[工学]钢结构基本原理第4章ppt.ppt

本章内容： 4.1 轴心受力构件的应用及截面形式 4.2 轴心受力构件的强度和刚度 4.3 轴心受压构件的整体稳定 4.4 实腹式轴心受压构件的局部稳定 4.5 实腹式轴心受压构件设计 4.6 格构式轴心受压构件设计 4.7 轴心受压柱柱头和柱脚的构造与计算 4.8 钢索的力学性能和分析方法* 轴心受力构件分轴心受拉及受压两种情况。钢结构中桁架、屋架、网架、井塔等，均由轴心受力杆件连接而成。作为一种受力构件，需满足承载能力与正常使用两种极限状态的要求。 正常使用极限状态的要求用构件的长细比来控制； 承载能力极限状态包括强度、整体稳定、局部稳定三方面的要求。 4.2 轴心受力构件的强度和刚度 为简化计算，方便使用，按偏安全的原则，《钢结构设计规范》（50017－2003）统一取屈强比为0.8。因此对轴心受力构件，强度计算式统一为： 4.2.2 轴心受拉构件和轴心受压构件的刚度 4.3 轴心受压构件的整体稳定 4.3.2 理想轴心受压构件及其失稳形式 理想压杆的三种失稳形式： 4.3.3 轴心受压构件整体稳定临界力 根据理想轴心压杆发生弹性弯曲的假设，临界应力小于材料的比例极限，即 ②理想轴心压杆的弹塑性弯曲屈曲临界力和临界应力 为便于应用，可将扭转屈曲的临界力计算式化为弯曲屈曲欧拉公式的形式，可令： 此式的含义是把扭转屈曲的计算式子写成欧拉公式的形式，但把弯曲屈曲欧拉公式中的l用换算长细比lz替换。 计算分析表明，对一般工字形截面且支承能约束构件截面扭转时，扭转屈曲临界力大于绕弱轴的欧拉临界力。所以，工字形截面一般不发生扭转屈曲。但对十字形截面、Ｌ形截面或Ｔ形截面，由于 极小，当计算长度 较小时，就可能发生扭转屈曲。 （3）理想轴心受压构件的弯扭屈曲临界力 换算长细比： 4.3.4 初始缺陷对轴心压杆稳定性的影响 4.3.5 实际轴心受压构件整体稳定计算 （2）轴心压杆的多柱子曲线 (3)轴心受压构件整体稳定计算式 （1）截面为双轴对称或极对称的构件（弯曲屈曲） （2）截面为单轴对称的构件（弯扭屈曲 ） 4.4 实腹式轴心受压构件的局部稳定 4.4.1 单向均匀受压矩形板的稳定 （2）三边简支一边自由的矩形板 根据理论分析，对于较长的板，其屈曲系数可以足够精确地用下式计算：  4.4.2 自由外伸翼缘宽厚比的限值 4.4.3 轴心受压钢管截面尺寸限值 4.5 实腹式轴心受压构件设计 (2)选择型钢或初定组合截面各板的尺寸 2)双肢缀板式格构柱换算长细比公式 4.7 轴心受压柱柱头和柱脚的构造与计算 4.7.2 柱脚的形式、构造和计算 对于单轴对称截面，由于截面形心与剪切中心不重合，绕对称轴失稳时还伴随扭转。在相同条件下，弯扭失稳临界力比弯曲失稳临界力低。此时，用换算长细比代替： x x y y 实际应用中多采用简化计算公式（表4.5.3) 实腹式轴心受压构件是靠腹板和翼缘来承受轴向压力的。当腹板和翼缘较薄时，在轴向压力作用下，腹板和翼缘都有可能达到临界承载力而丧失稳定。这种失稳通常发生在构件的局部，因此称为局部失稳。 轴心受压构件的局部失稳 腹板失稳 翼缘失稳 与构件的整体失稳不同，构件丧失了局部稳定性后，还可以继续维持构件的整体平衡，但会降低构件的整体稳定性，影响构件的承载力。钢构件的局部失稳大多属于矩形薄板失稳，下面先学习矩形薄板的稳定计算理论 。 （1）四边简支的矩形板 单向均匀受压简支矩形板 四边简支矩形板临界应力计算的基本公式 ： 此式虽然是由单向均匀受压的情况导出，但也适用于其他受力形式，后面将多次用到，只是其中的屈曲系数将根据不同的受力形式及约束等具体情况而取不同的 值。 对于很长的板 ， 。 工字形截面的受压翼缘可作为这种三边简支、一边自由的矩形板。 当板在弹塑性阶段屈曲时，可近似地假设板沿受力方向的弹性模量 降为切线模量 ,临界应力可用下面的近似公式计算： 式中： 板件厚度t和板件的受压宽度b是影响板件稳定性的重要因素之一，当其它条件取定后，若厚度增大，则稳定性增强；若受压宽度增加，则稳定性减弱。因此，我们可以通过对翼缘的宽厚比和腹板的高厚比的限制来保证构件的局部稳定。 实腹式轴心受压构件外伸翼缘宽厚比限值的验算式： λ——构件两方向长细比的较大值，当λ30时，取λ＝30；当λ100时，取λ＝100。 4.4.3 腹板高厚比的限制 、 ——腹板宽度和厚度； λ——