钢结构基础原理（沈祖炎）课后习题答案完全版

  指随时间增长由荷载与气温变化化学和环境作用和灾害因素等使结构或构件产生损伤并不间断地积累而导致的破坏

  钢结构基础原理(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。

  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 fσ ≤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 fσ 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－卸载具有一段时间间隔，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σε-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、而变形力减弱，钢材σε-曲线?=) 故稳定临界荷载为20.25726.1110310208.0crd d N Af kN ?==???= 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,问在什么样的条件下,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 2 205/d f N mm =,承受轴心压力设计值3000kN (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.

  （2）损伤累积破坏 指随时间增长，由荷载与气温变化，化学和环境作用和灾害因素等使结构或构件产生损伤并不间断地积累而导致的破坏。 （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）疲劳破坏 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21120/N mm σ=，2280/N mm σ=-，B 点的正应力 2 120/N mm σ=-，22120/N mm σ=-，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： 2180 0.667120 σρσ= =-=- 应力幅： 2 max min 12080200/N mm σσσ=-==V （2）B 点： 应力比： 12200.167120 σρσ= == 应力幅： 2 max min 20120100/N mm σσσ=-=-=V 2.7指出下列符号意义： (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 特殊镇静钢（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 =）的特殊镇静钢（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）要求钢材拥有非常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几个方面的性能？ 答：主要机械性能指标：屈服强度 f、极限强度 y f以及伸长率5δ或10δ，其中，屈服强度y f、极限强u 度 f是强度指标，而伸长率5δ或10δ是塑性指标。 u 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试述导致钢制材料发生脆性破坏的种种原因。 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、使用的过程中 的各种影响，如时效、冷作硬化以及焊接应力等影响；（4）钢材工作时候的温度影响，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，并有较长维持的时间，应力超过屈服点fy、并达到抗拉极限强度fu的破坏。

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