第二章2.1 如圖2-34所示鋼材在單向拉伸狀態下的應力－應變曲線，請寫出彈性階段和非彈性階段的關係式。
圖2-34圖
（a）理想彈性－塑性b）理想彈性強化
解：（1）彈性階段：
非彈性階段：（應力不隨應變的增大而變化）
（2）彈性階段：
非彈性階段：
2.2如圖2-35所示的鋼材在單向拉伸狀態下的曲線，試驗時分別在a、b、c解除安裝至零，則在三種情況下，解除安裝前應變、解除安裝後殘餘應變及可恢復的彈性應變各是多少？
圖2-35 理想化的圖
解：（1）a點：
解除安裝前應變：
解除安裝後殘餘應變：
可恢復彈性應變：
（2）b點：
解除安裝前應變：
解除安裝後殘餘應變：
可恢復彈性應變：
（3）c點：
解除安裝前應變：
解除安裝後殘餘應變：
可恢復彈性應變：
2.3試述鋼材在單軸反覆應力作用下，鋼材的曲線、鋼材疲勞強度與反覆應力大小和作用時間之間的關係。
答：鋼材曲線與反覆應力大小和作用時間關係：當構件反覆力時，即材料處於彈性階段時，反覆應力作用下鋼材材性無變化，不存在殘餘變形，鋼材曲線基本無變化；當時，即材料處於彈塑性階段，反覆應力會引起殘餘變形，但若載入－解除安裝連續進行，鋼材曲線也基本無變化；若載入－解除安裝具有一定時間間隔，會使鋼材屈服點、極限強度提高，而塑性韌性降低（時效現象）。
鋼材曲線會相對更高而更短。另外，載一定作用力下，作用時間越快，鋼材強度會提高、而變形能力減弱，鋼材曲線也會更高而更短。
鋼材疲勞強度與反覆力大小和作用時間關係：反覆應力大小對鋼材疲勞強度的影響以應力比或應力幅（焊接結構）來量度。一般來說，應力比或應力幅越大，疲勞強度越低；而作用時間越長（指次數多），疲勞強度也越低。
2.4試述導致鋼材發生脆性破壞的各種原因。
答：（1）鋼材的化學成分，如碳、硫、磷等有害元素成分過多；（2）鋼材生成過程中造成的缺陷，如夾層、偏析等；（3）鋼材在加工、使用過程中的各種影響，如時效、冷作硬化以及焊接應力等影響；（4）鋼材工作溫度影響，可能會引起藍脆或冷脆；（5）不合理的結構細部設計影響，如應力集中等；（6）結構或構件受力性質，如雙向或三向同號應力場；（7）結構或構件所受荷載性質，如受反覆動力荷載作用。
2.5 解釋下列名詞：
（1）延性破壞
延性破壞，也叫塑性破壞，破壞前有明顯變形，並有較長持續時間，應力超過屈服點fy、並達到抗拉極限強度fu的破壞。
（2）損傷累積破壞
指隨時間增長，由荷載與溫度變化，化學和環境作用以及災害因素等使結構或構件產生損傷並不斷積累而導致的破壞。
（3）脆性破壞
脆性破壞，也叫脆性斷裂，指破壞前無明顯變形、無預兆，而平均應力較小（一般小於屈服點fy）的破壞。
（4）疲勞破壞
指鋼材在連續反覆荷載作用下，應力水平低於極限強度，甚至低於屈服點的突然破壞。
（5）應力腐蝕破壞
應力腐蝕破壞，也叫延遲斷裂，在腐蝕性介質中，裂紋尖端應力低於正常脆性斷裂應力臨界值的情況下所造成的破壞。
（6）疲勞壽命
指結構或構件中在一定恢復荷載作用下所能承受的應力迴圈次數。
2.6 一兩跨連續梁，在外荷載作用下，截面上a點正應力為，，b點的正應力，，求梁a點與b點的應力比和應力幅是多少？
解：（1）a點：
應力比： 應力幅：
（2）b點：
應力比： 應力幅：
2.7指出下列符號意義：
(1)q235af (2)q345d (3)q390e (4)q235d
答：（1）q235af：屈服強度、質量等級a（無衝擊功要求）的沸騰鋼（碳素結構鋼）
（2）q345d：屈服強度、質量等級d（要求提供-200c時縱向衝擊功）的特殊鎮靜鋼（低合金鋼）
（3）q390e：屈服強度、質量等級e（要求提供-400c時縱向衝擊功）的特殊鎮靜鋼（低合金鋼）
