同济大学高等钢结构张其林老师作业

同济大学建筑工程系研究生课程《高等钢结构原理》断裂与疲劳部分（授课教师童乐为）学生作业一、作业要求1．每位学生自选5道概念论述题。

2．应仔细审题，答题清楚到位。

鼓励有全面深入的高质量论述。

3．相互抄袭很容易识别，均按不及格论处。

请独立思考答题。

4．照抄授课教师讲稿，成绩最高只能得60分。

5．书面答题，统一做在A4纸上，打印和手写均可，封面写上系（所）别、学号和姓名、硕士生或博士生。

校外旁听生写上单位名称。

6．作业可集中给班长统一提交，截至时间2008年11月30日二、参考书目1. [英]T.R. 格尔内，焊接结构的疲劳，机械工业出版社，1988。

2. 焦馥杰，焊接结构分析基础，上海科学技术出版社，1991。

3. [德]D. 拉达伊，焊接结构疲劳强度，机械工业出版社，1994。

4. 霍立兴，焊接结构工程强度，机械工业出版社，1995。

5. 陈绍蕃，钢结构设计原理，科学出版社，2000。

6. [荷]J.Wardenier, 钢管截面的结构应用，同济大学出版社，2004。

7. N.E. Dowling, Mechanical Behavior of Materials, Pearson Prentice Hall, 20007三、概念论述题1．焊接钢结构的缺点及其原因2．金属断裂的分类和特点3．影响焊接钢结构脆性断裂的主要因素及其效应4．线弹性断裂力学的研究对象和应用范围5．裂纹类型和裂纹尖端附近的应力场特点6．应力强度因子的一般表达式和用途7．应力强度因子与应力集中系数的区别8．应变时效的要义9．防止焊接钢结构脆性断裂的基本措施10．焊接与非焊接钢结构在疲劳性能上的异同点11．解释应力幅是评价焊接钢结构疲劳强度的一个指标12．无限寿命、安全使用寿命、破损－安全等疲劳设计思想的基本要义13．基于构造分类的疲劳设计方法的特点14．基于热点应力的疲劳设计方法的特点15．断裂力学在焊接钢结构疲劳分析中有何用武之地16．如何运用断裂力学裂纹扩展原理来预测焊接钢结构的疲劳寿命17．如何运用结构损伤原理来评估变幅疲劳问题18．改善焊接钢结构疲劳性能的一些措施。

第二章如图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 yyy y f f f E f E σεαεα=+-=+-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：52350.001142.0610yf 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=-=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）。

主题：大型建筑钢与组合结构国际论坛暨SEWC中国团组成立大会时间：2011年11月19日PM地点：上海同济大学建筑设计研究院汪大馁：下午的第一位发言人是同济大学教授张其林，他报告的题目是“大型建筑结构健康监测和基于监测的性态研究”。

张其林：首先第一个方面，大家都知道我们现在大型建筑结构来源于理论研究、数字模型、缩尺实验。

我们见到的结构体系发展的趋势越来越复杂，可以用三个词表达，越来越长、高、轻，两个国际协会联合召开的年会的主题，它的主题就是这三个，更高更轻更长。

我个人觉得我们现有的知识并不足以支撑这样的一个结构工程的趋势跟快速发展的情况，所以在最近几年里面出了很多事故，各种各样的事故，这里面主要是空间结构。

在这样的背景下，健康监测就是这样提出来的。

我们获取知识的第四个途径，我们也可以理解为是基于原型的实验，只有基于原型的实验才能得到真实的数据。

第一个科学价值，主要体现在它能够拓展工程类的支持，第二个，它的实用价值，如果能够适当地或者非常好地利用健康监测的手段，或许我们可以避免结构工程事故的发生，至少在有些事故发生之后可以寻找到确切的原因，来反馈我们的支持。

另外在这个条件基础下我们可以寻找到比较好的解决方案。

这是关于健康监测系统的简单的发展背景。

第二个方面，花一点时间跟大家介绍一下结构健康系统。

可能大家对这个工程监测概念比较熟悉，对健康监测有很多人比较陌生，如果比较一下工程监测和健康监测的区别，我们从区别上来了解健康监测可能更方便。

如果以人为例，人的监测和工程的监测，当你的人到了一定年龄以后，可能你感觉到这个不舒服那个不舒服，心脏不好等等，在这个时候你做这个监测，工程监测在需要的时候才去做的。

相对来说健康监测，从胎儿期就要针对各种器官，然后它可以监控你这个人从胎儿阶段到另外一个阶段，到少年、青年甚至于老年整个过程的情况，一旦发现什么地方有问题了，它可以及时报警，更早发现一些问题。

所以它的特点是一个长期的过程。

同济大学研究生课程考核试卷2015－2016 学年第一学期课号：2020388 课名：高等钢结构与组合理论考试考查：考试此卷选为：期中考试( )、期终考试(√)、重考( )试卷、开卷（）、闭卷（√）年级专业学号姓名命题教师：郭小农、童乐为、邓长根、孙飞飞、张其林、陈以一、蒋首超、陈世鸣考试说明：（1）本课程为闭卷考试，学生不得将教材、笔记以及作业本等与考试有关的书籍、资料带入考场。

（2）考卷装订成册，学生不得自行拆开。

试题一（钢材性能与结构体系部分，共6分）1.（3分）某简支钢梁，两端承受端弯矩，长度为6m，截面为工字形，截面高度400mm，已知钢材的弹性模量为E=200GPa，屈服强度为235MPa，屈服平台的最大流幅2.0%。

