截面为单轴对称构件.ppt

大纲要求 了解“轴心受力构件”的应用和截面形式； 掌握轴心受拉构件设计计算； 理解“轴心受压构件”稳定理论的基本概念和分析方法； 掌握现行规范关于“轴心受压构件”设计计算方法，重点及难点是构件的整体稳定和局部稳定； 掌握实腹式、格构式轴心受压构件设计方法。 2011-9 第四章 轴心受力构件 轴心受力构件 §4-1 概 述 一、轴心受力构件的应用 轴心受力构件定义 轴心受拉构件——轴心拉杆 轴心受压构件——轴心压杆 轴心受力构件的应用 桁架、塔架、网架、网壳等杆件体系以及支撑系统中，如支承屋盖、楼盖或工作平台的竖向受压构件的柱。 二、轴心受压构件的截面形式 截面紧凑、两主轴刚度相差悬殊——用于拉杆； 截面较为开展、组成板件宽而薄——用于受压构件。 强轴 弱轴 一般桁架 轻型钢结构 1、实腹式截面 2、格构式截面 截面由两个或多个型钢肢件通过缀材连接而成。 柱肢 缀条 缀板 实轴 虚轴 两主轴方向等稳定，刚度大，抗扭性能好，用料省 §4-2 轴心受力构件的强度和刚度 轴心受力构件 轴心受拉构件 轴心受压构件 强度 刚度 强度 刚度 （正常使用极限状态） 稳定 （承载能力极限状态） （承载能力极限状态） （正常使用极限状态） 一、强度计算（承载能力极限状态） ? N—轴心拉力或压力设计值； An—构件的净截面面积； f—钢材的抗拉（压)强度设计值。 二、刚度计算（正常使用极限状态） 进行刚度计算的原因 轴心受力构件刚度不足时： 自重作用下容易产生过大的挠度 在动力荷载作用下容易产生振动 在运输和安装过程中容易产生弯曲 从而影响 正常使用 2）衡量刚度的指标 轴心受力构件的刚度通常用长细比λ来衡量，长细比愈小，表示构件刚度愈大，反之则刚度愈小。 计算长度 回转半径 容许长细比 整体稳定的计算 局部稳定 §4-3 轴心受压构件的稳定 整体稳定的临界力 第一类稳定（欧拉准则） 第二类稳定（极值失稳） 轴心受压构件的柱子曲线 轴心受压构件的整体稳定计算 对轴心受压构件 来说，整体稳定 是确定构件截面 最重要的因素。 1、第一类失稳（欧拉屈曲）——屈曲准则 屈曲准则：是建立在理想轴心压杆的基础上的，所谓理想轴心压杆就是假定杆件完全挺直，荷载沿杆件形心轴作用，杆件在受荷之前没有初始应力，也没有初偏心和初弯曲等缺陷，截面沿杆件均匀。此种杆件失稳叫做发生屈曲。屈曲形式有三种： 弯曲屈曲：双轴对称截面最常见 扭转屈曲：某些双轴可能发生 弯扭屈曲：单轴对称截面 弹性弯曲屈曲 两端铰接的理想等截面构件，处于弹性屈曲的微弯状态时，由内外力矩平衡条件，可建立平衡微分方程，求解后可得到著名的欧拉临界力公式： μ称为构件的计算长度系数 相应欧拉临界应力为： 两端铰接 计算长度系数 构件的计算长度系数与端部的约束条件有关，取值如下 考虑到理想条件难于完全实现，实际设计时可用建议值 （2）边缘屈服准则：实际轴心压杆与理想轴心受力构件有很大差别，因为实际轴心压杆带有初始缺陷，边缘屈服准则以有初弯曲和初偏心的压杆为模型，以截面边缘应力达到屈服点为其承载力极限； （3）最大强度准则：以有初始缺陷的压杆为模型，考虑截面的塑性发展，以最终破坏的最大荷载为其极限承载力； 1、第二类失稳（极值失稳） 影响极限承载力的因素：长细比、截面形状、弯曲方向、残余应力分布和大小 所以柱子曲线形成相当宽的分布带 2、柱子曲线：压杆失稳时的临界应力与长细比关系 稳定系数 最大强度准则 将柱子曲线分成a、b、c、d四组 在λ=40～120的常用范围：a比b高出4％～15％ c比b低7％～13％ d更低，主要用于厚板截面 2、柱子曲线 3、实际轴心受压构件的整体稳定计算 轴心受压构件不发生整体失稳的条件为，截面应力不大于临界应力设计值，考虑抗力分项系数γR后，即为： —抗压强度设计值 P314 附录4 4、构件长细比的确定 ①、截面为双轴对称或极对称构件： x x y y ix和iy称为回转半径，可通过型钢表查到。 ②、截面为单轴对称构件： x x y y 绕对称轴y轴屈曲时，一般为弯扭屈曲，其临界力低于弯曲屈曲，所以计算时，以换算长细比λyz代替λy ： x x y y e0：形心至剪心距离 e0：形心至剪心距离 单角钢和双角钢组合T型截面换算长细比 5、轴心受压构件的整体稳定计算步骤： （双轴） （单