七章钢结构的连接和节点构造
2、平板式柱脚：分铰接和刚接两种
N
柱 靴梁 底板
X
隔板 锚栓
Y 隔板
如图所示，除底板外根据具体需要，可配置靴 梁、隔板和肋板。对于铰接和刚接柱脚锚栓位置 不一样，受力也不一样。
~500 ~500
第七章钢结构的连接和节点构造
计算： 翼缘板：翼缘拼接以及每侧的 高强度螺栓，通常由等强度条 件决定，拼接板的净截面积应 不小于翼缘的净截面积，高强度螺栓能承受按翼缘净截 面面积N=Anf计算的轴向力。 腹板：腹板的拼接通常先进行螺栓布置，然后验算。 腹板拼接板及每侧的高强度螺栓，主要承受拼接截面的 全部剪力V及按刚度分配到截面上的弯(扭)矩Mw。 受力最大的螺栓应满足：N ( N N ) ( N ) N V M y M x I N N , N M M 其中： ， n I x y x y y N 为使腹板上的螺栓和翼缘上的螺栓受力协调 ： h / 2 N 腹板拼接板的净截面强度验算： M f
第七章钢结构的连接和节点构造
计算： 图 a 、 b ： 连 接需 要 的焊 缝 或螺 栓 应按 次 梁的 反力计 算，考虑到并非理想铰接，故计算时，宜将次梁反力增 加20~30%。 图c：当计算螺栓①时可将短角钢视为与次梁为一体。 因此，螺栓①应承担次梁支反力R和力矩M=Re的共同 作用，而螺栓②则只承受R的作用。反过来，也可以将 短角钢视为与主梁为一体。则螺栓①只承受反力R的作 用，而螺栓②则应承担次梁支反力R和力矩M=Re的共 同作用。 图d:计算方法与图c类似。即焊缝①和焊缝②也分别承 担R或R和M=Re的共同作用。
第七章钢结构的连接和节点构造
2、工地拼接 ①拉杆：可以用拼接板加高强螺栓(图c)或端板加高强 螺栓(图d)。 ②压杆：可以采用焊接(图e、f)或上、下段接触面刨平 顶紧直接承压传力(图g、h)。 拉压杆的拼接宜按等强度原则来计算，亦即拼接材 料和连接件都能传递断开截面的最大内力。
同济钢结构基本原理课后习题答案完全版
y
fy 235
166.7
,查表得 0.257 )
Ncrd Af d 0.257 26.11102 310 208.0kN
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 E / G 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
1 1 I x 2 ( 500 203 20 500 2602 ) 8 5003 1.436 109 mm4 12 12 1 1 I y 2 20 5003 500 83 4.167 108 mm4 12 12
A 2 500 20 500 8 24000mm2
fy E
0.02386
可恢复弹性应变： y c 0.00114 （3） C 点： 卸载前应变： F
c f y
E'
0.025 0.035 0.06
卸载后残余应变： c
c
E
0.05869
可恢复弹性应变： y c 0.00131 2.3 试述钢材在单轴反复应力作用下，钢材的 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 曲线与反复应力大小和作用时间关系：当构件反复力 f y 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 曲线基本无变 化；当 f y 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 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） 。钢材 曲线会相对更高而更短。另外， 载一定作用力下，作用时间越快，钢材强度会提高、而变形能力减弱，钢材 曲线也会 更高而更短。 钢材疲劳强度与反复力大小和作用时间关系： 反复应力大小对钢材疲劳强度的影响以应力比 或应力幅（焊接结构）来量度。一般来说，应力比或应力幅越大，疲劳强度越低；而作用时 间越长（指次数多） ，疲劳强度也越低。 2.4 试述导致钢材发生脆性破坏的各种原因。 答： （ 1）钢材的化学成分，如碳、硫、磷等有害元素成分过多； （ 2）钢材生成过程中造成的 缺陷，如夹层、偏析等； （3）钢材在加工、使用过程中的各种影响，如时效、冷作硬化以及 焊接应力等影响； （ 4）钢材工作温度影响，可能会引起蓝脆或冷脆； （ 5）不合理的结构细部 设计影响，如应力集中等； （ 6）结构或构件受力性质，如双向或三向同号应力场； （7）结构 或构件所受荷载性质，如受反复动力荷载作用。 2.5 解释下列名词： （1）延性破坏 延性破坏，也叫塑性破坏，破坏前有明显变形，并有较长持续时间，应力超过屈服点 fy、并达到抗拉极限强度 fu 的破坏。 （2）损伤累积破坏 指随时间增长， 由荷载与温度变化， 化学和环境作用以及灾害因素等使结构或构件产生 损伤并不断积累而导致的破坏。
