《结构稳定理论》复习思考题
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第1章绪论1.我国对高层建筑结构是如何定义的《高规》将10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑,以及房屋高度大于24m的其他高层民用建筑混凝土结构房屋,称之为高层。
2.高层建筑结构的受力及变形特点是什么设计时应考虑哪些问题(1)水平荷载对结构的影响大,侧移成为结构设计的主要控制目标之一;(2)楼盖结构整体性要求高;(3)高层建筑结构中的构建的多种变形影响大;(4)结构受到动力荷载作用时的动力效应大;(5)扭转效应大;(6)必须重视结构的整体稳定和抗倾覆问题;(7)当建筑物高度很大时,结构内外与上下温差过大而产生的温度内力和温度位移也是高层建筑结构的一种特点。
4.为什么要限制结构在正常情况下的侧移何谓舒适度高规采用何种限制来满足舒适度要求限制侧移主要原因:防止主题结构及填充墙、装修等非结构构件的开裂与损坏;同时过大的侧向变形会使人有不舒适感,影响正常使用;过大的侧移还会使结构产生较大的附加内力。
人体对居住在高楼内的舒适程度。
通过限制振动加速度满足舒适度要求。
5.什么是结构的重力二阶效应高层建筑为什么要进行稳定性验算如何进行框架结构的整体稳定验算框架结构在水平荷载作用下将产生侧移,如果侧移量比较大,由结构重力荷载产生的附加弯矩也将较大,危及结构的安全与稳定。
这个附加弯矩称之为重力二阶效应。
有侧移时,水平荷载会产生重力二阶效应,重力二阶效应过大会导致结构发生整体失稳破坏。
故要进行稳定性验算。
满足下式要求,式中n为结构总层数,否则将认为结构不满足整体稳定性要求。
第2章高层建筑结构体系与布置1. 何为结构体系高层建筑结构体系大致有哪几类选定结构体系主要考虑的因素有哪些所谓高层建筑建筑的结构体系是指结构抵抗外部作用的构件类型及组成方式。
框架结构;剪力墙结构;框架-剪力墙结构;筒体结构;巨体结构。
因素:建筑高度;抗震设防类别;设防烈度;场地类型;结构材料和施工技术;经济效益;3.在抗震结构中为什么要求平面布置简单、规则、对称,竖向布置刚度均匀怎样布置可以使平面内刚度均匀,减小水平荷载引起的扭转沿竖向布置可能出现哪些刚度不均匀的情况高层建筑结构平面、竖向不规则有哪些类型(1)因为大量宏观震害标明,布置不对称,刚度不均匀的结构会产生难以计算和处理得地震作用(如应力集中,扭曲等)引起的严重后果,建筑平面尺寸过长,如建筑,在蒜辫方向不仅侧向变形加大,而且会产生两端不同步的地震运动,价赔偿的楼板在平面既有扭转又有挠曲,与理论计算结果误差较大。
复习思考题1. 何谓内环境?内环境为什么要保持相对稳定?2. 生理功能调节的方式有哪些?并比较其异同。
3. 体内的控制系统有哪几类?并比较其异同。
4. 何谓反馈、正反馈、负反馈、前馈?5. 反应、反射和反馈有何区别?6. 生理学的研究方法有哪些?可从哪些水平研究?1.简述细胞膜物质转运有哪些方式?2.Na+-K+泵的作用意义?3.在一般生理情况下,每分解一分子ATP,钠泵运转可使1. 细胞间通讯有哪些方式?各种方式之间有何不同?2. 通过细胞表面受体介导的跨膜信号转导有哪几种方式?比较各种方式之间的异同。
3. 试述细胞信号转导的基本特征。
4. 试比较G蛋白偶联受体介导的几种信号通路之间的异同。
5. 概述受体酪氨酸介酶介导的信号通路的组成、特点及其主要功能。
1.静息电位产生的原理是什么?如何证明?2.动作电位是怎么发生的?如何证明动作电位是钠的平衡电位?3.发生兴奋过程中,如何证明有兴奋性的变化?为什么会发生这些变化?4.兴奋是如何传导的?影响传导速度的因素有哪些?5.试比较局部电位和动作电位的区别。
