构件承载能力稳定性.pptx

1; 构件都是由一些板件组成的，一般板件的厚度与板的宽度相比较小，当板件发生局部失稳后，虽然构件还可能继续维持整体的平衡状态，但由于部分板件屈曲后退出工作，减少了构件有效截面，会加速构件整体失稳而丧失承载能力，因此有必要考虑构件局部失稳。;(1)、单向均匀受压薄板弹性屈曲应力;式中 w ? 板件屈曲以后任一点的挠度； Nx ? 单位宽度板所承受的压力； ;式中 a、b ? 受压方向板的长度和板的宽度； m、n ? 板屈曲后纵向和横向的半波数。 ; 由于临界??载是微弯状态的最小荷载，即n=1（y方向为一个半波）时所取得的Nx为临界荷载：;同时可以得到板的弹性屈曲应力为：; 对于其他支承条件的单向均匀受压薄板，可采用相同的方法求得K值，如下：; 单向均匀受压薄板弹性阶段的临界力及临界应力的计算公式统一表达为：; 2、单向均匀受压薄板弹塑性屈曲应力 板件进入弹塑性状态后，在受力方向的变形遵循切线模量规律，而垂直受力方向则保持弹性，因此板件属于正交异性板。其屈曲应力可用下式表达：;（二） 轴心受压构件的局部稳定的验算 ; 对于普通钢结构，板件宽厚比的规定是基于局部屈曲不先于整体屈曲考虑的，根据板件的临界应力和构件的临界应力相等的原则即可确定板件的宽厚比。; 经分析并简化可得到板件的宽厚比(以工字形截面为例)：;为了便于应用，采用下列简单的直线关系;2. 工字形截面腹板高厚比b/t 腹板可视为四边支承板，屈曲系数K=4。当腹板发生屈曲时，翼缘板作为腹板纵向边的支承，对腹板起一定的弹性嵌固作用，这种嵌固作用可以提高腹板的临界应力。根据试验，可取弹性约束系数，仍由式(4.54)，经简化后得到腹板高厚比h0/tw的限值公式; 其他截面构件的板件宽厚比限值的确定方法类似，具体公式可见下表:;（三）、轴压构件的局部稳定不满足时的解决措施 1、增加板件厚度；;第17页/共69页;第18页/共69页;第19页/共69页;3、对于H形、工字形和箱形截面腹板高厚比不满足以上规定时，也可以设纵向加劲肋来加强腹板。 纵向加劲肋与翼缘间的腹板，应满足高厚比限值。 纵向加劲肋宜在腹板两侧成对配置，其一侧的外伸宽度不应小于10tw，厚度不应小于w。; 受弯构件的板件稳定;在钢梁设计中可以采用两种方法处理局部失稳问题： 1.对普通钢梁构件，按普钢规范设计，可通过设置加劲肋、限制板件宽厚比的方法，保证板件不发生局部失稳。对于非承受疲劳荷载的梁可利用腹板屈曲后强度； 2.对冷弯薄壁型钢构件当超过板件宽厚比限制时，只考虑一部分宽度有效，采用有效宽度的概念按《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018计算。 3.对于型钢梁，其板件宽厚比较小，都能满足局部稳定要求，不需要计算。此处主要介绍钢板组合梁（也称板梁）的局部稳定问题。;1. 翼缘板的局部稳定;由 条件，得：;翼缘应变发展的程度不同，对其宽厚比的要求随之而异。 ;当超静定梁采用 塑性设计方法，应满足：;三、腹板的局部稳定;为了提高梁腹板的局部屈曲荷载，常采用设置加劲肋的构造措施;2. 腹板在不同受力状态下的临界应力;对于四边简支单向非均匀受压薄板，弹性屈曲时，由小挠度理论，可得其平衡微分方程:;K的取值与α0有关， 见公式: 对纯弯曲（如梁的腹板），α0=2，; 实际上，梁腹板和受拉翼缘相连接的边缘转动受到很大约束。受压翼缘对腹板的约束作用则除与受压冀缘本身的刚度有关外，还和是否连有能阻止它扭转的构件有关。当连有刚性铺板或焊有钢轨时，上翼缘不能扭转，腹板上边缘近于固定;无刚性构件连接时则介于固定和铰支之间。 翼缘对腹板的约束作用由嵌固系数来考虑，亦即把四边简支板的临界应力乘以χ.国标GB50017对冀缘扭转受到约束和未受约束两种情况分别取和，前者相当于上下两边固定，临界应力由上式给出;后者则为:;提高临界应力的有效办法：设纵向加劲肋。; 对于腹板不设纵向加劲肋时，若保证其弯曲应力下的局部稳定应使：;腹板不会发生弯曲屈曲，否则在受压区设设纵向加劲肋。;引入通用高厚比　　　　　;;;二、腹板的纯剪屈曲;纯剪屈曲;不考虑发展塑性，求解上式得弹性阶段临界应力：;对于四边简支板，屈曲 系数K可以近似取用:;引入通用高厚比　　　　　;第44页/共69页;第45页/共69页;仅受剪应力作用的腹板就不会由于剪切屈曲而破坏,否则应设横向加劲肋。 ;3） 在横向压力作用下临界应力为：;若在局部压应力下不发生局部失稳，应满足：;规范也给