《轴向受力构》PPT课件

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1、第五章轴向受力构件(8)主要内容◆钢结构轴向受力构件特点◆实腹式轴心受力构件教学要求◆熟悉钢结构轴向受力构件特点◆了解实腹式轴心受压构件整体稳定和局部稳定分析原理◆了解实腹式轴向受力构件的刚度要求◆掌握实腹式轴心受压构件承载力计算方法3.受力构件类型三.钢结构轴向受力构件（一）钢结构轴向受力构件特点1.材料特点2.分析深入程度强度高、塑性韧性好、连续均匀、各向同性、存在初始缺陷……亚微观——点的应力状态4.截面形式实腹式轧制焊接角钢相并冷弯薄壁6.重点问题整体稳定和局部稳定5.设计三要点格构式强度、刚

2、度、稳定（二）实腹式轴心受力构件1.强度◆截面无削弱注意：单面连接单角钢等f尚须乘折减系数，详P57◆截面有削弱弹性应力状态极限应力状态●普通螺栓连接An计算方式●摩擦型螺栓连接且2.刚度4.由容许长细比控制截面的杆件，在计算其长细比时，可不考虑扭转效应。3.整体稳定◆轴心受压构件屈曲形式弯曲曲屈扭曲曲屈弯扭曲屈◆整体稳定计算公式◆弯曲屈曲●弹性屈曲对于实腹式构件，当忽略剪切变形影响时，临界力或临界应力只相差3‰左右。通过建立和求解分枝平衡状态下关于y的微分方程有：●弹塑性屈曲应力-应变曲线初始残余应

3、力柱子曲线◆轴心压杆极限承载力和多柱子曲线对于无初始弯曲的弹性和弹塑性屈曲均属于分枝屈曲，即发生屈曲时才有挠度，称为分枝点失稳，也称第一类稳定问题。对于实际存在初始弯曲缺陷的构件，则不会发生平衡形式的分枝，自始至终都处于压弯平衡中，屈曲的发生是杆件丧失承载力，这种失稳称为极值点失稳，也称第二类稳定问题。工程上大多属第二类稳定问题。以A点计算压杆稳定，称“边缘屈服准则”以B点计算压杆稳定，称“最大强度准则”1.弹性分枝屈曲2.弹塑性分枝屈曲3.有初弯缺陷边缘屈服极限状态理想直杆有初弯曲杆●轴心压杆极限承

4、载力ⅰ.试验纵向残余应力简化图ⅱ.数值积分法求弯曲稳定承载力若采用最大强度准则，同时考虑残余应力（按简化图）和初弯曲缺陷（假设为正弦曲线，矢高为），则沿横截面各点以及沿杆长方向各截面的应力-应变关系都是变数，只能借助计算机用数值方法求解。各段中点的外力平衡条件●多柱子曲线及应用我国的柱子曲线详P573附表32-1●查表确定a类——附表33-1b类——附表33-2c类——附表33-3d类——附表33-4整体稳定验算：◆扭转曲屈扭转曲屈一般发生于截面抗扭刚度较差的双轴对称薄壁型轴心受压构件。其弹性临界力

5、可在弯扭屈曲的推导中得到：●截面的剪切中心剪心形心两心重合●扭转形式ⅰ.开口薄壁构件自由扭转各截面产生相同的自由翘曲，截面上只有剪应力而无正应力。截面剪力流ⅱ.开口薄壁构件约束扭转翘曲受到约束，扭转相伴产生弯曲变形，从而产生翘曲正应力。约束扭转截面应力工字形截面的约束扭转●对剪心的极回转半径◆弯扭屈曲●在临界状态下的平衡微分方程设满足边界条件（两端铰）的解为:详李存权编著《结构稳定和稳定内力》人民交通出版社2000.3.代入平衡微分方程，并令有解此方程所得最小N即为临界力Ncr●单轴对称截面构件绕对称

6、轴屈曲的临界压力单轴对称截面当绕Y轴发生弯扭屈曲时，其中●考虑扭转效应的换算长细比令代入特征方程，有换算长细比：①单轴对称截面构件绕对称轴弯扭屈曲对于常用之双角钢组合T形和单角钢截面，将相应截面参数代入，可得简化计算公式:ⅰ.等边单角钢截面ⅱ.相并等边双角钢截面ⅲ.长肢相并不等边双角钢截面ⅳ.短肢相并不等边双角钢截面②单轴对称截面绕非对称主轴以外的任意轴屈曲应按弯扭屈曲的特征方程计算稳定性。如绕u轴弯扭屈曲，简化计算换算长细比可按下式确定为，并按b类构件确定稳定系数●单轴对称截面构件整体稳定计算◆规

7、范规定●受压构件不宜采用无任何对称轴的截面；●单面连接的单角钢轴心受压构件，当强度设计值乘折减系数（0.6+0.0015）后可不考虑弯扭效应；●槽钢用于格构式构件分肢时，计算分肢绕其对称轴之稳定计算可不考虑弯扭效应。4.局部稳定据薄板稳定理论，临界状态基本微分方程:对四边简支板，设满足边界条件的解为：◆临界应力横向屈曲为一个半波的四边简支板，n=1，代入方程求解后，可求得弹性波形屈曲临界应力:以工字形截面轴心受压构件为例，其腹板和翼缘边界条件并非为四边简支，另外，尚须考虑弹塑性屈曲问题。取嵌固系数取

8、腹板翼缘根据等稳定性准则:据规范规定：◆局部稳定验算5.设计题步骤例题.试设计一钢结构工作平台轴心受压实腹柱，柱采用焊接组合工字形截面，翼缘钢板为火焰切割边，钢材采用Q345，柱长l=3m，柱计算长度l0x=6m，l0y=3m，柱顶轴心压力设计值N=1570kN。解：①初步确定截面尺寸假定长细比x=y=50<［］=150，且t、tw均不大于16mm，则由焊接、翼缘焰切边，查附表32-1为b类截面，Q345钢，fy=345MPa，f=310MPa，②