重大社2024《钢结构基础》教学课件第5章.pptx

第5章轴心受力构件

学习目标Hereyourtitle（1）了解轴心受力构件的类型和受力性能。（2）掌握轴心受力构件的强度和刚度的计算。（3）掌握轴心受力构件的整体稳定性和局部稳定性的基本概念。（4）掌握实腹式轴心受压构件整体稳定性和局部稳定性的计算方法。

学习目标Hereyourtitle（5）了解腹板有效截面的概念。（6）熟悉格构式轴心受压构件整体稳定性的计算方法。（7）了解缀件（缀条、缀板）的计算。（8）熟悉梁与柱的连接形式及柱脚的做法。

轴心受力构件的类型5.1

5.1轴心受力构件的类型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，包括轴心受拉构件和轴心受压构件。轴心受力构件在钢结构中应用广泛，如桁架、塔架、网架中的杆件（见图5-1），工业厂房及高层钢结构的支撑，操作平台和其他结构的支柱，等等。这类杆件一般都是将节点假设为铰接，若荷载作用在节点上，则所有杆件均可作为轴心拉杆或轴心压杆。

拓展阅读当构件所受外力的作用点与构件截面的形心重合时，则构件横截面产生的应力为均匀分布，这种构件称为轴心受力构件是指承受通过构件截面形心轴线的轴向力作用的构件，当这种轴向力为拉力时，称为轴心受拉构件，简称轴心拉杆；当这种轴向力为压力时，称为轴心受压构件，简称轴心压杆。轴心受力构件广泛地应用于承重钢结构，如屋架、托架、塔架、网架和网壳等各种类型的平面或空间格构式体系以及支撑系统中。支承屋盖、楼盖或工作平台的竖向受压构件通常称为柱，包括轴心受压柱。轴心受力构件

5.1轴心受力构件的类型轴心受力构件的截面形式可分为实腹式和格构式两大类，如图5-2所示。实腹式构件制作简单，与其他构件连接方便。实腹式构件常用的截面形式较多：当受力较小时，可选用热轧型钢截面[圆钢、无缝钢管、单角钢、普通工字钢、H型钢、部分T型钢等，见图5-2（a）]；受力较大的构件可选用由型钢和钢板组成的组合截面[见图5-2（b）]。轻型结构则可选用冷弯薄壁型钢截面[见图5-2（c）]。受压构件通常采用较为开展、组成板件宽而薄的截面。格构式截面[见图5-2（d）]由分肢和缀材组成，常用的有双肢、三肢、四肢截面。与实腹式截面相比，在用料相同的情况下，格构式截面惯性矩增大，容易实现两主轴方向的等稳定性，刚度提高，抗扭性能较好，节约材料，但是制作较复杂。

5.1轴心受力构件的类型

轴心受力构件的强度和刚度5.2

5.2轴心受力构件的强度和刚度5.2.1轴心受力构件的强度轴心受力构件是以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的。当构件的截面有局部孔洞削弱时，在孔洞附近会有应力集中现象，当孔壁边缘的最大应力达到屈服强度以后，应力不再增加而只产生塑性变形，截面上的应力发生重分布，最后达到均匀分布。《钢结构设计标准》（GB50017—2017）规定不论是轴心受拉构件还是轴心受压构件，其强度以净截面上最大应力达到钢材屈服点作为极限状态，因此钢结构中的强度问题均按净截面计算。除采用高强度螺栓摩擦型连接者外，轴心受力构件的截面强度应采用下列公式计算：

5.2轴心受力构件的强度和刚度5.2.1轴心受力构件的强度毛截面屈服：σ=NA≤f（5-1）净截面断裂：（5-2）式中，N为所计算截面处的拉力设计值或压力设计值；A为构件的毛截面面积；An为构件的净截面面积，当构件多个截面有孔时，取最不利截面；f为钢材抗拉强度设计值或抗压强度设计值；fu为钢材抗拉强度最小值。对轴心受压构件，孔洞有螺栓填充，不必验算净截面强度，但含有虚孔的构件需在孔心所在截面按式（5-2）计算。

5.2轴心受力构件的强度和刚度5.2.2轴心受力构件的刚度轴心受力构件的正常使用极限状态是不产生超过规定的变形，因此构件需要有一定的刚度。当构件刚度不足时，在制造、运输和安装过程中容易弯曲，在自重作用下，构件本身也会产生过大的挠度，在承受动力荷载的结构中，还会引起较大的晃动。《钢结构设计标准》（GB50017—2017）规定，对轴心受力构件，其刚度用长细比来衡量，设计时应使构件长细比不超过规定的容许长细比，即