鋼結構基本原理課后題答案同濟大學

**根據提供的內容，鋼結構基本原理課后題答案同濟大學**，，鋼結構是一種使用鋼材作為主要結構材料的建筑結構，具有高強度、剛性和耐久性的特點。在設計中，鋼結構常用于大跨度、大空間和重要建筑物的結構。蓋板橫截面按等強度原則確定，即蓋板橫截面積不應小于被連接板件的橫截面積。蓋板鋼材選Q235鋼，橫截面為-12×400，總面積 A 1 為 A1＝2×12×400＝9600mm 2 ＞A＝420×20＝8400mm 2 直角角焊縫的強度設計值 wff＝160N/mm 2 (查自附表 1.3) 角焊縫的焊腳尺寸：較薄主體金屬板的厚度 t＝12mm，max , fh t ＝12-2=10mm；較厚主體金屬板的厚度 t＝20mm，min , fh t ＝1.5 20 7mm，取角

以下是同濟大學《鋼結構基本原理》部分課后題答案：

一、應力 - 應變曲線相關

1. 彈性階段和非彈性階段關系式
   • 彈性階段：在構件反復力小于屈服力$yf$yf時，即材料處于彈性階段，反復應力作用下鋼材材性無變化，不存在殘余變形，鋼材曲線基本無變化。當處于彈性階段時應力 - 應變關系符合胡克定律$\sigma = E\varepsilon$σ=Eε（$E$E為彈性模量），即應力與應變成正比關系。
   • 非彈性階段：當應力達到屈服點后，應力不隨應變的增大而變化（理想彈塑性模型）；對于理想彈性強化模型，在非彈性階段應變繼續增加時應力會隨著應變按照一定強化規律增加，但具體關系式需根據不同的強化模型確定，文檔未給出詳細的這種情況下的關系式。

二、鋼材在單軸反復應力作用下相關

1. 鋼材曲線與反復應力大小和作用時間關系
   • 當構件反復力小于屈服力$yf$yf，即材料處于彈性階段時，反復應力作用下鋼材材性無變化，不存在殘余變形，鋼材曲線基本無變化。
   • 當反復力大于屈服力$yf$yf，即材料處于彈塑性階段，反復應力會引起殘余變形，但若加載 - 卸載連續進行，鋼材曲線也基本無變化；若加載 - 卸載具有一定時間間隔，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，在一定作用力下，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。
2. 鋼材疲勞強度與反復力大小和作用時間關系
   • 反復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。

三、導致鋼材發生脆性破壞的原因

1. 化學成分方面
   • 鋼材的化學成分，如碳、硫、磷等有害元素成分過多。其中磷會影響鋼材發生冷脆，硫會使鋼材發生熱脆。
2. 鋼材生成過程中的缺陷
   • 如夾層、偏析等。
3. 鋼材加工、使用過程中的影響
   • 如時效、冷作硬化以及焊接應力等影響。
4. 工作溫度影響
   • 可能會引起藍脆或冷脆。
5. 結構細部設計影響
   • 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
   • 如受反復動力荷載作用。

四、名詞解釋

1. 延性破壞（塑性破壞）
   • 破壞前有明顯變形，并有較長持續時間，應力超過屈服點$fy$fy、并達到抗拉極限強度$fu$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并不斷積累而導致的破壞。
3. 脆性破壞（脆性斷裂）
   • 指破壞前無明顯變形、無預兆，而平均應力較?。ㄒ话阈∮谇c$fy$fy）的破壞。
4. 疲勞破壞
   • 指鋼材在連續反復荷載作用下，應力水平低于極限強度，甚至低于屈服點的突然破壞。
5. 應力腐蝕破壞（延遲斷裂）
   • 在腐蝕性介質中，裂紋尖端應力低于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循環次數。

五、鋼材符號意義

1. Q235AF
   • 屈服強度為$235N/mm^{2}$235N/mm2、質量等級$A$A（無沖擊功要求）的沸騰鋼（碳素結構鋼）。
2. Q345D
   • 屈服強度為$345N/mm^{2}$345N/mm2、質量等級$D$D（要求提供$-200^{\circ}C$?200°C時縱向沖擊功$34kJ$34kJ）的特殊鎮靜鋼（低合金鋼）。
3. Q390E
   • 屈服強度為$390N/mm^{2}$390N/mm2、質量等級$E$E（要求提供$-400^{\circ}C$?400°C時縱向沖擊功$27kJ$27kJ）的特殊鎮靜鋼（低合金鋼）。
4. Q235D
   • 屈服強度為$235N/mm^{2}$235N/mm2、質量等級$D$D（要求提供$-200^{\circ}C$?200°C時縱向沖擊功$27kJ$27kJ）的特殊鎮靜鋼（碳素結構鋼）。

六、鋼材選擇

1. 北方嚴寒地區非焊接吊車梁鋼材選擇
   • 要求鋼材具有良好的低溫沖擊韌性性能、能在低溫條件下承受動力荷載作用，可選$Q235D$Q235D、$Q345D$Q345D等。
2. 室內溫度$-10^{\circ}C$?10°C焊接鋼結構鋼材選擇
   • 要求滿足低溫可焊性條件，可選用$Q235BZ$Q235BZ等
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