6.刺激引起神经兴奋的内因和外因是什么?7.绝对不应期是否指潜伏期?潜伏期是否等于引起兴奋所需的最短刺激作用时间?8.神经干上某点发生兴奋后,除向前传导外能否逆传?为什么?9.试比较改变刺激强度,单一神经纤维与神经干的动作电位变化?为什么?10.血K+浓度对兴奋性、RP和AP有何影响?11、以下关于细胞膜离子通道的叙述,正确的是(c )A.在静息状态下,Na、K离子通道都处于关闭状态B.细胞受刺激刚开始去极化时,钠离子通道就大量开放C.在动作电位去极相,钾离子通道也被激活,但出现较慢D.钠离子通道关闭,出现动作电位的复极相E.钠、钾离子通道被称为化学依从性通道12、刺激阈指的是( b )A.刺激强度不变,引起组织兴奋的最适作用时间B.刺激时间不变,引起组织发生兴奋的最小刺激强度C.用最小刺激强度,刚刚引起组织兴奋的最短作用时间D.刺激时间不限,能引起组织兴奋的最适刺激强度E.刺激时间不限,能引起组织最大兴奋的最小刺激强度1. 为何将神经肌肉接头ACh的释放成为量子释放?有何实验证据?2. 为何终板电位无超射现象?3. 试述神经肌肉接头传递的过程及其特点。
钢结构复习思考题钢结构复习材料名词解释1.切线模量理切线模量理论认为轴心压杆在弹塑性阶段弯曲屈曲时,轴心压力P 不变,只是构件截面上的应力超过了弹性极限,此时用切线模量Et来代替E2.二阶分析p12考虑变形影响的内力分析称为二阶分析3.概率极限状态设计法p13以概率理论为基础的极限状态设计方法,简称概率极限状态设计法4.不稳定分岔屈曲p82分岔屈曲后,结构只能在比临界荷载低的荷载下才能维持平衡位形5.应力集中p34在缺陷或截面变化处附近,应力线曲折、密集、出现高峰应力的现象称为应力集中6.延性破坏p35超过屈服点fy即有明显塑性变形产生的构件。
当达到抗拉强度fu 时将在很大变形的情况下断裂,这是材料的塑性破坏,也称为延性破坏7.稳定分岔屈曲p82分岔屈曲后,结构还可承受荷载增量8.兰脆现象p33兰脆现象指温度在250℃左右的区间内,fu有局部性提高,fy也有所回升,同时塑性有所降低,材料有转脆倾向9.冲击韧性p27冲击韧性衡量钢材抗脆断的性能。
实际结构中脆性断裂总是发生在缺口高峰应力的地方,在缺口高峰应力的地方常呈三向受拉的应力状态。
因此,最有代表性的是钢材的缺口冲击韧性,简称冲击韧性或冲击功10.理想弹塑性模型p25бy之前,钢材近于理想弹性体,бy之后,塑性应变范围很大而应力保持不增长,接近理想塑性体。
可以两根直线的图形(书上p24图2-1中的OA'F)作为理想弹塑性体的应力-应变模型。
钢结构设计规范对塑性设计的规定,就以材料是理想弹塑性体的假设为依据,忽略了应变硬化的有利作用11、伸长率p26伸长率是断裂前试件的永久变形与原标定长度的百分比。
取圆形试件直径d的5倍或10倍为标定长度,其相应的伸长率用δ5或δ10表示,伸长率代表材料断裂前具有的塑性变形的能力。
12、塑性破坏p35超过屈服点fy即有明显塑性变形产生的构件,当达到抗拉强度fu 时将在很大的变形的情况下断裂,这是材料的塑性破坏,也称为延性破坏。
第1章 绪论1. 钢结构具有哪些特点?(材料、结构形式、施工、工艺性、耐久性等)(P1)2. 钢结构的典型结构形式?分别利用了钢结构的什么特点?(P2~P5)3. 可靠度指标β的数学表达和物理意义分别是什么?(重点理解极限状态法的设计表达式)。
为什么脆性破坏结构的可靠度指标要求比延性破坏结构更高?构的可靠度指标要求比延性破坏结构更高?((PPT58)4. 结构设计为什么要引入概率论与统计学理论。
结构设计为什么要引入概率论与统计学理论。
((P7)5. 结构功能函数和设计组合控制方程的关系是什么?结构功能函数和设计组合控制方程的关系是什么?((P7~P8)6. 正常使用极限状态、承载力极限状态两者的荷载组合存在什么差异?(P8)7. 设计基准期和结构设计使用年限的区别和关系是什么?设计基准期和结构设计使用年限的区别和关系是什么?((PPT65)8. 荷载标准值、设计值、组合值、准永久值、频遇值的关系是什么?荷载标准值、设计值、组合值、准永久值、频遇值的关系是什么?((PPT67~69)9. 钢结构连接的极限状态属于哪一种?其可靠性指标与构件相比谁高谁低?(P8)10. 正确区分工程结构遭遇的特定状态属于哪一种极限状态(P7、P9)第2章 钢结构材料1. 钢材拉伸试件的应力和强度这两个概念是否同一?2. 伸长率是如何定义的?3. 为什么对钢材有塑性的要求?(P13)4. 钢材的“三脆”分别指什么?(P25\P26)5. 钢材强度和塑性的评价指标主要有哪些?6. 如何理解“钢材的塑性指标比钢材的强度指标更重要”? (P13、P21)7. 