（4）q235d：屈服強度、質量等級d（要求提供-200c時縱向衝擊功）的特殊鎮靜鋼（碳素結構鋼）
2.8根據鋼材下選擇原則，請選擇下列結構中的鋼材牌號：
（1）在北方嚴寒地區建造廠房露天倉庫使用非焊接吊車梁，承受起重量q>500kn的中級工作制吊車，應選用何種規格鋼材品種？
（2）一廠房採用焊接鋼結構，室內溫度為-100c，問選用何種鋼材？
答：（1）要求鋼材具有良好的低溫衝擊韌性效能、能在低溫條件下承受動力荷載作用，可選q235d、q345d等；（2）要求滿足低溫可焊性條件，可選用q235bz等。
2.9鋼材有哪幾項主要機械指標？各項指標可用來衡量鋼材哪些方面的效能？
答：主要機械效能指標：屈服強度、極限強度以及伸長率或，其中，屈服強度、極限強度是強度指標，而伸長率或是塑性指標。
2.10影響鋼材發生冷脆的化學元素是哪些？使鋼材發生熱脆的化學元素是哪些？
答：影響鋼材發生冷脆的化學元素主要有氮和磷，而使鋼材發生熱脆的化學元素主要是氧和硫。
第四章第五章
5.1 影響軸心受壓穩定極限承載力的初始缺陷有哪些?在鋼結構設計中應如何考慮?
5.2 某車間工作平台柱高2.6m,軸心受壓,兩端鉸接.材料用i16,q235鋼,鋼材的強度設計值.求軸心受壓穩定係數及其穩定臨界荷載.
如改用q345鋼,則各為多少?
解答:查p335附表3-6,知i16截面特性,
柱子兩端較接,
故柱子長細比為,
因為,故對於q235鋼相對長細比為
鋼柱軋制, .對y軸查p106表5-4(a)知為不b類截面。
故由式5-34b得
(或計算,再由附表4-4查得)
故得到穩定臨界荷載為
當改用q365鋼時,同理可求得。
由式5-34b計算得 (或由,查表得)
故穩定臨界荷載為
5.3 圖5-25所示為一軸心受壓構件,兩端鉸接,截面形式為十字形.設在彈塑性範圍內值保持常數,問在什麼條件下,扭轉屈曲臨界力低於彎曲屈曲臨界力,鋼材為q235.
5.4 截面由鋼板組成的軸心受壓構件,其區域性穩定計算公式是按什麼準則進行推導得出的.
5.5 兩端鉸接的軸心受壓柱,高10m,截面為三塊鋼板焊接而成,翼緣為剪下邊,材料為q235,強度設計值,承受軸心壓力設計值(包括自重).如採用圖5-26所示的兩種截面,計算兩種情況下柱是否安全.
圖5-26 題5.5
解答:截面特性計算:
對a)截面:
對b)截面:
整體穩定係數的計算:
鋼柱兩端鉸接,計算長度
對a)截面:
對b)截面:
根據題意,查p106表5-4(a),知鋼柱對x軸為b類截面,對y軸為c類截面.
對a)截面:
對x軸:
(或計算,再由附表4-4查得)
對y軸:
(或計算,再由附表4-5查得)
故取該柱的整體穩定係數為
對b)截面,同理可求得,,故取該柱截面整體穩定係數為
整體穩定驗算:
對a)截面 。
對b)截面 。
5.6 一軸心受壓實腹柱,截面見圖5-27.求軸心壓力設計值.計算長度,(軸為強軸).截面採用焊接組合工字形,翼緣採用i28a型鋼.鋼材為q345,強度設計值.
5.7 一軸心受壓綴條柱,柱肢採用工字型鋼,如圖5-28所示.求軸心壓力設計值.計算長度,(軸為虛軸),材料為q235, .
圖5-28 題5.7
解答:截面及構件幾何性質計算
截面面積:
i40a單肢慣性矩:
繞虛軸慣性矩:
繞實軸慣性矩:
迴轉半徑:
長細比綴條用l756,前後兩平面綴條總面積
由p111表5-5得：
構件相對長細比,因,只需計算:
查p106表5-4(a)可知應採用b類截面：
(或計算,再由附表4-4查得)
故軸的壓力設計值為
5.8 驗算一軸心受壓綴板柱.柱肢採用工字型鋼,如圖5-29所示.已知軸心壓力設計值(包括自重),計算長度,(軸為虛軸),材料為q235, ,.
