轴心受力构件.ppt

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1、第4章轴心受力构件本章内容4.1轴心受力构件的类型和应用4.2轴心受力构件的强度与刚度计算4.3轴心受压构件的整体稳定计算4.4轴心受压构件的局部稳定计算4.5轴心受压构件的设计(1)掌握轴心受力构件强度和刚度的设计准则和计算方法；(2)了解轴心受力构件弯曲屈曲、扭转屈曲和弯扭屈曲的产生条件和弯曲屈曲临界力的确定方法；(3)掌握轴心受力构件整体稳定的设计原理、计算方法和影响轴心受压构件整体稳定的因素；(4)掌握实腹式轴心受压构件的设计方法和保证局部稳定的限制措施；(5)了解格构柱的截面设计方法和

2、缀件的计算；大纲要求第四章轴心受力构件4.1概述图轴心受力构件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；（3）构件无初应力；（4）节点铰支。轴心受力构件只承受通过其截面形心的轴向力，分轴心受拉与轴心受压两种情况。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.网架实腹式截面热轧型钢冷弯薄壁型钢组合截面3.截面型式格构式截面:由两个或多个型钢肢件通过缀材连接而成。轴心受拉构件轴心受压构件强度（承载能

3、力极限状态）刚度（正常使用极限状态）强度刚度（正常使用极限状态）稳定（承载能力极限状态）1、概念：二力杆力沿轴线方向约束：两端铰接2、分类4.2.1强度计算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(压)强度设计值轴心受压构件，当截面无削弱时，强度不必计算。4.2轴心受力构件强度和刚度4.2.2刚度计算：保证构件在运输、安装、使用时不产生过大变形1、受拉构件。2、受压构件。1）双轴对称截面2）单轴对称截面绕非对称轴：绕对称轴：采用换算长细比，对于单角钢和双角钢截面可采用简化公

4、式。轴心受压构件受外力作用后，当截面上的平均应力还远低于钢材的屈服点时，常由于其内力和外力间不能保持平衡的稳定性，些微扰动即促使构件产生很大的弯曲变形、或扭转变形或又弯又扭而丧失承载能力，这现象就称为丧失整体稳定性，或称屈曲。4.3实腹式轴心受压构件的整体稳定强度破坏：应力超过设计强度；应力针对某个截面稳定问题：达到某荷载值时变形将急剧增加，过渡到不稳定的状态；变形针对整个结构。提高稳定性措施：增大截面惯性距，增强约束，减小计算长度；轴压构件三种屈曲形态：弯曲屈曲扭转屈曲弯扭屈曲一、理想构件弹性弯

5、曲失稳根据右图列平衡方程解平衡方程：得理想条件：（1）绝对直杆、材料均质、无荷载偏心、无初始应力、完全弹性；（2）不考虑剪力对临界力的影响作用4.3.2理想轴心受压构件的整体稳定二、考虑剪力影响后构件的弹性弯曲失稳总变形总曲率：弯距曲率＋剪力产生的附加曲率剪力曲率：总曲率：式中：表示单位剪力引起的剪切角：绕实轴：绕虚轴：1、残余应力的影响产生原因；影响:分布规律：1）短柱试验法：2）应力释放法：将短柱锯割成条以释放应力，然后测量每条在应力释放后前长度以确定应变；4.3.3构件缺陷对轴心受压构件的整

6、体稳定承载力的影响几何缺陷：初始弯曲＋初始偏心力学缺陷：残余应力残余应力对压杆临界荷载的影响图4.7残余应力对短柱段的影响对x-x轴屈曲时:对y-y轴屈曲时:残余应力对弱轴的影响比对强轴严重得多!（1）当N趋于NE时，挠度无穷大；（2）不管初弯曲多小，承载力总是小于NE（3）初弯曲越大，最终挠度也越大；2、初始弯曲的影响截面屈服：取v0为L/1000，令0=v0/(W/A)=v0/＝i/1000，式中0－相对初弯曲；=W/A－截面的核心距；（1）杆件愈细长，值大N值小，初弯曲不利影响

7、愈大；（2）不同截面形式的比值i/是不同的。i/值愈大，则截面边缘纤维愈早屈服，初弯曲的不利影响也愈大。3、初始偏心的影响杆轴的挠曲线为：杆中央的最大挠度为：（1）当N趋于NE时，挠度无穷大；（2）初偏心越大，最终挠度也越大；（3）初偏心对短杆影响比较明显，而初弯曲对中长杆影响比较明显；4、杆端约束对轴心受压构件整体稳定性的影响杆件临界力：－计算长度系数12种不同截面尺寸，不同残余应力和分布以及不同钢材牌号轴心压构件曲线。轴心受压构件的柱子曲线分布在一个相当宽的带状范围内，用单一柱子曲线，即

8、用一个变量（长细比）来反映显然是不够合理的。现在已有不少国家包括我国在内已经采用多条柱子曲线。1、压杆曲线的确定4.3.4轴心受压构件的整体稳定计算2、我国规范的整体稳定计算缺陷：初始弯曲＋残余应力；五个假定：截面分类：abcd（不同截面类型、屈曲方向和不同加工方法）a类：轧制圆管和宽高比小于0.8且绕强轴屈曲的轧制工字钢；残余应力影响较小；c类：翼缘为轧制边或剪切边的绕弱轴屈曲的焊接工字形截面和T字形截面；残余应力影响较大，并有弯扭失稳影响；b类：大量截面介于a与c两类之间，属于