钢材的塑性和韧性有何差别?(P20~21)8. 若某一批钢材牌号为Q235时,是否钢材的屈服点就是235MPa ?(P36)9. 检验钢材质量可以采取哪些手段?其中有哪些基本试验方法?检验钢材质量可以采取哪些手段?其中有哪些基本试验方法?(第三节)(第三节)10. 钢材“怕冷”“怕热”的大致范围?高温和低温下可否使用钢结构?钢材“怕冷”“怕热”的大致范围?高温和低温下可否使用钢结构?((P2、P28)11. 一块平板,经过冷加工成为圆管,再用一条焊缝将其焊起来,在焊接之前钢材经历了什么变化?在焊接之后钢材又经历了什么变化?(P27、39)12. 哪些因素对钢材性能有影响?分别有哪些影响?哪些因素对钢材性能有影响?分别有哪些影响?((P24~P29)13. 你认为对钢材进行疲劳计算时,材料的抗力应采用什么指标?(P32~P34)14. 应力幅方法和应力比方法的适用范围及特点是什么?两者的荷载组合方式有什么特点?应力幅方法和应力比方法的适用范围及特点是什么?两者的荷载组合方式有什么特点?((P32~P34) 15. 用应力幅方法进行疲劳设计时,焊接结构和非焊接结构有什么区别?用应力幅方法进行疲劳设计时,焊接结构和非焊接结构有什么区别?((P34)16. 钢材的应力应变关系为什么可以简化为理想弹塑性?其关系曲线如何表达?若要考虑材料的强化特征,其关系曲线又该如何处理?曲线又该如何处理?((P34)17. 请比较同种试件在单轴应力状态、复合异号应力、复合同号应力状态下的屈服强度大小,并给出证明(P30+PPT16) 18. 钢材质量等级的划分标准主要考虑什么因素影响?具体怎么划分?钢材质量等级的划分标准主要考虑什么因素影响?具体怎么划分?((P36)19. 钢材硬化有哪些方式,其利弊如何?钢材硬化有哪些方式,其利弊如何?((P27)20. 构件受压区的母材或者焊缝是否有必要进行疲劳验算?为什么?(P32)21. 焊条的牌号怎么解读?选用时有什么注意事项?焊条的牌号怎么解读?选用时有什么注意事项?((P43)22. 什么是应力集中系数?比较下面几种开孔板件,在孔边附近哪一种的应力集中程度最大?应力集中和什么因素相关?相关?((P28)23. 什么条件下设计计算需要考虑应力集中?什么条件下可不考虑?(P29)24. 钢材的疲劳破坏与哪些因素有关?(P32)第3章 钢结构连接1. 对接焊缝和角焊缝相比,在施工上各自有何特点?(3点)2. 焊缝中可能存在哪些缺陷?各自的影响体现在什么地方?焊缝中可能存在哪些缺陷?各自的影响体现在什么地方?((P50)3. 弯剪作用下H 型钢梁柱连接时假定剪力由腹板承受的原因是什么?型钢梁柱连接时假定剪力由腹板承受的原因是什么?((P57 图3.13)4. 异种钢焊接的焊条选用方法是什么,原因是什么?异种钢焊接的焊条选用方法是什么,原因是什么?((P48)5. 引弧板对焊接及焊缝计算的影响分别是什么?(P55)6. 对接焊缝什么条件下不需要进行强度验算?Ⅰ级对接焊缝的强度指标与Ⅱ级、Ⅲ级有什么差异。
1.单层厂房钢结构由哪些主要构件组成?横向框架(柱和屋架);屋盖结构(横梁、托架、中间屋架、天窗架、檩条);支撑体系(屋盖支撑和柱间支撑);吊车梁和制动梁;墙架。
屋盖结构、柱、制动梁、各种支撑以及墙架等构件组成的空间体系。
2.重型厂房屋盖结构常有哪些支撑,屋盖支撑的主要作用是什么?屋盖上弦横向水平支撑、屋盖下弦横向水平支撑、屋盖下弦纵向水平支撑、竖向支撑(垂直支撑)、系杆、天窗支撑。
屋盖支撑的作用:1)保证结构的空间整体作用;2)承担和传递水平荷载;3)保证结构安装时的稳定与方便;4)避免压杆侧向失稳,防止拉杆产生过大振动。
3.梯形钢屋架受压杆件.其合理截面形式应使所选截面尽量满足等稳定的要求,充分满足承载能力。
4.屋架下弦纵向水平支撑一般布置哪里?下弦纵向支撑一般在屋架的两边沿两纵向柱列设置,与下弦横向支撑形成封闭的支撑系统;当屋架间距<12m时,纵向水平支撑通常布置在屋架下弦平面内;当屋架间距>或=12m时,纵向水平支撑宜布置在屋架上弦平面内。
5.屋架上弦横向水平支撑之间的距离是如何规定的?相邻两道横向水平支撑的间距L0≤60m6.当端部支撑设在端部第二个开间时,在第一个开间的相应位置应设置刚性系杆7.在设置柱间支撑的开间,应同时设置屋盖横向支撑,以构成几何不变体系。
