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何延宏《建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》課后習(xí)題答案（部分章節(jié)）

第一章 緒論

?1. 簡述鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。?

• ?特點(diǎn)?：
  • 強(qiáng)度高、自重輕，適用于大跨度結(jié)構(gòu)；
  • 塑性韌性好，抗震性能優(yōu)；
  • 工業(yè)化程度高，施工周期短；
  • 密閉性好，但耐火性差，需防火處理；
  • 易腐蝕，需定期維護(hù)。
• ?應(yīng)用范圍?：
  • 大跨度建筑（如體育館、機(jī)場航站樓）；
  • 高層建筑（框架核心筒結(jié)構(gòu)）；
  • 工業(yè)廠房（重型吊車梁）；
  • 高聳結(jié)構(gòu)（輸電塔、桅桿）。

?2. 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原理是什么？?
以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法，包括：

• ?承載能力極限狀態(tài)?：強(qiáng)度、穩(wěn)定性、疲勞驗(yàn)算；
• ?正常使用極限狀態(tài)?：變形、振動控制。
  設(shè)計(jì)需滿足安全性、適用性和耐久性要求，依據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50017-2017）進(jìn)行荷載組合與截面設(shè)計(jì)。

第二章 鋼材性能

?1. 鋼材的主要力學(xué)性能指標(biāo)有哪些？?

• ?屈服強(qiáng)度?（$f_y$fy?）：塑性變形起始點(diǎn)；
• ?抗拉強(qiáng)度?（$f_u$fu?）：斷裂前最大應(yīng)力；
• ?伸長率?（$\delta$δ）：塑性變形能力；
• ?冷彎性能?：加工適應(yīng)性；
• ?沖擊韌性?：低溫脆斷抗力。

?2. 鋼材的疲勞破壞特征及影響因素？?

• ?特征?：裂紋萌生于應(yīng)力集中處，經(jīng)多次循環(huán)擴(kuò)展后瞬斷，斷口呈“貝殼紋”。
• ?影響因素?：
  • 應(yīng)力幅值（主要因素）；
  • 循環(huán)次數(shù)；
  • 構(gòu)造細(xì)節(jié)（如孔洞、焊縫）；
  • 環(huán)境溫度（低溫脆化）。

第三章 軸心受力構(gòu)件

?1. 軸心受壓構(gòu)件的整體失穩(wěn)形式有哪些？?

• ?彎曲失穩(wěn)?：繞強(qiáng)軸（弱軸）彎曲；
• ?扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)?：截面繞形心旋轉(zhuǎn)；
• ?彎扭失穩(wěn)?：彎曲與扭轉(zhuǎn)耦合失穩(wěn)（常見于工字形截面）。

?2. 軸心受壓構(gòu)件的強(qiáng)度驗(yàn)算公式是什么？?
$\frac{N}{\varphi A} \leq f$φAN?≤f

• $N$N：軸心壓力設(shè)計(jì)值；
• $\varphi$φ：穩(wěn)定系數(shù)（查表確定）；
• $A$A：毛截面面積；
• $f$f：鋼材抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

第四章 受彎構(gòu)件

?1. 受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)$\varphi_b$φb?如何計(jì)算？?
$\varphi_b = \frac{f_y \cdot W_{nx}}{M_{max}} \leq 1.0$φb?=Mmax?fy??Wnx??≤1.0

• $W_{nx}$Wnx?：凈截面模量；
• $M_{max}$Mmax?：最大彎矩設(shè)計(jì)值。
  當(dāng)$\varphi_b > 0.6$φb?>0.6 時，需考慮截面塑性發(fā)展。

?2. 防止受彎構(gòu)件整體失穩(wěn)的措施有哪些？?

• 增加梁的側(cè)向支撐點(diǎn)；
• 增大截面高度；
• 采用箱形截面提高抗扭剛度。

第五章 連接設(shè)計(jì)

?1. 普通螺栓連接按加工精度分為哪幾級？?

• ?A級?：精制螺栓，用于受拉或受剪重要連接；
• ?B級?：普通螺栓，用于受剪連接；
• ?C級?：粗制螺栓，用于次要連接或臨時固定。

?2. 角焊縫的計(jì)算長度有何限制？?

• 側(cè)面角焊縫：$l_{min} \leq l \leq 60h_f$lmin?≤l≤60hf?（$h_f$hf?為焊腳尺寸）；
• 正面角焊縫：無長度限制，但需考慮端部效應(yīng)。

第六章 疲勞計(jì)算

?1. 疲勞驗(yàn)算的應(yīng)力幅法公式是什么？?
$\frac{\Delta \sigma}{\Delta \sigma_c} \leq 1$Δσc?Δσ?≤1

• $\Delta \sigma$Δσ：實(shí)際應(yīng)力幅；
• $\Delta \sigma_c$Δσc?：容許應(yīng)力幅（根據(jù)循環(huán)次數(shù)查表）。

?2. 提高結(jié)構(gòu)疲勞性能的措施有哪些？?

• 避免焊縫交叉；
• 采用自動焊減少缺陷；
• 對受拉構(gòu)件進(jìn)行應(yīng)力釋放處理。

附：設(shè)計(jì)參數(shù)與系數(shù)

• ?鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值?：Q235鋼$f = 215 \, \text{N/mm}^2$f=215N/mm2；
• ?穩(wěn)定系數(shù)$\varphi$φ 查表?：根據(jù)長細(xì)比$\lambda$λ 和截面類型確定；
• ?焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值?：角焊縫$f_f^w = 160 \, \text{N/mm}^2$ff>