[工学]第四章 轴心受力构件16.ppt

第四章 轴心受力构件 第一节 概 述 第二节 轴心受力构件的强度与刚度 第三节 实腹式轴心受压构件的整体稳定 第四节 实腹式轴心受压构件的局部稳定 第五节 实腹式轴心受压构件的截面设计 第六节 格构式轴心受压构件 第一节 概 述 轴心受力构件分轴心受拉及受压两类构件，作为一种受力构件，就应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。 稳定问题是钢构件的重点问题，所有钢构件都涉及到稳定问题，是钢构件设计的重点与难点。本章将简单讲述钢结构的钢结构稳定理论的一般概念，为下序章节打基础。 轴心受力构件的截面分：实腹式与格构式（P115～116） 实腹式又分型钢截面（包括普通型钢与薄壁型钢），组合截面（钢板组合与型钢组合截面） 格构式截面又分缀条式截面与缀板式截面 设计内容 轴拉构件 　　 强度 刚度 2)　轴压构件 强度 　　　　整体稳定 　局部稳定 刚度 第二节 轴心受力构件的强度与刚度 强度计算 　当轴心受拉杆与其他构件采用摩擦型高强螺栓连接时，应同时进行净截面和毛截面强度计算： 　式中： n—在节点或拼接处，构件一端连接的高强螺栓数目； n1—计算截面（最外列螺栓处）上高强螺栓数目； A —构件的毛横截面面积； An —构件的净横截面面积。 第三节 实腹式轴心受压构件的整体稳定 稳定问题的概述 所谓的稳定是指结构或构件受载变形后，所处平衡状态的属性。如图，稳定分稳定平衡、随遇平衡、不稳定平衡。结构或构件失稳实际上为从稳定平衡状态经过临界平衡状态，进入不稳定状态，临界状态的荷载即为结构或构件的稳定极限荷载，构件必须工作在临界荷载之前。 为保证轴压构件不会发生整体失稳 应满足： 即： 可见稳定计算关键是求 ，亦即求 理想轴心受压构件的整体失稳 理想条件：绝对直杆、材料均质、无荷载偏心、无初始应力、完全弹性。 典型失稳形式 弯曲失稳 扭转失稳 弯扭失稳 压杆以何种形式屈曲主要取决于截面形式和尺寸、杆长及杆端连接条件。 单对称截面绕对称轴（或不对称截面）弯曲失稳时，由于截面的形心（内力作用点）与剪心（截面的扭转中心）不重合，截面内的内力分量相对于剪心产生偏心产生扭矩，从而产生弯曲扭转变形。弯扭失稳承载力低于弯曲失稳承载力。 只有类似于十字型截面扭转失稳承载力小于弯曲失稳承载力，其他截面一般来说弯曲稳定承载力均小于扭转失稳承载力。 理想构件的弹性弯曲失稳 根据右图列平衡方程 解平衡方程：得 理想构件的弹塑性弯曲失稳构件 失稳时如果截面应力超出弹性极限， 则构件进入弹塑性工作阶段，这时 应按切线模量理论进行分析 实际构件的整体稳定 实际构件与理想构件间存在着初始缺陷，缺陷主要有：初始弯曲、残余应力、初始偏心。 ⑴ 初始弯曲的影响 ⑵ 初始偏心的影响 ⑶ 残余应力的影响 前面已讲：钢构件在轧制、焊接、剪切等过程中，会在钢构件中产生内部自相平衡的残余应力，残余应力对构件的强度无影响，但会对构件的稳定承载力产生不利影响。 仅考虑残余应力的轴心受压直杆的临界应力 例[4-1] 实际轴压构件的工程计算方法 初始弯曲与初始偏心的影响规律相同，按概率理论两者同时取最大值的几率很小，工程中把初弯曲考虑为最大（杆长的千分之一）以兼并考虑初弯曲的影响；按弯曲失稳理论计算，考虑弯扭失稳的影响，同时考虑残余应力的影响，根据各类影响因素的不同将构件截面类型分为a、b、c及d四类（详见p121，表5.3、5.4）。 a类为残余应力影响较小，c类为残余应力影响较大，并有弯扭失稳影响，a、c类之间为b类，d类厚板工字钢绕弱轴。 《规范》计算公式： ③角钢绕对称轴的换算长细比P123 例［4-2] p101 应用 局部失稳并不意味着构件整体失去承载力，但是局部稳定会导致整体失稳的提前发生。 局部稳定的设计原则 　　　　总体思想为：保证构件在发生整体失稳之前，不发生局部失稳。工程中具有如下两种原则： 等稳原则：整体稳定承载力小于等于局部稳定承载力； 等强原则：将局部稳定承载力提高到整体稳定达不到的水平。 控制方法： 用限制板件的宽（高）厚比来控制