第5章 轴心受力构件综述.ppt

第5章 轴心受压构件 Axially compressive member 轴心受力构件的应用和截面形式 轴心受力构件的强度和刚度 轴心受压构件的整体稳定 实腹式轴心受压构件的局部稳定 实腹式轴心受压构件的截面设计 格构式轴心受压构件的设计 5.1轴心受力构件的应用和截面形式 轴心受力构件是指承受通过截面形心轴线的轴向力作用的构件。 轴心受拉 ：桁架、拉杆、网架、塔架（二力杆） 轴心受力构件广泛应用于各种钢结构之中，如网架与桁架的杆件、钢塔的主体结构构件、双跨轻钢厂房的铰接中柱、带支撑体系的钢平台柱等。 轴心受压 ：桁架压杆、支撑、各种结构柱 轴心受力构件的应用 5.1轴心受力构件的应用和截面形式 5.1 轴心受力构件的应用和截面形式 轴心受力构件的应用 5.1轴心受力构件的应用和截面形式 5.1轴心受力构件的应用和截面形式 轴心受力构件的应用 吊车塔架 5.1轴心受力构件的应用和截面形式 轴心受力构件的应用 脚手架 5.1轴心受力构件的应用和截面形式 轴心受力构件的应用 5.1轴心受力构件的应用和截面形式 轴心受力构件的应用 5.1轴心受力构件的应用和截面形式 门式刚架 5.1轴心受力构件的应用和截面形式 轴心受力构件的截面形式 5.1轴心受力构件的应用和截面形式 5.1轴心受力构件的应用和截面形式 5.1轴心受力构件的应用和截面形式 5.1轴心受力构件的应用和截面形式 强度 刚度 强度 刚度 5.1轴心受力构件的应用和截面形式 轴心受力构件的计算内容 整体稳定 局部稳定 4S Strength Stiffness Overall stability Local stability Strength Stiffness 整体失稳 局部失稳 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 第五章 轴心受力构件 5.2轴心受力构件的强度和刚度 轴心受力构件以净截面上的平均应力达到钢材的屈服强度作为强度计算准则。 一、 轴心受力构件的强度计算 ◎ 弹性阶段－应力分布不均匀； ◎ 极限状态－净截面上的应力为均匀屈服应力。 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 第五章 轴心受力构件                       N —— 轴心力设计值；       An—— 构件的净截面面积         f —— 钢材抗拉或抗压强度设计值。 摩擦型高强度螺栓连接时： 可认为连接传力所依靠的摩擦力均匀分布于螺孔四周，故在孔前接触面已传递一半的力，因此最外列螺栓处危险截面的净截面强度应按下式计算： 5.2轴心受力构件的强度和刚度 当构件的长细比太大时，会产生下列不利影响： （1）在运输和安装过程中产生弯曲或过大的变形； （2）使用过程中因自重而发生挠曲变形； （3）在动力荷载作用下发生较大的振动； （4）压杆的长细比过大时，除具有前述各种不利因素外，还使得构件极限承载力显著降低，同时初弯曲和自重产生的挠度也将对构件的整体稳定带来不利影响。 轴心受力构件对刚度提出限值要求的原因 5.2轴心受力构件的强度和刚度 二、 轴心受力构件的刚度计算（正常使用极限状态） 轴心受力构件的刚度通常用长细比来衡量，越大，表示构件刚度越小 钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 第五章 轴心受力构件 因此设计时应使构件长细比不超过规定的容许长细比 max——构件最不利方向的最大长细比； l0——计算长度，取决于其两端支承情况； i——回转半径； [] ——容许长细比 5.2轴心受力构件的强度和刚度 5.2轴心受力构件的强度和刚度 整体失稳 5.3轴心受力构件的整体稳定 1.理想轴心压杆的弹性屈曲概念 稳定平衡状态 对两端铰支的理想细长压杆，当压力N较小时，杆件只有轴心压缩变形，杆轴保持平直。如有干扰使之微弯，干扰撤去后，杆件就恢复原来的直线状态，这表示直线状态的平衡是稳定的。（稳定平衡） 一、 轴心受压构件的整体失稳现象 5.3轴心受力构件的整体稳定 随遇平衡状态 当逐渐加大N力到某一数值时，如有干扰，杆件就可能微弯，而撤去此干扰后，杆件仍然保持微弯状态不再恢复其原有的直线状态，这时除直线形式的平衡外，还存在微弯状态下的平衡位置。这种现象称为平衡的“分枝”，而且此时外力和内力的平衡是随遇的，叫做随遇平衡或中性平衡。 5.3轴心受力构件的整体稳定 不稳定状态 当外力N超过此数值时，微小的干扰将使杆件产生很大的弯曲变形随即破坏，此时的平衡是不稳定的，即杆件“屈曲”。中性平衡状态