第5章轴心受力构件ppt课件.ppt

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1、第5章轴心受力构件知识点轴心受力构件的强度计算方法，刚度及长细比概念；轴心受压构件整体稳定理论、整体稳定承载力的计算方法和设计简化；轴心受压构件局部稳定，组成板件的容许宽厚比及腹板屈曲后强度的应用；实腹式及格构式轴心受压柱的设计方法；连接节点及柱脚的构造与计算。重点本章有关整体稳定和局部稳定的概念是整个钢结构基本构件稳定计算的基础，需要重点学习。轴心受力构件——构件承受通过截面形心轴线的轴向力作用。概述轴心受力构件截面形式分为：实腹式和格构式实腹式截面格构式截面§4-1概述§4-1概述轴心受力构件的设计内容应满足承载能力与正常使用两种极限状态的要求。轴心受力构件轴心受拉构件

2、轴心受压构件强度刚度强度刚度稳定一、轴心受力构件的强度计算N—轴心拉力或压力设计值；An—构件的净截面面积；f—钢材的抗拉强度设计值。5.1轴心受力构件的强度和刚度轴心受力构件的强度应以净截面的平均应力不超过钢材的屈服强度为准则：二、刚度计算保证构件在运输、安装、使用时不会产生过大变形。5.2轴心受压构件的整体稳定所谓的稳定是指结构或构件受载变形后，所处平衡状态的属性。细长的轴心受压构件受外力作用后，不能保持平衡的稳定性，构件产生变形而丧失承载能力，这种现象称为丧失整体稳定性，或称屈曲。1、理想的轴心受压杆：一、理想轴心受压构件的屈曲2、理想轴心压杆的屈曲形式：杆件笔直、截

3、面均匀、无初始应力、无初偏心、无初弯曲等缺陷。弯曲屈曲扭转屈曲弯扭屈曲（1）弯曲屈曲——截面只绕一个主轴旋转，杆纵轴由直线变为曲线，是双轴对称截面常见的失稳形式。（2）扭转失稳——失稳时各截面均绕纵轴扭转，是少数双轴对称截面可能发生的失稳形式。（3）弯扭失稳——单轴对称截面绕对称轴屈曲时，杆件发生弯曲变形的同时必然伴随着扭转。二、理想轴心受压构件的弹性弯曲屈曲两端铰支的理想细长压杆，当Ｎ较小时，杆件保持直线平衡状态。当压力Ｎ增大时，杆件呈微弯曲平衡状态，这种现象称为平衡的“分枝”。当Ｎ超过某一数值时，杆件产生很大的弯曲变形，随即破坏，即“屈曲”。根据平衡方程解得（欧拉临界力

4、）（欧拉临界应力）在弹性范围内适用，即；屈曲临界力与抗弯刚度和构件长度有关。构件失稳时如果截面应力超出弹性极限，则构件进入弹塑性工作阶段，这时应按切线模量理论进行分析。三、理想轴心受压构件的弹塑性弯曲屈曲实际的轴心受压构件：杆件有初弯曲、荷载作用有初偏心、截面上有残余应力。实际轴心受压构件的稳定属于第二类稳定问题结构（构件）从受力开始到破坏没有平衡状态分岔，临界状态表现为不能再承受荷载增量。初始缺陷四、初始缺陷对轴心受压杆件稳定承载力的影响几何缺陷：初弯曲、初偏心等力学缺陷：残余应力、材料不均匀等thtkbbxxy以忽略腹板的热轧H型钢为例说明残余应力的影响柱屈曲可能的弯曲

5、形式有两种：沿强轴（x轴）和沿弱轴（y轴）1.残余应力的影响翼缘宽度为ｂ，弹性区宽度为kb残余应力对弱轴的影响大于对强轴的影响在加工、制造、运输、安装等过程中，压杆在受力之前就存在微小弯曲变形。实测结果2.初弯曲的影响0.51.00vv0=3mmv0=1mmv0=0①压力越大，挠度增加幅度越大；②在相同N作用下，杆的初弯曲越大，杆的弯曲变形也就越大；③有初弯曲的轴心压杆稳定承载力永远小于欧拉临界力。由于构造、杆件截面尺寸、加工、安装等原因，作用于杆端的轴心压力实际上不可避免的会偏离截面的形心而造成初偏心。3.初偏心的影响实际压杆并非全部铰支，对于任意支承情况的压杆，其临界力

6、为：4.杆端约束的影响五、实际轴心受压构件的整体稳定承载力和多柱子曲线对普通钢结构，通常只考虑两种缺陷：①初弯曲（L／1000），②残余应力。最大强度准则：以有初始缺陷的压杆为模型，考虑截面的塑性发展，以最终破坏的最大荷载为其极限承载力。1.轴心受压构件的柱子曲线压杆失稳时临界应力cr与长细比之间的关系曲线称为柱子曲线。a类为残余应力影响较小，c类为残余应力影响较大，并有弯扭失稳影响，a、c类之间为b类，d类厚板工字钢绕弱轴。轴心受压构件的截面分类——轴心受压构件的整体稳定系数，通过构件的长细比查表得到。2.轴心受压构件的整体稳定计算构件长细比的确定①截面为双轴对称

7、的构件：xxyy②截面为单轴对称构件：xxyy绕对称轴y轴:一般为弯扭屈曲，其临界力低于弯曲屈曲，以换算长细比λyz代替λy5.3轴心受压构件的局部稳定一、板件的局部稳定问题组成板件在整体失稳之前不能保持其平面平衡状态而发生波形凸曲，称为局部失稳。二、轴心受压矩形薄板的临界力四边简支板单向均匀受压时的临界力为：—材料的泊松比—嵌固系数或弹性约束系数，大于1.0四边简支单向均匀受压薄板的屈曲ba侧边侧边K=4K=5.42K=6.97K=0.425K=1.277四边简支均匀受压薄板的屈曲系数k考虑材料的弹塑性影响以及板