同济大学钢结构基本原理(沈祖炎)课后习题答案完全版

1、本文格式为Word版，下载可任意编辑 同济大学钢结构基本原理(沈祖炎)课后习题答案完全版 钢结构基本原理（其次版）练习参考解答：其次、五、六、七、八章习题答案 第 1 页 共 44 页 其次章 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-关系式。 tg=E f 0f 0tg=E 图2-34 -图 （a ）理想弹性塑性 （b ）理想弹性加强 解： （1）弹性阶段：tan E =? 非弹性阶段：y f =（应力不随应变的增大而变化） （2）弹性阶段：tan E =? 非弹性阶段：()tan ()tan y y y y f f f E f E =+-=+

2、- 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，则在三种状况下，卸载前应变、卸载后剩余应变c 及可恢复的弹性应变y 各是多少？ 2235/y f N mm = 2270/c N mm = 0.025F = 522.0610/E N mm =?21000/E N mm = f 0F 图2-35 理想化的-图 解： （1）A 点： 卸载前应变：235 0.001142.0610y f E =? 卸载后剩余应变：0c = 可恢复弹性应变：0.00114y c =-= 钢结构基本原理（其次版）练习参考解答：其次、五、六、七、八章习题答案 第 2 页 共

3、44 页 （2）B 点： 卸载前应变：0.025F = 卸载后剩余应变：0.02386y c f E =-= 可恢复弹性应变：0.00114y c =-= （3）C 点： 卸载前应变：0.0250.0350.06c y F f E -=-=+= 卸载后剩余应变：0.05869c c E =-= 可恢复弹性应变：0.00131y c =-= 2.3试述钢材在单轴反复应力作用下，钢材的-曲线、钢材疲乏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y f 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，不存在剩余变形，钢材-曲线基本无变化；

4、当y f 时，即材料处于弹塑性阶段，反复应力会引起剩余变形，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。 钢材疲乏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乏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，疲乏强度越低；而作用时间越长（指次数多），疲乏强度也越低。 2.4试述导致钢材发生脆性破坏的各种理由。 答：（1）钢材的化学成分，如碳、硫、磷等有

5、害元素成分过多；（2）钢材生成过程中造成的缺点，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 解释以下名词： （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难因素等使结构或构件产生损伤并不断积

6、累而导致的破坏。 钢结构基本原理（其次版）练习参考解答：其次、五、六、七、八章习题答案 第 3 页 共 44 页 （3）脆性破坏 脆性破坏，也叫脆性断裂，指破坏前无明显变形、无预兆，而平均应力较小（一般小于屈服点fy ）的破坏。 （4）疲乏破坏 指钢材在连续反复荷载作用下，应力水平低于极限强度，甚至低于屈服点的突然破坏。 （5）应力腐蚀破坏 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状况下所造成的破坏。 （6）疲乏寿命 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21120/N

7、mm =，2280/N mm =-，B 点的正应力2120/N mm =-，22120/N mm =-，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：21800.667120 =-=- 应力幅：2max min 12080200/N mm =-=+= （2）B 点： 应力比：12200.167120 = 应力幅：2max min 20220100/N mm =-=-+= 2.7指出以下符号意义： (1)Q235AF (2)Q345D (3)Q390E (4)Q235D 答： （1）Q235AF ：屈服强度2235/y f N mm =、质量等级A （无冲击功要求）的

8、沸腾钢（碳素结构钢） （2）Q345D ：屈服强度2345/y f N mm =、质量等级D （要求提供-200C 时纵向冲击功34k A J =）的特别镇静钢（低合金钢） （3）Q390E ：屈服强度2390/y f N mm =、质量等级E （要求提供-400C 时纵向冲击功27k A J =）的特别镇静钢（低合金钢） （4）Q235D ：屈服强度2235/y f N mm =、质量等级D （要求提供-200C 时纵向冲击功27k A J =）的特别镇静钢（碳素结构钢） 2.8根据钢材下选择原则，请选择以下结构中的钢材牌号： 钢结构基本原理（其次版）练习参考解答：其次、五、六、七、八章习题

9、答案 第 4 页 共 44 页 （1）在北方酷寒地区建造厂房露天仓库使用非焊接吊车梁，承受起重量Q500KN 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y f 、极限强度u f 以及伸长率5或10，其中，屈服强度y f 、极限强度u f 是强度指标，而伸长率

10、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 第94页-4.3： 解：截面特征参数 2172809608220240mm A =?+?=(172.8cm 2) ()4933108951.2960824012 11000240121mm I xn ?=?-?-?= 395790208500 108951.2mm W xn =?= 32654720228020240960841mm W pn =?+?= 由计算简图可知，构件截面上的最大弯矩为： 28 1

11、ql M = 按式（4-13） m N M M f W M A N x x d xn x n ?+?+5.7422722155790208 172801015003 m N l M q x 1.9278485.742272882 2=?=(0.9278kN/cm) 按式（4-17） 4233600N 24517280=?=y p Af N (4233.6kN) 13.035.04233600 1015003 =?=p N N 钢结构基本原理（其次版）练习参考解答：其次、五、六、七、八章习题答案 第 5 页 共 44 页 m N f W M y pn px ?=?=160406424565472

12、00(1604.1kN m) m N M M M M N N x x px x p ?=?=?+?=+3.119109011604064 15.1142336001500000115.11 m N l M q x 3.1488868 3.11910908822=?=(1.489kN/cm) 按式（4-18） 4233600N 24517280=?=y p Af N 13.040.0215 172801015003 =?=d n f A N m N M M f W M A N x x d pnx x n ?+?+9.9652112156547200 15.1117280150000015.11

13、m N l M q x 5.1206518 9.9652118822=?=(1.206kN/cm) 按式（4-20） m N M M f W M A N x x d xn x n ?+?+1.7793862155790208 05.1172801015003 m N l M q x 3.9742381.779386882 2=?= (0.974kN/cm) m N q m N M M W M A N 8.628278 2.50262282.502622057902081728015000002=?=?=?=-=-故： 当m N q 8.62827(0.628kN/cm)时，不考虑稳定问题 当m

14、 N q 8.62827时，应考虑稳定问题 第95页-4.4： 解：截面参数 2102083768212300mm A =?+?= ()483310065.3376830012 1400300121mm I xn ?=?-?-?= 钢结构基本原理（其次版）练习参考解答：其次、五、六、七、八章习题答案 第 6 页 共 44 页 383.1532519200 10065.3mm W xn =?=(1532.5cm 3) 3216795523881230037684 1mm W pxn =?+?= 4733104016.53768121230012121mm I yn ?=?+?= 370.3601

15、07150 104016.5mm W yn =?=(360.1cm 3) 32254601683764123001241mm W pyn =?+?= 按式（4-24）计算 226 633104.3150 .36010710383.15325191016110208101070mm N f mm N W M W M A N d yn y xn x n =?+?+?=+强度不满足要求！ 按式（4-25）计算 2 26633103.270546016 103816795521016110208101070mm N f mm N W M W M A N d pyn y pxn x n =?+?+?=+强度满足要求！ 按式（4-26）计算 2 26 63310