8.屋架上弦杆为压杆,其承载能力由稳定控制;下弦杆为拉杆,其截面尺寸由强度确定。
9.在厂房钢结构中为什么要设置支撑体系(保证结构空间刚度和稳定性)如何布置屋盖支撑和柱间支撑(a屋盖支撑布置原则:在每个温度区段或分期建设的区段中,应分别设置能独立构成空间稳定结构的支撑体系。
在设置柱间支撑的开间,应同时设置屋盖横向支撑,以构成几何不变体系。
端部支撑宜设在温度区段端部的第一或第二个开间。
当端部支撑设在端部第二个开间时,在第一个开间的相应位置应设置刚性系杆。
在刚架转折处(边柱柱顶、屋脊及多跨刚架的中柱柱顶)应沿房屋全长设置刚性系杆。
《建筑钢结构设计》复习思考题2016.11.24第1章轻型门式刚架结构1.单层门式刚架结构有哪些特点?(1)质量轻(2)工业化程度高,施工周期短(3)综合经济效益高(4)柱网布置比较灵活2.轻型门式刚架的适用范围及截面形式?柱脚形式?(1).屋面荷载较小,横向跨度为12~48m(2).没有吊车或设有中、轻级工作制吊车的厂房。
(3).当厂房横向跨度不超过15m,柱高不超过6m时,屋面刚架梁宜采用等截面刚架形式。
当厂房横向跨度大于15m,柱高超过6m时,宜采用变截面刚架形式。
门式刚架柱脚分为铰接和刚接两种连接形式。
当吊车起重量≥5吨时应考虑设置刚性柱脚。
当有桥式吊车或刚架侧向刚度过弱时为刚接柱脚。
3.什么是摇摆住?摇摆柱:梁柱节点铰接连接4.门式刚架柱间支撑的布置原则是什么?柱间支撑的间距应根据房屋柱距、纵向受力情况、温度以及安装条件确定,无吊车时宜取30m-45m,端部柱间支撑宜设置在第一或第二柱间。
●当房屋高度较大时,柱间支撑应分层设置;有吊车时,下层柱间支撑宜设置在温度区中部。
柱间支撑间距不大于50m。
●端部柱间支撑考虑温度应力影响宜设置在第二柱间。
5.门式刚架所受的荷载有哪些?风荷载在规范中是怎么考虑的,风荷载标准值如何计算?风荷载系数是什么?风荷载系数 w考虑了结构内、外风压最大值组合。
风可以从任意方向吹来,需要考虑“鼓风效应”(+i)和“吸风效应”(-i)分别与外部压力系数组合的两种工况。
设计时,两种工况均需要考虑,取最不利工况。
6.荷载效应组合的原则是什么?(1)屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑,应取两者中的较大者(2)积灰荷载应与雪荷载或屋面均布活荷载中的较大者同时考虑(3)施工或检修集中荷载不与屋面材料或檩条自重以外的其他荷载同时考虑(4)多台吊车的组合应符合《荷载规范》的规定(5)当需要考虑地震作用时,风荷载不与地震作用同时考虑7.刚架侧移计算的原则是什么?(1)变截面门式刚架柱顶侧移应采用弹性分析方法确定。
《结构稳定理论》复习思考题第一章1、两种极限状态是指哪两种极限状态?承载力极限状态和正常使用极限状态2、承载力极限状态包括哪些内容?(1)结构构件或链接因材料强度被超过而破坏(2)结构转变为机动体系(3)整个结构或者其中一部分作为缸体失去平衡而倾覆(4)结构或者构件是趋稳定(5)结构出现过度塑性变形,不适于继续承载(6)在重复荷载作用下构件疲劳断裂3、什么是一阶分析?什么是二阶分析?一介分析:对绝大数结构,常以为变形的结构作为计算简图进行分析,所得的变形和作用的关系是线性的。
二阶分析:而某些结构,入账啦结构,必须用变形后的结构作为计算依据,作用与变形成非线性关系。
4、强度和稳定问题有什么区别?强度和稳定问题问题虽然均属于承载力极限状态问题,但是两者之间的概念不同。
强度问题是盈利问题,而稳定问题要找出作用与结构内部抵抗力之间的不稳定平衡状态。
5、稳定问题有哪些特点?进行稳定分析时,需要区分静定和超静定结构吗?特点:1.稳定问题采用二阶分析,2.不能用叠加原理3.稳定问题不用区分静定和超净定6、结构稳定问题有哪三类?分支点失稳、极值点失稳、跃越失稳7、什么是分支点稳定?什么是极值点稳定?什么是跃越稳定?理想轴心压杆和理想的中缅内受压的平板失稳均属于分支点失稳当没有出现有直线平衡状态向玩去平衡状态过渡的分支点,构件弯曲变形的性质始终不变,成为极值点失稳这种结构有一个平衡位行突然跳到另一个非临近的平衡位行的失稳现象。
