浅议建筑力学课程压杆稳定教学研究

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1、浅议建筑力学课程压杆稳定教学研究摘要：建筑力学对工程实践起着重要的指导作用，其中压杆稳定又是压杆课程教学的主要问题，也是教学的重点，本文探讨建筑力学课压杆稳定的教学分析。关键词：建筑力学压杆稳定临界力长细比教学分析建筑力学是建筑施工与管理专业的一门基础专业课，它是后续课程建筑结构、地基基础和施工技术等课程的基础。对于建筑专业的学生来讲必须要掌握一定的力学基础知识，以便将来在工地现场能够理解图样内容，胜任工地施工员的工作。学生学习力学要注重多做练习，多去工地现场实习，这样会对总结力学规律、掌握解题技巧起到事半功

2、倍的作用。为此，笔者就建筑力学课程中的压杆稳定教学，谈谈几点教学分析的方法。一、对压杆稳定性的分析压杆，简单地讲就是承受轴向压力的杆件，工程上最常见的受压杆件就是柱，对于某些细长柱来讲，控制它的安全性是稳定条件而不是强度条件，那么什么是稳定呢？压杆在轴向压力作用下保持其原有的直线平衡状态，即使在受到干扰使其稍微偏离它原来的平衡位置时，而当这种干扰消除后，它会很快回到其原来的位置，这就是稳定。压杆由稳定平衡变为不稳定平衡，我们把它称为失稳。如果柱一旦失稳，虽然没有迗到强度极限，但我们就认为它失去安全性，就不能将

3、它作为安全构件使用了。那么柱的失稳又与那些方面有关呢？首先，我们举例说明：在农村，麦子成熟的时候，沉甸甸的麦穗挂在枝头，一阵大风吹过来，我们发现凡是麦秆粗的麦穗直直挂在那里，而麦秆细的会倒伏下去失去稳定性，可见杆件的稳定是与它的截面大小有关系的。还有在空旷的地方竖立的细长电线杆我们会用钢丝绳把它拉住，这也是为了防止它失稳倒伏。举重运动员的身材一般大都是又矮又胖的等等。而对于工程实践中的柱杆件来讲，在同等条件下，（截面相同、配筋相同、材料相同）长柱的承载力比短柱承载力小。这是由于它的长细比较大，它就会先于短柱而

4、破坏，就会发生失稳破坏。二、如何控制压杆的稳定性1.引入临界力Fpcr压杆失稳与所受的轴向压力的大小有关，设压杆由稳定变为不稳定的临界状态时所承受的轴向压力为临界力，用符号Fpcr表示。当材料处于弹性阶段时，细长压杆的临界力可用欧拉公式计算。公式表明，压杆临界力与杆件的长度、截面形状及大小、杆件的材料以及杆件两端的支承情况等有关。杆件长度越长，临界力越小。惯性矩越大，临界力越大。杆件两端支撑越牢固，临界力越大。而临界力的大小反映压杆稳定性的高低，简单地讲，当压杆轴向压力小于临界力时，压杆是稳定的；当轴向压力等

5、于或大于临界力时，压杆是不稳定的。2.引入长细比（柔度）入压杆的柔度X综合反映了杆件的长度、两端约束的条件，杆件截面尺寸和截面形状对临界力的影响。入越大，临界力越小，也是影响压杆稳定的重要因素。稳定性是要求构件应具有保持原有平衡状态的能力，在荷载作用下不致于突然丧失稳定。由于失稳破坏没有预兆且具有较大的安全隐患，所以在工程中我们事先要采取措施来避免它，通过控制临界力来控制杆件的稳定性。三、应该采取哪些措施提高压杆的稳定性提高压杆稳定性就是提高压杆的临界力，采取的方法有以下几方面。1.减小长细比（柔度）入对于一

6、定材料制成的压杆，其柔度越小，稳定性越好。为了减小柔度，可采取如下一些措施。（1）选择比较合理的截面形状使各个方向的惯性矩相同。在截面积一定的情况下，要尽量增大惯性矩。尽量使截面材料的分布远离中性轴。例如，采用空心截面或组合空心截面代替实心截面，就像工地上的施工井架一般都做成格沟式，而不是实腹式的。当压杆在各个弯曲平面内的支承情况相同时，应尽量采用圆形、方形截面。这是为了避免在最小刚度平面内先发生失稳，让它尽量使各个方向的惯性矩都相同，保证各个方向的稳定性一样。若压杆的两个弯曲平面支承情况不同时，要与相应的支

7、承情况相对应，则需采用两个惯性矩方向不同的截面。(2)改善压杆两端的支承条件。当压杆两端支承越牢时，柔度就小，临界力就越大，这样可以提高压杆的稳定(3)减小压杆的长度。试验表明，轴向压杆临界力的大小与杆长平方成反比，那么杆件长度的缩小可以提高临界力，即提高抵抗失稳的能力。另外，我们还可以在必要时，在细长杆中间加支撑。2.压杆的材料选择在以上条件相同的情况下，压杆尽量选择高弹性模量的材料，这样在一定程度上可以提高压杆的稳定性，例如钢杆的临界力大于铜、铁、木杆的临界力。但我们应注意它的适用条件。总之，建筑力学中的

8、压杆稳定是教学中的重要内容，应作为学生学习的重点。(作者单位：江苏省镇江技师学院)