第四章轴心受力构件ppt课件.ppt

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1、第四章轴心受力构件AxiallyloadedMembers第一节概述轴心受拉轴心受压实腹柱：型钢柱、钢板组合柱格构柱：两个单肢槽钢或工字形钢用缀条或缀板连为整体。优点：轴心受力构件的两主轴方向等稳定性，刚度大，抗扭性能好，用料较省。缀条柱：缀板柱：破坏形式：轴心受拉构件——材料强度破坏；轴心受压构件——材料强度破坏，失稳破坏。轴心受拉构件的截面设计应进行强度和刚度的计算；轴心受压构件必须进行强度、刚度、整体稳定性和局部稳定性的计算，且制作简单、便于连接、施工方便。轴心受力构件的刚度均是通过验算其长细比来保证。第二节轴心受力构件的强度和刚度

2、一、轴心受力构件的强度计算(4-1)图4-2有孔洞拉杆的截面应力分布高强度螺栓的净截面强度验算：(4-2)(4-3)(4-4)二、轴心受力构件的刚度计算保证构件不会在运输和安装过程中产生弯曲或过大的变形，不会在使用期间因自重产生明显的下挠，不会在动力荷载作用下发生较大的振动。对于轴心受压构件，刚度过小还将显著降低构件的承载力。轴心受力构件的容许长细比，是按照构件的受力性质、构件类别和荷载性质确定的。构件的容许长细比按表4-1或表4-2中采用。注：两个方向的计算长度的取值。三、索的受力性能和强度计算1、基本假定：（1）索是理想柔性的，不能受压和

3、抗弯；（2）索的材料符合虎克定律。(4-6)——安全系数。宜取2.5~3.0第三节轴心受压构件的整体稳定稳定平衡：无缺陷的轴心受压构件，当轴心压力较小时，构件只产生轴向压塑变形，保持直线平衡状态。若有外界干扰力，构件会产生微小弯曲。当压力小于临界值，干扰力消失后，构件立即恢复到原来的平衡状态。一、理想轴心受压构件的屈曲临界力随遇平衡：当压力达到临界值后，干扰力消失后，构件不能恢复到原来的直线平衡状态而转入微弯平衡状态。丧失整体稳定性：压力继续增加，弯曲变形会突然增大，从而使构件丧失了承载能力，这种想象称为理想轴心受压构件的屈曲即整体稳定性。(

4、a)弯曲屈曲(b)扭转屈曲(c)弯扭屈曲（1）弯曲屈曲：构件的截面只绕一个主轴旋转，构件的轴线由直线变为曲线；（2）扭转屈曲：各个截面均绕构件纵轴扭转；（3）弯扭屈曲：构件在发生弯曲变形的同时伴有扭转变形。轴心受压构件究竟以什么样的形式屈曲，主要取决于截面的形式和尺寸，构件的长度和构件端部的连接条件。双轴对称截面的理想轴心压杆，只发生弯曲屈曲和扭转屈曲两种形式的屈曲形式，而单轴对称截面的理想轴心压杆将发生弯曲屈曲、扭转屈曲和弯扭屈曲三种形式的屈曲形式1、弯曲屈曲的临界力欧拉临界力：要求临界应力不超过材料的比例极限。当杆件的临界应力超过了材料

5、的比例极限，进入弹塑性阶段后，采用双模量理论和切线模量理论计算弹塑性临界力。(4-12)切线模量理论假设：（1）当轴心压力达到临界压力时，杆件任保持顺直，但微弯时轴力增加了（2）虽然很小，但所增加的平均压应力恰好等于截面凸侧所产生的弯曲拉应力。截面上的应变和应力都是增加的弯曲屈曲弯扭屈曲扭转屈曲P117，4—14P117，4—14——为扭转屈曲临界应力与欧拉临界应力相等得到的换算长细比。由P119，4—23计算；——为完全弹性的弯扭临界应力与欧拉临界应力相等得到的换算长细比。由P121，4—28计算；二、初始缺陷对轴心受压构件承载力的影响残余

6、应力、初弯曲、荷载初偏心等因素的影响(a)热轧H型钢(b)钢板的纵向残余应力(c)焊接H型钢，板为轧制或剪切边(d)焊接H型钢，板为焰切边1、残余应力的影响残余应力对轴心受压短柱平均应力–应变曲线的影响(c)应力–应变曲线(a)工字形截面(b)应力变化规律若，构件处于弹性阶段，可采用欧拉公式计算其临界力与临界应力。若，构件处于弹塑性阶段相应的临界应力为：残余应力的不利影响对弱轴屈曲要比对强轴屈曲严重得多2、初弯曲的影响初弯曲的影响具有一下特点：（1）具有初弯曲的压杆，压力一开始作用，杆件就产生挠度，并随着荷载的增加而增加，开始挠度增加慢，随后

7、迅速增长，当压力接近于临界压力时，中点挠度趋于无限大；（2）压杆的初挠度越大，相同压力情况下，杆的挠度越大；（3）初弯曲即使很小，轴心受力构件的承载力总低于欧拉临界力。3、初偏心的影响初偏心与初弯曲的影响类似。三、实际轴心受力构件的极限承载力和多柱子曲线柱子曲线：压杆失稳时的临界应力与长细比之间的关系。钢结构的柱子曲线按最大强度理论确定。柱子曲线（）四、轴心受压构件的整体稳定的计算轴心受压构件总是存在各种初始缺陷，如初偏心、初弯曲、残余应力等。《规范》对轴心受压构件的整体稳定计算式：P1304—39：根据截面的分类和构件的长细比，按附录4中

8、附表4—1~4—4查出。构件长细比的计算：（1）截面为双轴对称或极对称的构件：（2）截面为单轴对称的构件：考虑扭转效应的影响，绕对称轴的长细比应采用换算长细比。换算