8、什么是临界状态?结构有稳定平衡到不稳定平衡的界限状态成为临界状态。
9、通过一个简单的例题归纳总结静力法的基本原理和基本方法?P8-P1010、什么能量守恒原理?什么是势能驻值原理?基于势能驻值原理的方法有哪些?保守体系处在平衡状态时,储存于结构体系中的应变能等于外力所做的功——能量守恒原理受外力作用的结构,当位移有微小变化而总势能不变,即总势能有驻值时,结构处于平衡状态——势能驻值原理。
结构稳定期末考试试卷一、填空题(每空2分,共20分)1、国家标准规定:在进行建筑结构设计时必须考虑的两种极限状态和。
2、理想的轴心受压构件屈曲失稳的三种类形式、和。
3、理想的轴心受压构件属于稳定问题,偏心受压构件属于稳定问题。
4、三种平衡状态包括、和。
一、填空题(答案)1、承载力极限状态和正常使用极限状态。
2、弯曲屈曲、扭转屈曲和弯扭屈曲。
3、分枝点和极值点。
4、稳定平衡、中性平衡和不稳定平衡。
二、简述题(每题8分,共40分)1、什么叫强度问题?1、强度问题是指由作用对结构构件产生的截面最大内力(或截面上某的最大应力)是否超过截面的承载能力(或材料的强度),因此,它是一个应力问题。
2、什么叫稳定问题?2、稳定问题是要找出作用与结构内部抵力之间的不稳定平衡状态,即变形开始急剧增长的状态,从而设法避免进入该状态,因此,它是一个变形问题。
3、简述分枝点失稳和极值点失稳的稳定问题与强度问题有什么区别?3、研究稳定的主要目的在于防止不稳定平衡状态的发生;而研究强度问题,则是保证作用在结构构件中产生的截面内力或截面某点的应力,不超过截面的承载力(混凝土结构)或材料的某一强度指标(钢结构)。
4、简述静力法与能量法的概念?4、静力法是直接应用平衡条件、几何条件和物理条件来求解结构的内力和位移,这种方法叫物理几何方法,在静力分析中也叫静力法。
在稳定计算中,此法系根据临界状态的静力特征而提出。
能量解法是把平衡条件或几何条件用相应的功能原理代替,故该法也叫功能法。
5、论述基于静力法无限自由度体系的稳定计算解题思路?5、解题思路是:先对变形状态建立平衡方程,然后根据平衡形式的二重性建立特征方程,最后由特征议程求临界荷载。
三、计算题(40分)。
《钢结构设计原理》复习思考题2010.04第1章绪论1、钢结构与其它材料的结构相比,具有哪些特点?2、钢结构采用什么设计方法?其原则是什么?3、两种极限状态指的是什么?其内容有哪些?4、概率极限状态设计法和分项系数设计公式中,各符号的意义?第2章钢结构的材料1、钢材的生产和加工工艺有哪些?对钢材质量和组织结构各有什么影响?2、钢结构的破坏形式有哪两种?其特点如何?3、钢材有哪几项主要机械性能指标?各项指标可用来衡量钢材哪些方面的性能?各指标如何测定?4、影响钢材机械性能的主要因素有哪些?各因素大致有哪些影响?5、什么是钢材的疲劳?影响疲劳强度的主要因素是哪些?疲劳计算有哪些原则?6、钢结构采用的钢材主要有哪几类?牌号如何表示?7、钢材的规格如何表示?8、承重结构的钢材应具有哪些机械性能及化学成分的合格保证?第3章连接1、钢结构有哪几种连接方法?它们各在哪些范围应用较合适?2、焊接方法、焊缝型式有哪些?焊条的级别及选用。
3、焊缝质量级别如何划分和应用?4、普通螺栓和高强度螺栓的级别如何表示?5、说明常用焊缝代号表示的意义?6、对接焊缝如何计算?在什么情况下对接焊缝可不必计算?7、角焊缝的尺寸有哪些要求?角焊缝在各种应力作用下如何计算?8、焊接残余应力和残余变形对结构工作有什么影响?9、螺栓的排列有哪些型式和规定?普通螺栓连接有哪几种破坏形式?螺栓群在各种力单独或共同作用时如何计算?10、高强度螺栓连接有哪些类型?高强度螺栓连接在各种力作用下如何计算?第4章受弯构件的计算原理、第5章梁的设计1、梁的类型有哪些?如何分类?2、梁的强度、刚度如何验算?3、梁如何丧失整体稳定?整体稳定性与哪些因素有关?4、梁的整体稳定如何验算?增强梁的整体稳定性可采用哪些措施?5、梁受压翼缘和腹板的局部稳定如何保证?腹板加劲肋的种类及设置原则?第6章轴心受力构件1、轴心受力构件有哪些种类和截面形式?2、轴心受力构件各需验算哪几个方面的内容?3、实腹式轴心受压构件的截面如何计算?4、格构式轴心受压构件的计算特点?第7章拉弯、压弯构件1、拉弯、压弯构件有哪些种类和截面形式?2、拉弯、压弯构件各需验算哪几个方面的内容?3、实腹式压弯构件的计算特点?公式中各符号的意义及取值原则?。
