轴心受力构件课件.ppt

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1、第四章轴心受力构件第一节概述图4.1轴心受力构件在工程中的应用(a)桁架；(b)塔架；(c)网架轴心受力构件：节点为铰接，无节间荷载作用时，只承受轴向力（拉力、压力）的作用。NNNN(a)轴心受压构件(b)轴心受拉构件实腹式构件的常用截面形式轴心受力构件常用截面形式：实腹式和格构式。截面特点：①截面直接由单个型钢、型钢或钢板的组成；②由型钢组成，主轴大多过腹板。图4.4格构式构件常用截面形式格构式构件的常用截面形式截面特点：①截面由两个、多个型钢或型钢肢件由缀条（板）组成；②型钢通过缀材连接，主轴中空。格构式构件缀材布置——缀

2、条、缀板图4.6格构式构件的缀材布置(a)缀条柱；(b)缀板柱轴心受力构件设计原则，必须满足：承载能力极限状态（第一）和正常使用极限状态（第二）的要求承载能力极限状态：受拉构件：以强度控制受压构件：同时满足强度和稳定要求正常使用极限状态：保证构件的刚度：限制其长细比受拉构件：验算强度、刚度；受压构件：验算强度、刚度、稳定。第二节轴心受力构件的强度和刚度f—钢材强度设计值，；An—构件净截面面积强度计算图4.7有孔洞拉杆的截面应力分布(a)弹性状态应力；(b)极限状态应力当截面构件由局部削弱，易出现应力集中。当最大应力达到材料的

3、屈服强度后，发生塑性变形而不增加应力，使得应力重新分配，最后达到均匀分布。An取Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ截面的较小面积计算(a并列)(b错列)(c)(d)a、普通螺栓连接的构件孔前传力单螺栓受力N/n第一排受力；假定孔前摩擦传走力:孔后:b、摩擦型高强螺栓连接的构件n1:计算危险截面上的螺栓数。n:连接一侧螺栓数；Nnn1Nnn121Nnn121NN①摩擦型高强螺栓净截面强度：②摩擦型高强螺栓毛截面强度：计算截面上的力为：验算有空洞处验算无空洞处区别：受力大小不同，截面面积不同。NN①②c、高强度螺栓承压型连接与普通螺栓的计算比较相同点

4、：净截面验算与的净截面验算完全相同不同点：钢材设计强度不同l0—构件计算长度i--截面的回转半径（惯性半径）λ—构件的实际长细比刚度计算即轴心受力构件不得过分柔细，必须具有一定刚度，而保证不得由过度变形。各值取定：各型钢的i值可查附录7[λ]可查表4.1、4.2及规范。计算长度：l0=μl，μ取值见规范及表格。长细比太大的不利影响：①在运输和安装过程中产生弯曲或过大的变形；②使用期间因其自重而明显下挠；③在动力荷载作用下发生较大的振动；④压杆的长细比过大时，还使得构件的极限承载力显著降低，同时，初弯曲和自重产生的挠度也将对构件

5、的整体稳定带来不利影响。例某吊车的厂房屋架的双角钢(间距10)拉杆，截面为2L100×10，角钢上有交错排列的普通螺栓孔，孔径d=20mm。试计算此拉杆所能承受的最大拉力及容许达到的最大计算长度。钢材为Q235钢。(c)轴心拉杆的设计查得2L100×10,2/215mmNf=ii==yx4.52cm.3.05cm,A=2×19.26cm2AnⅡ=2×(1926-20×10)=3452mm2AnI=2×(2×45+402+1002-2×20)×10=3154mm2N=AnIf=3154×215=677250N=678kNlox=

6、[λ]·ix=350×30.5=10675mm[]350=lloy=[λ]·iy=350×45.2=15820mm解：第三节稳定计算失稳在荷载作用下，钢结构的外力和内力必须保持平衡。但平衡状态有稳定和不稳定之分，当为不稳定平衡时，轻微扰动将使结构或其组成构件产生很大的变形而最后丧失承载能力，这种现象就称为结构失去稳定性。失稳前构件发生弯曲、扭转现象。失稳包括整体失稳和局部失稳。近年来，由于结构形式的发展及高强度材料的研发、应用，使构件趋于轻型、薄壁，易出现失稳现象。理想轴心压杆：假定杆件完全挺直、荷载沿杆件形心轴作用,杆件在受

7、荷之前无初始应力、初弯曲和初偏心,截面沿杆件是均匀的。此种杆件失稳,称为发生屈曲，有弯曲屈曲、扭转屈曲、弯扭屈曲三种形式。整体稳定的临界应力屈曲准则整体稳定的计算影响整体稳定的因素有多种而相互影响。轴心压杆的稳定临界应力方法主要有屈曲准则、边缘屈服准则、最大强度准则、经验公式。屈曲形式:①弯曲屈曲：只发生弯曲变形,截面绕一个主轴旋转；②扭转屈曲：绕纵轴扭转；③弯扭屈曲：同时发生弯曲变形也有扭转变形。欧拉临界应力a）理想轴心压杆弹性弯曲屈曲临界应力NE—欧拉公式λ——杆件长细比，λ=l/i；i——截面对应于屈曲的回转半径，i=I

8、/A。欧拉临界力弹性范围内E为常量,因此σcr不超过材料的比例极限fp或长细比屈曲准则当,，压杆进入弹塑性阶段。采用切线模量理论计算。Et：切线摸量b)理想压杆的弹塑性弯曲屈曲临界应力弹性阶段以欧拉临界力为基础，弹塑性以切线模量临界力为基础。fpE实际轴心受压构件存在初始缺陷