钢结构上第四章轴心受力构

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1、钢结构主讲：陈建锋1、了解“轴心受力构件”的应用和截面形式；2、掌握轴心受拉构件设计计算；3、了解“轴心受压构件”稳定理论的基本概念和分析方法；4、掌握现行规范关于“轴心受压构件”设计计算方法，重点及难点是构件的整体稳定和局部稳定；5、掌握格构式轴心受压构件设计方法。大纲要求第四章轴心受力构件图4-1轴心受力构件NN1.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；4.1概述主要用于承重结构，如：桁架、网架、塔架和支撑结构等。++++++++b)2.应用3.塔架1.桁架2.网架图4-2轴心受力构件截面形式a)b)热

2、轧型钢、冷弯薄壁型钢、实腹式组合、格构式组合。3.截面型式截面可分为：实腹式和格构式两大类。实腹式截面实腹式又分型钢截面（包括普通型钢与薄壁型钢），组合截面（钢板组合与型钢组合截面）格构式截面截面由两个或多个型钢肢件通过缀材连接而成。格构式截面又分缀条式截面与缀板式截面实腹式轴压柱与格构式轴压柱4.2轴心受力构件的强度及刚度一、强度计算（承载能力极限状态）N—轴心拉力或压力设计值；An—构件的净截面面积；f—钢材的抗拉强度设计值。轴心受压构件，当截面无削弱时，强度不必计算。轴心受力构件轴心受拉构件轴心受压构件强度（承载能力极限状态）刚度（正常使用极限

3、状态）强度刚度（正常使用极限状态）稳定（承载能力极限状态）二、轴心受力构件的刚度（正常使用极限状态）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lo=μl，μ为计算长度系数，取值如下表i-----相应方向的截面回转半径[l]-----受拉或受压构件的容许长细比。保证构件在运输、安装、使用时不会产生过大变形。一、关于稳定问题的概述(a)稳定：扰动变形可以恢复；(b)临界(中性平衡)：维持扰动状态；(c)不稳定：扰动变

4、形持续增加；4.3实腹式轴心受压构件的整体稳定所谓的稳定是指结构或构件受载变形后，所处平衡状态的属性。如上图，稳定分稳定平衡、随遇平衡、不稳定平衡。结构或构件失稳实际上为从稳定平衡状态经过临界平衡状态，进入不稳定状态，临界状态的荷载即为结构或构件的稳定极限荷载，构件必须工作在临界荷载之前。稳定问题为钢结构的重点问题，所有钢结构构件均件均存在稳定问题，稳定问题分构件的整体稳定和局部稳定。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，完全弹性；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

5、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）形式弯曲失稳--只有弯曲变形，截面只绕一个主轴旋转，杆纵轴由直线变为曲线，是双轴对称截面常见的失稳形式；扭转失稳--只有扭转变形，失稳时除杆件的支撑端外，各截面均绕纵轴扭转；弯扭失稳—弯曲变形的同时伴随有扭转变形。动画单对称截面绕对称轴（或不对称截面）弯曲失稳时，由于截面形心（内力作用点）与剪心（截面的扭转中心）不重合，截面内的内力分量相对于剪心有偏心产生扭矩，导致扭转变形。扭转失稳承载力低

6、于弯曲失稳承载力。只有类似于十字型截面扭转失稳承载力小于弯曲失稳承载力。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根据左图列平衡方程解平衡方程：得E－－材料的弹性模量－－构件的计算长度I－－构件截面绕屈曲方向中和轴的惯性矩EI－－构件的抗弯刚度－－截面绕屈曲方向的回转半径－－构件长细比三、实际轴心受压构件的受力

7、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N。○○y02、失稳过程第二类稳定问题3、初始缺陷对构件屈曲临界力的影响初始缺陷的存在，降低了构件屈曲临界临界力，会对构件的稳定承载力产生不利影响。。残余应力对弱轴的影响要大于对强轴的影响。初始弯曲与初始偏心的影响规律相同，按概率理论两者同时取最大值的几率很小，工程中把初弯曲考虑为最大（杆长的千分之一）以兼并考虑初弯曲的影响；按弯曲失稳理论计算，考虑弯扭失稳的影响，同时考虑残余应力的影响，根据各类影响因素的不同将构件截面类型分为a、b、c及d四类（详见p81，图4.15及p82，

8、表4.3）。a类为残余应力影响较小，c类为残余应力影响较大，并有弯扭失稳影响，a、c类之间为b类，d类厚板工