第一章习题和思考题1.1用平衡法求解图P1.1所示刚性压杆的屈曲荷载。
图中线弹簧常数为,转动弹簧的转动刚度为 试用能量法讨论此杆的失稳类型,并画出荷载-挠度曲线。
k z k图P1.1图P1.7 图P1.8 1.8 图P1.4为一直径为的实心圆截面悬臂梁,其抗扭刚度为GI ,在梁的自由端作用有一对平衡力,梁的长度为,试用平衡法和能量法求解梁扭转时的屈曲荷载,并讨论梁的稳定性。
1.9 论述第1类稳定问题和第2类稳定问题在数学上和物理意义上的相似性。
d t P l第2章习题2.1 试画出如图P2.1所示下端固定、上端可移动但不能转动的轴心受压构件的计算简图,建立它的二阶微分方程,并确定其屈曲荷载,用通式表示时需给出计算长度系数。
图P2.1 图P2.2 图P2.32.2 图示P2.2为上端与横梁铰接而下端与基础固定的刚架,左右两柱的抗弯刚度分别为和EI EI α,只在左柱的柱顶作用有轴心压力,横梁的刚度无限大。
试画出左柱的计算简图,并计算左柱的屈曲荷载,需给出以下结果:①与P cr P α之间的关系式。
②当0α=和∞时分别说明与哪种柱的屈曲荷载相当。
③当cr P 1.0α=,计算之值。
④如右柱的下端铰接,对有何影响。
2.3 请推导(2.33)式和(2.34)式,并设定参数的值,对两者进行比较。
在一端固定一端自由的情况下,用简单的式子(例如多项式或有理分子式,也可以采用三角级数展开后截断的式子)拟合抗侧刚度与轴力的关系。
2.4 利用计算机对压杆和拉杆的各个刚度系数进行计算,考察构件刚度随压力和拉力的变化。
2.5 图P2.3为弹性基础上的两端铰接的轴心受压构件,弹性基础的反力常数为k 。
利用静力平衡法建立构件屈曲时的平衡微分方程,并进行求解。
讨论如果两端固定时,压杆的临界荷载有什么变化。
2.6 试证明图P2.4所示下端固定、上端自由的阶形柱的屈曲方程,并在给定几何和刚度参数以及上下柱轴力比的情况下,确定下柱的计算长度系数表格,精确到小数点后面4位数。
《结构稳定理论》复习思考题第一章1、两种极限状态是指哪两种极限状态?承载力极限状态和正常使用极限状态2、承载力极限状态包括哪些内容?结构、构件的强度和稳定性计算3、什么是一阶分析?什么是二阶分析?对绝大多数结构,常以未变形的结构作为计算简图进行分析,所得的变形与作用的关系是线性的,称为几何线形分析,或一阶分析;而某些结构,如张拉结构,必须用变形后的结构作为计算依据,作用与变形呈非线性关系,称为几何非线性分析,或二阶分析。
4、强度和稳定问题有什么区别?强度问题关注的在结构构件截面上产生的最大内力或最大应力是否达到该截面的承载力或材料的强度,因此,强度问题是应力问题;而稳定问题要找出作用与结构内部抵抗力之间的不稳定平衡状态,即变形开始急剧增长的状态,属于变形问题。
5、稳定问题有哪些特点?进行稳定分析时,需要区分静定和超静定结构吗?1.稳定问题采用二阶分析;2.不能用叠加原理;3.稳定问题不必区分静定和超静定结构。
6、结构稳定问题有哪三类?1.分支点失稳;2.极限点失稳;3.跃越失稳。
7、什么是分支点稳定?什么是极值点稳定?什么是跃越稳定?1.原有的平衡形式可能成为不稳定,而出现与原平衡形式有本质区别的新的平衡形式,即结构的变形产生了本质上的突然性变化。
2.结构的弯曲变形将大大发展,而不出现新的平衡形式,即结构的平衡形式不出现分支现象。
3.跃越失稳既无平衡分支点,又无极限点,但与不稳定分支点失稳又有相似之处,都在丧失稳定平衡后经历一段不稳定平衡,然后达到另一个稳定平衡状态。
8、什么是临界状态?结构由稳定平衡到不稳定平衡的界限状态。
9、通过一个简单的例题归纳总结静力法的基本原理和基本方法?10、什么是能量守恒原理?什么是势能驻值原理?基于势能驻值原理的方法有哪些?保守体系处在平衡状态时,储存于结构体系中的应变能等于外力所做的功,这就是能量守恒原理。
势能驻值原理:受外力作用的结构,当位移有微小变化而总势能不变,即总势能有驻值时,结构处于平衡状态。
方法有:瑞利——里兹法(R——R法)、铁摩辛柯——里兹法(T——R法)和伽辽金法。