圖5-29 題5.8
解答:一、整體穩定驗算
截面及構件幾何性質計算:
截面面積:
i40a單肢慣性矩:
繞虛軸慣性矩:
繞實軸慣性矩:
迴轉半徑:
長細比綴板採用。
計算知，由p111表5-5得
(其中)
構件相對長細比: 因,只需計算:
查p106表5-4(a)可知應採用b類截面
(或計算,再由附表4-4查得)
故，滿足。
二、區域性穩定驗算:
1)單肢截面板件的區域性穩定
單肢採用型鋼,板件不會發生區域性失穩.
2)受壓構件單肢自身穩定
單肢迴轉半徑
長細比滿足：,且滿足
故單肢自身穩定滿足要求.
3)綴板的穩定
軸心受壓構件的最大剪力:
綴板剪力:
綴板彎矩:
綴板厚度滿足: ，故只作強度驗算:
故由以上整體穩定驗算和區域性穩定驗算可知,該綴板柱滿足要求.
5.9 有一拔杆,採用q235鋼, ,如圖5-30所示,綴條採用斜桿式體系.設考慮起吊物時的動力作用等,應將起重量乘以1.
25,並設平面內、外計算長度相等.問時,拔桿最大起重量設計值為多少?
第六章6.1 工字形焊接組合截面簡支梁，其上密鋪剛性板可以阻止彎曲平面外變形。梁上均布荷載（包括梁自重），跨中已有一集中荷載，現需在距右端4處設一集中荷載。
問根據邊緣屈服準則，最大可達多少。設各集中荷載的作用位置距梁頂面為120mm，分布長度為120mm。鋼材的設計強度取為。
另在所有的已知荷載和所有未知荷載中，都已包含有關荷載的分項係數。
圖6-34 題6.1
解：（1）計算截面特性
（2）計算、兩集中力對應截面彎矩
令，則當，使彎矩最大值出現在作用截面。
（3）梁截面能承受的最大彎矩
令得：；令得：
故可假定在作用截面處達到最大彎矩。
（4）a．彎曲正應力
①b.剪應力
作用截面處的剪力
②c.區域性承壓應力
在右側支座處： ③
集中力作用處： ④
d.折算應力
作用截面右側處存在很大的彎矩，剪力和區域性承壓應力，計算腹板與翼緣交界處的分享應力與折算應力。
正應力：
剪應力：
區域性承壓應力：
折算應力： ⑤
聯立①-⑤解得：
故可知，並且在作用截面處的彎矩達到最大值。
6.2 同上題，僅梁的截面為如圖6-35所示。
6.3 一捲邊z形冷彎薄壁型鋼，截面規格，用於屋面檁條，跨度6m。作用於其上的均布荷載垂直於地面，。
設檁條在給定荷載下不會發生整體失穩，按邊緣屈服準則作強度計算。所給荷載條件中已包含分項係數。鋼材強度設計值取為。
6.4 一雙軸對稱工字形截面構件，一端固定，一端外挑4.0m，沿構件長度無側向支承，懸挑端部下掛一過載。若不計構件自重，最大值為多少。鋼材強度設計值取為。
圖6-37 題6.4
解：（1）截面特性計算
（2）計算彎曲整體穩定係數
同濟大學鋼結構基本原理 沈祖炎 課後習題答案完全版 1
第二章2.1 如圖2 34所示鋼材在單向拉伸狀態下的應力 應變曲線，請寫出彈性階段和非彈性階段的關係式。圖2 34圖 a 理想彈性 塑性b 理想彈性強化 解 1 彈性階段 非彈性階段 應力不隨應變的增大而變化 2 彈性階段 非彈性階段 2.2如圖2 35所示的鋼材在單向拉伸狀態下的曲線，試驗時分別在...
同濟大學《鋼結構基本原理》教學大綱 雙語
鋼結構基本原理 課程教學大綱 課程類別 e 學時 43 學分 2.5，課號 e1 031126 一 課程性質與目的 鋼結構基本原理 為土木工程專業 港口航道與海岸工程專業本科學生的必修課，屬於專業基礎課。鋼結構是當代土木工程的基本結構形式之一。設定本課程的目的，是使學生全面掌握鋼結構材料 構件和連線...
鋼結構基本原理
17.自動埋弧焊角焊縫焊腳尺寸最小值為 1.5根號t 1 mm。側面角焊縫最小計算長度應不小於8hf和40mm，最大計算長度在承受靜載或間接動荷載時應不大於60hf，承受動荷載應不大於40hf。18.實際軸心壓桿的板件寬厚比限值是根據板件屈曲臨界應力與構件整體屈曲臨界應力相等原則確定的。19.軸心壓...