第四章钢结构构件ppt课件.ppt

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1、第四章钢结构构件◆本章概述：本章讲述了轴心受力构件的强度、刚度、稳定计算；受弯构件的强度、刚度、稳定计算；拉弯和压弯构件的强度、刚度、稳定计算。◆学习目标：通过本章的学习、训练，学生应掌握轴心受力构件的基本计算方法；掌握受弯构件的基本计算方法；了解拉弯和压弯构件的基本计算方法。第四章钢结构构件第一节轴心受力构件第二节受弯构件第三节拉弯和压弯构件第一节轴心受力构件4.1.1概述4.1.2轴心受力构件的强度和刚度4.1.3轴心受力构件的整体稳定性4.1.4轴心受压构件的局部稳定性4.1.5轴心受压构件的柱头和柱脚4.1.1概述◆轴心受力构件包括轴心受拉构件

2、与轴心受压构件。当无节间荷载作用时，只受轴向拉力和轴向压力的作用。图4-1轴心受力构件NN结构及受力特点（1）作用在构件上的荷载是轴心压力或轴心拉力；（2）构件理想的直杆；（3）构件无初应力；（4）节点铰支。轴心受力构件的实际应用轴心受力构件分为轴心受拉构件和轴心受压构件，主要用于承重结构，它们广泛应用于桁架网架、塔架和支撑等结构中。++++++++b)截面型式图4-2轴心受力构件截面形式a)b)热轧型钢、冷弯薄壁型钢、实腹式组合、格构式组合。一般分为两类，第一类是热轧型钢截面（a）；第二类是型钢组合截面（图b）或格构式组合截面（c）。图（a）热轧型钢

3、截面图（b）型钢组合截面图（c）格构式组合截面4.1.2轴心受力构件的强度及刚度式中，N—荷载引起的轴心拉力或压力An—净截面面积f—钢材抗拉或抗压设计强度一、轴心受力构件的强度要求：净截面平均应力不超过设计强度。验算公式：轴心受力构件的极限状态承载能力极限状态轴心受拉构件只需进行强度验算轴心受压构件除强度验算还有稳定问题二、轴心受力构件的刚度轴心受力构件的刚度是以他的长细比来衡量的式中l---构件最不利方向的长细比，一般为两主轴方向长细比的较大值.lx=lox/ix，ly=loy/iylo-----相应方向的构件计算长度i-----相应方向的截面回转

4、半径[l]-----受拉或受压构件的容许长细比。一、关于稳定问题的概述(a)稳定：一理想直杆，当轴心压力小于某值时，杆件处于直杆平衡状态，这时如果由于任意偶然外力的作用而发生弯曲，当偶然外力停止作用，杆件立即回复到直杆平衡状态；(b)临界(中性平衡)：当偶然外力停止作用，杆件不恢复到直杆状态而处于微微弯曲的平衡状态。；(c)不稳定：扰动变形持续增加；4.1.3轴心受压构件的整体稳定失稳类型：弯曲屈曲，扭转屈曲，弯扭屈曲。一般钢结构中采用的截面形式（如工字形、箱形、H型、T型）只发生弯曲屈曲，只有薄壁型钢截面可能发生弯曲屈曲或弯扭屈曲，如角钢、槽钢等在杆

5、件绕截面的对称轴弯曲的同时，必然会伴随扭转变形，产生弯扭屈曲，但对于用两个角钢组成的单轴对称T形截面，它的弯扭屈曲临界力接近弯曲屈曲临界力，也可按照弯曲屈曲临界力来计算。因此，弯曲屈曲是确定轴心压杆稳定承载力的主要依据。二、理想轴心受压构件的受力性能1、理想轴心受压构件杆件本身是绝对直杆，材料均匀，各向同性；无荷载偏心，无初始应力，压力作用线与形心纵轴重合；2、整体失稳（屈曲）现象轴心压杆在截面上的平均应力低于屈服点的情况下，由于变形（可能是弯曲，也可能是扭转或弯扭）过大，处于不稳定状态而丧失承载能力。这种现象称为整体失稳。3、整体失稳（屈曲）形式弯曲

6、失稳双轴对称截面的轴压杆扭转失稳长细比不大，而板件较薄的十字形截面弯扭失稳截面无对称或单轴对称4、两类稳定问题（1）第一类稳定问题a.存在两种平衡状态直线平衡直线平衡弯曲平衡N＜Ncr○○。Ncr○○。Ncr。○○N>Ncr。○○弯曲破坏失去直线平衡直线平衡曲线平衡b.失稳前后变形状态不同特点：（2）第二类稳定问题只存在曲线平衡状态，失稳前后变形状态一样5、欧拉临界力和临界应力E－－材料的弹性模量l0－－构件的计算长度取值见表4.3I－－构件截面绕屈曲方向中和轴的惯性矩EI－－构件的抗弯刚度－－构件长细比－－截面绕屈曲方向的回转半径三、实际轴心受压构件

7、的受力性能1、实际轴心受压构件与理想构件的区别存在残余应力存在初弯曲存在初偏心2、失稳过程3、初始缺陷对构件屈曲临界力的影响四、轴心受压柱的实际承载力实际轴心受压柱不可避免地存在几何缺陷和残余应力，同时柱的材料还可能不均匀。轴心受压柱的实际承载力取决于柱的长度和初弯曲，柱的截面形状和尺寸以及残余应力的分布与峰值。压杆的压力挠度曲线4.1.4轴心受压构件的局部稳定一、概述局部失稳受压构件中板件的宽厚比较大，，当压力达到某一数值（小于临界力）时，板件不能继续维持平面平衡状态而产生凸曲现象，这种现象称为板件的局部失稳现象。危害性虽无整体失稳危险，但由于截面某

8、个板件失稳而退出工作后，将使截面有效承载部分减小，同时还使截面不对称，将促进构件整体发生破坏。