(完整版)第七章钢结构课后习题答案
第七章7.9解：钢材为Q235钢，焊条为E43型，则角焊缝的强度设计值w 2f 160N/mm f =。
图示连接为不等肢角钢长肢相连，故K 1=0.65，K 2=0.35。
焊缝受力：110.65600390kN N K N ==⨯=220.35600210kN N K N ==⨯=所需焊缝计算长度，肢背：31w1wf1f 39010217.6mm 20.720.78160N l h f ⨯===⨯⨯⨯⨯ 肢尖：32w2wf2f 21010156.3mm 20.720.76160N l h f ⨯===⨯⨯⨯⨯ 侧面焊缝实际施焊长度，肢背：1w1f12217.628233.6mm l l h =+=+⨯=，取240mm ；肢尖：2w2f22156.326165.6mm l l h =+=+⨯=，取170mm 。
7.11解：①()()fmin fmax 6mm1~2121~210~11mmh h t ====-=-=取f 8mm h =焊缝有效截面的形心位置：()120.781921920.78256.1mm 20.7819230020.780.78x ⎛⎫⨯⨯⨯⨯⨯+⨯ ⎪⎝⎭==⨯⨯⨯++⨯⨯⨯⨯()()324x 10.7830020.7820.781921500.7866128649mm 12I =⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯⨯+⨯=()2y 2340.7830020.7856.111920.7820.781920.7819256.116011537mm1222I =⨯⨯+⨯⨯⨯⎡⎤⨯⎛⎫+⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯+-=⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦4x y 661286491601153782140186mm J I I =+=+=()6yT2A6T2x A 60101500.782111.6N/mm 821401860.78601019256.12101.3N/mm 82140186Tr J Tr J τσ⨯⨯+⨯===⨯⎛⎫⨯⨯+- ⎪⎝⎭===139.1MPa 160MPa ==≤ 所选焊脚尺寸满足强度要求（可选焊脚尺寸为7mm 验算强度，可能不满足） ②采用四面围焊，取f 6mm h =()()334x 1120020.7630020.7620030059400746mm 1212I =⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯-⨯⨯= ()()334y 1120020.7630020.7630020032608868mm 1212I =⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯-⨯⨯=4x y 594007463260886892009614mm J I I =+=+= ()6yT2A6T 2xA 60101500.76299.2N/mm 920096141940.7660102264.6N/mm 92009614Tr J Tr J τσ⨯⨯+⨯===⨯⎛⎫⨯⨯+ ⎪⎝⎭===112.4MPa 160MPa ==≤虽强度富裕较多，但已是最小焊脚尺寸，因此采用方案二的焊角尺寸可减少2mm③方案一耗用的焊条：()223f w 118300200222400mm 22h l ⋅=⨯⨯+⨯= 方案二耗用的焊条：()223f w 116230020018000mm 22h l ⋅=⨯⨯⨯+=所以方案二耗用的焊条少于方案一。
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第七章解：钢材为Q235钢，焊条为E43型，则角焊缝的强度设计值w 2f 160N/mm f =。
图示连接为不等肢角钢长肢相连，故K 1=，K 2=。
焊缝受力：110.65600390kN N K N ==⨯=220.35600210kN N K N ==⨯=所需焊缝计算长度，肢背：31w1wf1f 39010217.6mm 20.720.78160N l h f ⨯===⨯⨯⨯⨯ 肢尖：32w2wf2f 21010156.3mm 20.720.76160N l h f ⨯===⨯⨯⨯⨯ 侧面焊缝实际施焊长度，肢背：1w1f12217.628233.6mm l l h =+=+⨯=，取240mm ；肢尖：2w2f22156.326165.6mm l l h =+=+⨯=，取170mm 。
