轴心受力构件

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1、第四章轴心受力构件§4.1轴心受力构件特点及截面形式一．轴心受力构件的特点轴心受拉轴心受压桁架拉杆、网架、塔架（二力杆）、工作平台柱、各种结构柱。轴心受力构件应满足两个极限状态：第一极限状态包括∶强度、稳定。第二极限状态包括∶刚度4.1轴心受力构件特点及截面形式第四章轴心受力构件二．轴心受力构件的截面形式实腹式构件：热轧型钢截面实腹式组合截面格构式构件4.1轴心受力构件特点及截面形式第四章轴心受力构件除有孔洞削弱的杆件外，轴压构件主要由稳定控制，因此应尽量使截面开展，增大。4.1轴心受力构件特点及截面形式第四章轴心受力构件§4.2轴心受力构件的强度和刚度N——轴心压力或拉力；An——净截

2、面面积；f——钢材的抗拉强度设计值。对于磨擦型高强螺栓存在孔前传力，因此应单独考虑其截面内力。假定：每个螺栓所压的面积相等，由于磨擦型螺栓是靠摩擦传力的，在最薄弱的截面处，孔前传走一半荷载。一、强度第四章轴心受力构件因此，该截面上的受力为：n1——第一排螺栓数；n——一侧螺栓总数。4.2轴心受力构件的强度和刚度第四章轴心受力构件同时还应验算构件无削弱处的强度：An——构件的净截面（无削弱处）并且应验算高强螺栓的强度。则4.2轴心受力构件的强度和刚度第四章轴心受力构件长细比λl0——计算长度，——回转半径由于截面及支承条件不同，分λx，λy二、刚度4.2轴心受力构件的强度和刚度第四章轴心受

3、力构件压杆：=150、200拉杆：动荷：=250静荷载或间接动荷：=200~400张紧的园杆：不限要保证运输和使用过程中不要由于自重产生过大变形及过大的振动。4.2轴心受力构件的强度和刚度第四章轴心受力构件§4.3轴心压杆的整体稳定稳定分整体稳定和局部稳定第四章轴心受力构件轴心受力构件受外力作用后．当截面上的平均应力还远低于钢材的屈服点时，一些微扰动即促使构件产生根大的弯曲变形、或扭转变形或又弯又翅而丧失承载能力，这现象就称为丧失整体稳定性，或称屈曲。钢结构构件的截面大都轻而薄，而其长度则又往往校长，因而轴心压杆的破坏常是由失去整体稳定性所控制。4.3轴心压杆的整体稳定

4、第四章轴心受力构件稳定分为两种∶第一类稳定——由直杆平衡转为微微弯曲的平衡，变形（挠度）从无到有——平衡分枝现象。（平衡分岔失稳）第二类稳定——由于初始缺陷，压杆一开始便为偏心受力（压弯杆件），因此无平衡分枝现象，变形从小到大，直到失稳破坏为止。（极值点失稳）4.3.1理想轴心压杆的临界力临界力：屈曲时的最大压力。理想压杆：等截面形心在一条直线上（没有初弯曲）、荷载绝对作用在截面形心（没有初偏心）、没有初始应力（残余应力）。4.3轴心压杆的整体稳定第四章轴心受力构件弯曲屈曲对称平面内失稳扭转屈曲十字截面弯扭屈曲非对称平面内失稳轴心受力构件由于截面形式不同，可能有三种不同的屈曲形式而丧失稳

5、定。4.3轴心压杆的整体稳定4.3.1理想轴心压杆的临界力第四章轴心受力构件4.3.1理想轴心压杆的临界力4.3轴心压杆的整体稳定第四章轴心受力构件一．弯曲屈曲基本假定：理想直杆。轴心受力，保向力（作用力方向不变）。屈曲时变形很小，忽略杆长变化。屈曲时截面保持平面，屈曲轴线为正弦半波。4.3.1理想轴心压杆的临界力4.3轴心压杆的整体稳定第四章轴心受力构件1．弹性屈曲不考虑剪切变形时两端铰接构件考虑剪切变形时轴心受压构件发生弯曲时，截面中将引起弯矩M和剪力V，设任一点由弯矩产生变形为y1，由剪力产生变形为y2，则总变形为y=y1+y2。β为与截面形状有关的系数。代入边界条件x＝0和x＝l

6、时，y=0，满足上式的最小k值通常对于实腹式截面，γ1很小，故可以忽略不计，则式变为：当时，上式成立。0.50.71.01.02.02.0计算长度l0=l4.3轴心压杆的整体稳定4.3.1理想轴心压杆的临界力第四章轴心受力构件2．弹塑性屈曲Et——切线模量弹塑性界限长细比：切线模量理论双模量理论Er——折算模量由于支承条件及截面形式不同、绕不同轴的杆件屈曲临界力是不同的，即，不经济，因此应使它们相近，实际上，若达到λx＝λy，就基本上达到了等稳定。3．等稳定的概念4.3轴心压杆的整体稳定4.3.1理想轴心压杆的临界力第四章轴心受力构件二．扭转弹性屈曲十字型截面会产生扭转屈曲。ED纤维

7、发生的倾角为i0——截面对剪心的极回转半径。E点处的微压力在微截面上的横向剪力横向剪力对剪切中心取矩，则全截面的扭矩lw——扭转屈曲的计算长度，对两端铰接端部截面可自由翘曲或两端嵌固端部截面翘曲完全受到约束的构件，lw＝loy。其中：——截面扭转常数——翼缘板的惯性矩——扇形惯性矩（弯曲扭转常数）——扭转屈曲的换算长细比代入边界条件z=0时，φ=0(杆端夹支)，φ′′=0(杆端自由翘曲)，满足上式的最小值：对常用的十字形双轴对称截面