第五章+轴向受力构件_钢结构ppt课件.ppt

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1、结构设计原理第五章轴向受力构件5.4钢结构轴向受力构件1.轴向受力构件的设计要求承载能力极限状态：强度和稳定轴心受拉：强度轴心受压：强度和稳定除较短的构件和开孔削弱大的构件，通常由稳定控制5.4.1轴心受力构件的强度和刚度正常使用极限状态：刚度要求保证构件不产生过度的变形，用长细比控制强度要求、稳定要求、刚度要求除摩擦型高强度螺栓连接处外的强度计算式2.轴心受力构件的强度计算弹性状态应力极限状态应力孔洞截面处产生应力集中塑性变形发展应力重分布NN摩擦型高强度螺栓连接处净截面处的传力为净截面处的强度公式为同时毛截面处还应满足

2、由于摩擦阻力存在，一部分荷载已由孔前接触面传递孔前传递的力N回忆摩擦型高强度螺栓的破坏过程n1：计算截面螺栓数目n：节点一侧螺栓总数3.刚度要求长细比过大产生的不利影响：在运输和安装过程中产生弯曲或过大的变形使用期间因其自重而屈曲在动力荷载作用下发生较大的振动压杆的长细比过大时，还将使构件的承载力降低过多。长细比限值计算中，分别考虑截面绕两个主轴的长细比受拉构件的容许长细比项次构件名称承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构直接承受动力荷载结构一般建筑结构有重级工作制吊车厂房1桁架的杆件3502502502吊车梁或吊车桁架以下的柱间

3、支撑300200-2其他拉杆、支撑、系杆（张紧的圆钢除外）400350-受压构件的容许长细比项次构件名称容许长细比1柱、桁架和天窗架中的杆件150柱的缀条、吊车梁吊车桁架以下的柱间支撑2支撑（吊车梁吊车桁架以下的柱间支撑除外)200用以减少受压构件长细比的杆间例题某中级工作制吊车的厂房屋架的下弦拉杆，有双角钢组成，型号为L100×10，布置有交错排列的普通螺栓连接，螺栓空直径d0＝20mm。已知轴心拉力设计值N＝620kN，计算长度l0x=3000mm,l0y=7800。材料为Q235钢，试验算该杆件的强度和刚度。I-I截面II

4、-II截面II-II截面为威胁截面1）强度验算2）刚度验算查表得：ix=30.5mm验算长细比理想压杆的整体失稳理想压杆的临界力（弹性屈曲）弹塑性屈曲影响实际压杆稳定承载力的因素整体稳定计算公式整体稳定计算时的长细比5.4.2实腹式轴心受压构件的整体稳定稳定计算比较强度计算更复杂，因为涉及到弹塑性、大变形等问题，为二阶分析，一般只能数值求解。目前学术上还在继续研究。理想轴心压杆：杆件完全挺直、荷载沿杆件形心轴作用，杆件在受荷之前没有初始应力，也没有初弯曲和初偏心等缺陷，截面沿杆件是均匀的。1.理想轴心压杆的整体失稳弯曲屈曲扭转屈

5、曲弯扭屈曲整体失稳的形式NNNNvфNvфN1.理想轴心压杆的整体失稳弯曲屈曲扭转屈曲弯扭屈曲整体失稳的形式NNNNvфNNvф理想轴心压杆：杆件完全挺直、荷载沿杆件形心轴作用，杆件在受荷之前没有初始应力，也没有初弯曲和初偏心等缺陷，截面沿杆件是均匀的双轴对称截面发生弯曲屈曲或扭转屈曲；单轴对称截面发生弯曲屈曲（绕非对称轴）或弯曲扭转屈曲（绕对称轴）；没有对称轴的截面均属弯扭屈曲。究竟发生哪种屈曲？取决于抗弯刚度、抗扭刚度、构件长度和支承条件等。每一种屈曲形态对应一个临界力，小的临界力起控制作用。钢结构中的常用构件，通常抗扭刚度

6、大，因此失稳主要发生弯曲屈曲。2.理想压杆的临界力（弹性弯曲屈曲）yABlyABlNyABlNyzyyBNzN弹性屈曲的临界力平衡微分方程回顾材料力学中欧拉方程的建立——欧拉公式crscrscrs3.弹塑性屈曲屈曲微弯状态直线平衡状态欧拉公式仅适合弹性屈曲即当需要考虑弹塑性屈曲微小的干扰力（欧拉公式）（切变模量公式）10截面应力不变号，没有卸载区，因此截面上所有点的关系都由切线模量控制。根据切线模量理论crs4.影响实际柱稳定承载力的因素初始缺陷力学缺陷：残余应力、截面各部份屈服点不一致几何缺陷：初弯曲、初偏心残余应力

7、的影响产生的原因：焊接时不均匀加热和不均匀冷却；型钢热轧后不均匀冷却；板边经火焰切割后的热塑性收缩；构件经冷校正产生的塑性变形。初始缺陷力学缺陷：残余应力、截面各部份屈服点不一致0.32fy0.4fy0.5fy0.5fy0.4fy0.5fyfy0.5fy0.5fyfy残余应力分布轧制宽翼缘工字钢焊接工字钢先冷却的部位受压，焊缝附近受拉；计算中采用简化模型。用锯割法测量为什么在强度问题中不考虑残余应力？残余应力是一种自平衡应力。它不影响强度承载力，但影响稳定承载力。-+-yfgs+yf当截面处于弹性阶段残余应力对截面受力性能的影响

8、假设翼缘的残余应力呈直线分布，忽略腹板的残余应力。当构件受有压力N后，截面的应力为：当翼缘边缘开始屈服屈服时，外荷载产生的应力为存在残余应力构件的的应力-应变关系0.150.100.0550100(N/mm2)250200150()0.150.10fp/E