—解：①()()fmin fmax 6mm1~2121~210~11mmh h t ====-=-=取f 8mm h =焊缝有效截面的形心位置：()120.781921920.78256.1mm 20.7819230020.780.78x ⎛⎫⨯⨯⨯⨯⨯+⨯ ⎪⎝⎭==⨯⨯⨯++⨯⨯⨯⨯、()()324x 10.7830020.7820.781921500.7866128649mm 12I =⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯⨯+⨯=()2y 2340.7830020.7856.111920.7820.781920.7819256.116011537mm 1222I =⨯⨯+⨯⨯⨯⎡⎤⨯⎛⎫+⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯+-=⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦4x y 661286491601153782140186mm J I I =+=+=()6yT2A6T2x A 60101500.782111.6N/mm 821401860.78601019256.12101.3N/mm 82140186Tr J Tr J τσ⨯⨯+⨯===⨯⎛⎫⨯⨯+- ⎪⎝⎭===139.1MPa 160MPa ==≤ 所选焊脚尺寸满足强度要求（可选焊脚尺寸为7mm 验算强度，可能不满足） ②采用四面围焊，取f 6mm h =()()334x 1120020.7630020.7620030059400746mm 1212I =⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯-⨯⨯= ()()334y 1120020.7630020.7630020032608868mm 1212I =⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯-⨯⨯=4x y 594007463260886892009614mm J I I =+=+=》()6yT 2A6T2x A 60101500.76299.2N/mm 920096141940.7660102264.6N/mm 92009614Tr J Tr J τσ⨯⨯+⨯===⨯⎛⎫⨯⨯+ ⎪⎝⎭===112.4MPa 160MPa ==≤ 虽强度富裕较多，但已是最小焊脚尺寸，因此采用方案二的焊角尺寸可减少2mm③方案一耗用的焊条：()223f w 118300200222400mm 22h l ⋅=⨯⨯+⨯= 方案二耗用的焊条：()223f w 116230020018000mm 22h l ⋅=⨯⨯⨯+=所以方案二耗用的焊条少于方案一。
解：①钢材为Q235钢，焊条为E43型，则角焊缝的强度设计值w 2f 160N/mm f =。
肢背焊缝：fmin fmax 5.6mm 1.2 1.21012mm h h t =====⨯= ，可取f 8mm h =，{肢尖焊缝：()()fmin fmax 5.6mm1~2101~28~9mmh h t ====-=-= ，可取f 6mm h =。
图示连接为不等肢角钢长肢相连，故K 1=，K 2=。
焊缝受力：110.65540351kN N K N ==⨯=220.35540189kN N K N ==⨯=所需焊缝计算长度，肢背：31w1wf1f 35110195.9mm 20.720.78160N l h f ⨯===⨯⨯⨯⨯ 肢尖：32w2wf2f 18910140.6mm 20.720.76160N l h f ⨯===⨯⨯⨯⨯ 侧面焊缝实际施焊长度，肢背：1w1f12195.928211.9mm l l h =+=+⨯=，取220mm ；肢尖：2w2f22140.626152.6mm l l h =+=+⨯=，取160mm 。
②连接板和端板间焊缝的计算长度：w f 12f f 223402l l h d d h h =-=+-=-fmin fmax 6.7mm 1.2 1.21416.8mmh h t =====⨯=，因此可取f 7mm h =。
*12170mm d d +=，拉力N 通过焊缝群的形心，将N 沿焊缝长度方向和垂直于焊缝长度方向分解：()()12sin 540299.5kN sin 540449.3kNN N N N αα===↓===→平行于焊缝长度方向的力：垂直于焊缝长度方向的力：()()213N 2fe w 3N 1f e w449.310140.6MPa 0.77234027299.51093.7MPa0.77234027N h l N h l στ⨯===⨯⨯⨯-⨯⨯===⨯⨯⨯-⨯∑∑2w 2f 148.5N/mm 160N/mm f ==≤=所以连接板和端板间焊脚尺寸f 7mm h =满足要求。