11、R-R法与T-R法在计算方法上有何区别?简述它们的计算步骤。
12、R-R法与伽辽金法有何区别?简述它们的计算步骤。
13、相对于二阶微分方程,高阶微分方程有何优点?高阶微分方程则适用于任何边界条件的压杆。
二阶微分方程对不同边界条件的轴心压杆都需要建立不同的方程。
14、为什么能量法求出的临界荷载一般比静力法大?因为假设的变形曲线减少了自由度,这就相当于对体系施加了某些约束,从而,按此方法求得的临界荷载比实际临界荷载要大。
第二章1、理想轴心受压构件的失稳形式有哪三种?失稳形式主要取决于哪些条件?弯曲屈曲(属于分支点稳定)、扭转屈曲和弯扭屈曲。
主要取决于截面的形状和几何尺寸,杆件长度和杆端的连接条件。
2、为什么求轴心受压构件弯曲失稳的临界荷载并非易事?1.理想轴心受压构件在实际结构中并不存在,因此,在理想条件下求出的临界荷载值并不能直接应用于轴心受压构件的稳定设计;2.轴心受压构件的弹性分析与弹塑性分析差别很大;3.将理论分析结果用于钢结构轴心受压构件的设计是稳定分析的目的,由于影响因素众多,研究工作仍不完善,需要做大量的工作。
3、建立理想轴心受压构件弯曲平衡方程时有哪5个基本假定?1.构件是等截面直杆;2.压力始终沿构件原来轴线作用;3.材料符合虎克定律,即应力与应变呈线性关系;4.构建符合平截面假定,即构件变形前的平截面在变形后仍为平面;5.构建的弯曲变形是微小的,曲率可以近似地用挠度函数的二阶导数表示。
4、什么是自由度?自由度是用来表示约束条件允许的体系可能变形时所必须的独立几何参数的数目。
5、什么是杆件的计算长度系数?系数的大小取决于什么条件?计算长度等于压杆失稳时两个相邻反弯点间的距离。
约束条件6、剪切变形如何影响临界荷载?剪切产生的挠度7、弹性屈曲和非弹性屈曲如何区别?简要介绍三种非弹性屈曲理论。
1.切线模量理论2.折减模量理论3.香利理论8、什么是工程杆?实际结构存在哪些缺陷?具有初始缺陷的轴心受压杆。
工程杆的N 比理想的轴心压杆的N 低。
9、初弯曲和初偏心对轴心受压构件的失稳有什么影响?画出初弯曲和初偏心轴心受压构件的荷载-挠度曲线。
截面的几何形状和尺寸可能存在偏差,荷载作用点也可能偏离构建的轴线——几何缺陷,受荷载前存在的残余应力——力学缺陷。
10、残余应力是如何降低构件的刚度的?又是如何降低稳定承载力的?1.降低构件的刚度;2.降低构件的临界力。
刚度的减小是由于短柱截面有残余应力而提前屈服,导致截面弹性区缩小所造成的。
由于残余应力,对存在弹塑性屈曲问题的中长柱,发生屈曲时构件截面只有弹性部分起抗弯作用,残余应力使构件的抗弯刚度由EI 将至EIe ,降低了构件的临界力。
11、扭转分为哪两种类型?各有什么特点?自由扭转和约束扭转。
自由扭转:1.构件各截面的翘曲相同,2.纵向纤维不发生弯曲。
约束扭转:1.杆件各截面的凹凸不相同,即纵向纤维将发生拉伸或压缩变形;2.扭率沿杆长变化。
12、试推导约束扭转的扭矩平衡方程0''''=+-z t w M GI EI ϕϕ。
13、试推导两端铰接轴心受压构件弹性扭转屈曲荷载公式)(12220t w w GI lEI i N +=π。
14、试推导单轴对称截面轴心受压构件的弯扭屈曲临界荷载的计算公式。
15、试写出无对称轴截面轴心受压构件弯扭屈曲时的弯曲和扭转平衡方程。
16、画出轴心受压构件的荷载—挠度曲线。
17、什么是边缘纤维屈服状态和边缘纤维屈服准则?对于考虑初始几何缺陷影响而不计残余应力的轴心受压构件,在轴心压力N和初弯曲产生的二阶弯矩M的共同作用下,当杆件长度中点截面边缘压应力等于钢材屈服强度时的状态称为边缘纤维屈曲状态,按照弹性理论求出的轴线荷载Ne'称为边缘纤维屈曲状态的临界荷载,这种以截面边缘屈曲作为确定临界荷载的准则称为边缘纤维屈曲准则。
18、什么是压溃理论?以荷载——挠度曲线极值点作为确定临界荷载的方法称为极限荷载理论,或称为压溃理论。
19、钢结构柱子截面为什么要分类?怎样分类?截面分类后,可以根据截面类型和长细比λ确定轴心受压构件的整体稳定系数φ,从而计算轴心受压构件的整体稳定性能。
根据截面类型和长细比划分。