若假定钢梁在整个加载过程中一直满足平截面假定；试分别计算：（1）钢材边缘纤维刚刚屈服时，钢梁的跨中挠度；（1分）（2）边缘纤维应变达2.0%时，钢梁的跨中挠度；（1分）（3）说明屈服平台段长度对于结构承载性能的重要性。

（1分）⏹答案答：1）根据已知条件，εy=f y/E=235/2.0×105=0.1175%由材料力学可知，简支纯弯钢梁的变形曲线为圆弧；截面曲率为：ψ=2εy/0.4=2*0.1175%/0.4=0.005875 m-1因此曲率半径为：R=1/ψ=170.213m跨中挠度为：δ=R-(R2-32)0.5=1/ψ=170.213-170.186=0.027m=27mm2）根据已知条件，ε=2%截面曲率为：ψ=2ε/0.4=2*2%/0.4=0.1 m-1因此曲率半径为：R=1/ψ=10m跨中挠度为：δ=R-(R2-32)0.5=1/ψ=10-9.5394=0.4606m=460.6mm3）屈服平台段使得结构具有良好的塑性和变形能力。

2.（3分）如何理解结构形态对结构受力性能的影响？举例说明结构体系与结构形态的关系。

⏹答案（其他回答若理论上正确也可给分）（a）在相同的荷载条件下，不同的结构形态将导致不同的结构内力（弯矩或轴力），从而影响结构的受力性能。

同济大学建筑工程系钢与轻型结构研究室2009年度年报本年报统计日期：2009.01.01~2009.12.312010年1月编印钢与轻型结构研究室2009年度报告（2010/01/15完稿）（1）人事变更3月：硕士研究生程欣（导师陈以一）经提前攻博方式转为博士研究生（导师陈以一）、硕士研究生闫伸（导师赵宪忠）经提前攻博方式转为博士研究生（导师赵宪忠）。

3月：研究生汪文辉（导师陈以一）通过硕士学位论文答辩。

毕业后到上海机电设计研究院工作。

3月：硕士研究生史炜洲和刘永强（导师童乐为）通过学位论文答辩，毕业后分别到上海建筑设计研究院和广州市设计院工作。

5月：硕士研究生周丽瑛（导师童乐为）因2008年赴英国一公司实习一年，推迟一年于2009年5月通过学位论文答辩，毕业后到新加坡城市道路建设管理局工作。

5月：研究生董柏平、石运东（导师陈以一）通过硕士学位论文答辩。

毕业后董柏平到美国Leigh University攻读博士学位，石运东到日本京都大学攻读博士学位。

5月：研究生邰慧（导师赵宪忠）通过硕士学位论文答辩。

毕业后到华东建筑设计研究院有限公司工作。

6月：博士生研究生孙建东、王新毅、顾敏（导师童乐为）通过学位论文答辩，毕业后分别到山东省建筑科学研究院、南昌工程学院土木系、同济大学建筑工程系工作。

7月：童乐为教授、赵宪忠副教授分别担任新一届建筑工程系主任和副主任。

7月：日本熊本大学工学博士隋伟宁进入同济大学土木工程博士后流动站，联系导师陈以一。

9月：硕士研究生潘伶俐、吴旗、刘浩晋（导师陈以一）入学。

9月：硕士研究生楼瑜杰、陈颖智、周青、Oluo（尼日利亚）（导师童乐为），博士研究生刘洋、潘春宇（导师童乐为）入学。

9月：硕士研究生王彬、李明、秦如、Chisanga Kaluba（导师赵宪忠）入学。

9月：博士研究生鞠晓臣（2008年9月入学）因获得国家留学基金资助而退学，赴日本名古屋大学攻读博士学位。

10月：硕士研究生李永振（导师赵宪忠）通过硕士学位论文答辩。

钢管脚手架扣件节点的转动刚度试验和计算模型
朱启新;万雨辰;张其林
【期刊名称】《山东建筑大学学报》
【年(卷),期】2010(025)005
【摘要】进行了扣件式钢管脚手架节点半刚性性能的实验研究,提出了节点的半刚性计算模型.研究表明扣件节点竖直平面内的力矩-转角关系呈现明显的非线性特性,而水平面内的力矩-转角呈线性特性.数值算例表明,本文得到的扣件节点的半刚性计算模型,可以推广应用到扣件式钢管脚手架体系的设计和计算中.
【总页数】5页(P499-502,518)
【作者】朱启新;万雨辰;张其林
【作者单位】同济大学,土木工程学院,上海,200092;同济大学,土木工程学院,上海,200092;同济大学,土木工程学院,上海,200092
【正文语种】中文
【中图分类】TU731.2
【相关文献】
1.扣件式钢管脚手架计算模型讨论与思考 [J], 魏銮新;曾志兴
2.基于整架试验的扣件式钢管脚手架半刚性节点计算方法 [J], 张卫红;刘建民;朱国卫
3.扣件式钢管脚手架极限承载力计算模型的回顾与展望 [J], 陆文强;侯飞
4.GFRP支撑结构扣件节点转动刚度研究 [J], 钱清锋;邓安仲;李飞;罗盛;高训鹏;施霖
5.GFRP支撑结构扣件节点转动刚度研究 [J], 钱清锋;邓安仲;李飞;罗盛;高训鹏;施霖
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