③当12150mm 190mm d d ==，时，力N 不通过焊缝群的形心，将N 向形心平移，焊缝群受力为：()()122sin 540299.5kN sin 540449.3kN499.30.028.986kN mN N N N M N e αα===↓===→==⨯=⋅平行于焊缝长度方向的力：垂直于焊缝长度方向的力：弯矩：()34w 0.7734027228294214mm 12I ⨯⨯-⨯=⨯=()()3w w 1228294214166436.6mm 21501902I W d d ===++()()362f e w w 31f e w449.3108.98610194.6MPa0.77234027166436.6299.51093.7MPa0.77234027N M h l W N h l στ⨯⨯=+=+=⨯⨯⨯-⨯⨯===⨯⨯⨯-⨯∑∑&2w 2f 185N/mm 160N/mm f ==≤=所以由②确定的焊脚尺寸不满足要求。
解：查表得级M20高强度螺栓的预拉力P =125kN ， 接触面喷砂，查得摩擦系数0.45μ=。
①螺栓所能承受的最大轴心力设计值10400mm 151521.5322.5mm l d =>=⨯= 折减系数10400=1.1 1.10.9761503225l d β-=-=)单个摩擦型高强螺栓的抗剪承载力设计值：bv f 0.90.9760.920.4512598.9kN N n P βμ=⨯=⨯⨯⨯⨯=连接一侧螺栓所能承受的最大轴心力设计值：bv 1098.9989kN N nN ≤=⨯=②构件所能承受的最大轴心力设计值：构件板厚为20mm ，为Q235钢，抗拉强度设计值2205N/mm f = 最外行螺栓孔处受力最大，为最危险截面10.50.52110.910n N N N N n ⨯⎛⎫⎛⎫'=-=⨯-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ ()()2n,110190221.5202940cm A b n d t =-=-⨯⨯= n,10.9205669.7kN 2940N Nf N A '=≤=⇒≤ 】由上可知，此连接能承受的最大承载力669.7kN N =。
解：①支托承力，螺栓仅承受弯矩作用单个螺栓的抗拉承载力：22b be tt 3.1417.6517041.57kN 44d N f π⨯==⨯= 螺栓群所受弯矩1500.230kN m M Pe ==⨯=⋅旋转中心为最底排螺栓处，第一排螺栓受力最危险，单个螺栓受到的最大拉力为：3b1t 2222301030032.14kN<41.57kN 2(100200300)t i My N N m y ⨯⨯====∑⨯++ 所以此连接安全。
②支托不承力，则螺栓群承担剪力和弯矩的作用 ；单个螺栓的抗剪承载力：22b b vvv3.1420114044.0kN 44d N n f π⨯==⨯⨯= 单个螺栓的抗压承载力：b bc c 2018305109.8kN Nd t f =∑⋅=⨯⨯=每个螺栓承担的剪力：v 15018.75kN 8V N n === 最危险的螺栓受到的拉力：32.14kN t N =0.881==< 所以此连接安全。
解：查表得级M22摩擦型高强螺栓的预拉力P =190kN ， 接触面喷砂，查得摩擦系数0.5μ=。
①对于角钢与牛腿相连的一肢上螺栓群的受力：剪力V =P =175kN ， 扭矩()1750.20.05525.4kN m T Pe ==⨯-=⋅。
单个高强度摩擦型螺栓的抗剪承载力设计值：()b v f 0.90.920.5190171kN N n P μ==⨯⨯⨯=有两个剪面假设角钢与牛腿相连的一肢上布置3个高强度摩擦型螺栓，螺栓的排列如图所示。
最外侧一排螺栓受力最危险，其受力为： #剪力作用下每个螺栓承担的剪力：()1y V17558.3kN 3V N n ===↓扭矩作用下最外排螺栓承担的剪力：()1x 3T12225.410100127kN 2100iTy N y ⨯⨯===→⨯∑ 摩擦型高强螺栓在剪力作用下：b1v 139.7kN 171kN N N ===<=所以此螺栓布置方式满足要求。
②角钢与柱翼缘相连一肢上的螺栓群的受力：剪力V =P =175kN ， 弯矩1750.235kN m M Pe ==⨯=⋅ 假设布置6个螺栓，单个高强度摩擦型螺栓的抗剪承载力设计值：()bv f 0.90.910.519085.5kN N n P μ==⨯⨯⨯=有一个剪面单个螺栓的抗拉承载力设计值：b t 0.80.8190152kN N P ==⨯=若支托承力，高强度螺栓仅承受弯矩作用，此时旋转中心在螺栓群形心处，最外排螺栓受到的拉力最大：3Mb1tt 22351010087.5kN<152kN 22100i My N N m y ⨯⨯====∑⨯⨯ #若支托不承力，高强度螺栓同时承受剪力和弯矩的作用， 每个螺栓受到的剪力：V 17529.1kN 6V N n ===最外排螺栓受到的拉力：M t 87.5kN N =高强度摩擦型螺栓在剪力和拉力联合作用下：t v b b t v 87.529.10.916115285.5N N N N +=+=≤此螺栓布置符合要求。