20、什么是Wagner效应?什么是W agner效应系数?Wagner效应实质上是构件变形时横截面上的正应力所产生的附加双力矩效应,相应地,Wagner系数就是单位变形时横截面上产生的双力矩;提出利用图乘法计算Wagner系数的新思路;按照新方法对开口三板型截面薄壁柱进行计算,从计算结果中揭示出Wagner效应的诸多力学特性及工程应用价值.第三章1、单向压弯构件在弯矩作用平面内和外分别可能发生什么类型的失稳?弯曲失稳(极值点失稳)、弯扭失稳(理想构件属于分支点失稳,实际构件是极值点失稳)。
2、试推导两端铰接横向均布荷载作用下压弯构件的最大挠度放大系数和弯矩放大系数?Am、Am'(pg90)3、压弯构件弯矩作用平面内的稳定理论在钢结构设计中如何应用?(边缘纤维屈曲准则)以弹性分析为基础,以弯矩最大截面边缘纤维屈服作为计算准则;一般钢结构中的压弯构件当截面最大纤维刚开始屈服时尚有较大的强度储备,即可以容许截面塑形有一定的发展,因此,应该以弹塑性稳定理论为基础,以失稳时的极限荷载为计算准则(极限承载力准则)。
4、试分析中性平衡法求解单轴对称截面压弯构件弹性弯扭屈曲荷载的过程。
并指出其基本假定。
过程:(pg95)假设:1.构件为弹性体;2.发生弯曲与扭转变形时,截面的形状不变;3.弯曲与扭转变形微小;4.构件是无缺陷的等截面的直杆;5.在弯矩作用平面内抗弯刚度很大,屈曲前平面内的弯曲变形对弯扭屈曲的影响可以忽略。
5、写出能量法求解无对称轴截面压弯构件弹性屈曲荷载的总势能表达式。
(pg100)6、试推导钢结构规范中压弯构件弯矩作用平面外的稳定计算公式。
(pg104)第四章1、什么是梁的弯扭失稳?理想弹性梁的弯扭失稳属于什么类型?在最大刚度平面内承受弯矩作用的理想弹性梁,在侧向没有足够的支撑,且侧向刚度很差,当弯矩M达到某一限值Mcr时,梁产生突然侧向弯曲变形u和扭转角φ,此现象称为弯扭失稳,属于第一类稳定问题,或分支点失稳。
2、写出端部约束条件不同时梁M的通式,并指出式中各符号的意义。
(pg110)cr1.两端简支的纯弯构件2.两端固定的纯弯梁3.悬臂纯弯梁3、写出受弯构件弯扭屈曲临界弯矩的公式,并指出各符号的意义。
(pg115)4、梁的弯扭失稳理论在钢结构设计中如何应用?梁的整体稳定系数是如何b定义的?(pg118)第五章1、如何研究刚架的稳定性?先从单跨刚架入手,简要分析它的失稳形式;然后介绍刚架临界荷载的计算方法;接着讨论如何确定刚架柱的计算长度。
2、刚架有哪两种失稳形式?在理想状态下其临界荷载在什么范围?1.无侧移刚架:2Pe<Pcr<4Pe2.有侧移刚架:Pe|4<Pcr<Pe3、无侧移失稳刚架和有侧移失稳刚架,哪个临界荷载大?无侧移刚架临界荷载大。
4、试用中性平衡法分析一柱与基础铰接、一柱刚接的刚架的稳定性。
(pg124)5、写出梁柱的转角位移方程式。
试说明轴向压力对转角位移方程的影响。
Ma Mb轴向压力对梁柱AB抗弯刚度减小的影响。
6、如何用列线图求刚架的计算长度系数?(pg149)7、列线图原理有哪5个基本假定?1.整个刚架是有若干对称矩形刚架所组成;2.整个刚架的全部柱子同时达到各自的临界荷载;3.各横梁对于结点转动的约束力按各柱的刚度分配给每根柱;4.横梁不承受轴向压力;5.刚架产生无侧移屈曲时,横梁的挠度线为单曲率,且横梁两端的转角相等而方向相反。
第六章1、板是如何分类的?各种板有何几何和变形的特点?1.厚板:2.薄板:3.薄膜:2、薄板失稳有哪些特点?特点:1.作用于板中面的外力,不论是一个方向作用有外力还是在两个方向同时作用有外力,屈曲时板产生的都是出平面的凸屈现象,产生双向弯曲变形,因此在板的任何一点弯矩Mx、My和扭矩Mxy以及板的挠度w都与此点的坐标(x,y)有关。
2.板的平衡方程属于二维偏微分方程。
3.理想板的失稳属于稳定分支点失稳。
4.按照小挠度理论分析只能得到板的分支屈曲荷载,而按照有限挠度理论,或称为大挠度理论分析才能得到板的屈曲后强度和板的挠度。
3、板小挠度理论的三个基本假定是什么?为什么薄板的弯曲问题可以简化为平面应力问题?1.薄板具有一定的抗弯刚度,板中面挠度w<<t,忽略弯曲引起的薄膜效应;垂直中面方向的正应变εz极小。
2.应力分量3.薄板弯曲时,中面内各点不产生平行于中面的应变,即:4、写出小挠度理论下板的稳定微分方程。