钢结构第6章轴心受力构件和拉弯压弯构件ppt课件.ppt

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1、6.1轴心受力构件的截面形式截面形式热轧型钢截面冷弯薄壁型钢截面实腹式组合截面格构式组合截面由于轴心受力构件的横截面往往取决于稳定承载力，整体刚度大则构件的稳定性好。轴心压杆除经常采用双角钢和宽翼缘工字型钢外，有时也采用实腹式或者格构式组合截面。在轻型钢结构中采用冷弯薄壁型钢截面比较有利。第6章构件的截面承载能力——强度截面形式和破坏类型受压构件的截面双轴对称截面、单轴对称截面、无对称轴截面构件破坏类型——截面强度破坏：截面有较大削弱处或非常粗短的构件——构件整体失稳：弯曲失稳、扭转失稳、弯扭失稳——构件中板件的局部失稳结构中的受压构件：桁架杆件、支撑、铰接柱6.2轴心受力构件的强度

2、及截面选择6.2.1轴心受力构件的应用和截面形式轴心受力构件的受力形式最为合理，全截面受力均匀，可充分发挥材料性能，广泛应用于各种结构。截面有热轧型钢截面、冷弯薄壁型钢和组合截面。其要求有四点：满足强度所需；制作简便；便于连接施工；保证刚度要求。6.2.2轴心受拉构件的强度N——轴心拉力设计值；An——构件净截面f——材料抗拉强度设计值6.2.3轴心受压构件的强度在保证压杆稳定的情况下，其受压强度计算与受拉计算一样。不过在大多数的情况下，压杆是由其稳定条件决定其承载能力的。6.2.4索的受力性能和强度计算钢索主要应用于张拉结构，索的内力不仅与荷载有关，而且与变形有关，具有很强的几何非

3、线性，而采用二阶分析。计算中假定：1、索是理想柔性体，不能受压，也不能抗弯。2、索的材料符合虎克定律。σε钢索的强度计算钢索最大组合拉力标准值钢索的有效面积钢索材料的强度标准值安全系数，2.5~3轴心受力构件刚度验算轴心受压构件的稳定性失稳导致的结构承载力丧失案例第一节稳定问题的一般特点一、失稳的类别1、基本概念：屈曲、失稳当P小于某一限值时，构件始终保持着挺直的稳定平衡状态。当P达到限值Pcr时，构件会突然发生弯曲，这种现象称为屈曲，或称丧失稳定。第4章单个构件的承载能力—稳定性传统上将失稳粗略分为两类：分支点失稳和极值点失稳分支点失稳：在临界状态时，结构从初始的平衡位置突变到与其

4、临近的另一个平衡位置，表现出平衡位置的分岔现象。在轴心力作用下的完善直杆以及在中面受压的完善平板都属于此类。极值点失稳：没有平衡位形分岔，临界状态表现位结构不能再承受荷载增量。偏心受压构件在经历塑性发展后属于此类。2、稳定问题特征(1)变形问题：变形急剧增大,丧失承载力；(2)受压问题：直接(轴力，弯矩)或间接(剪力，扭矩)压应力作用；(3)刚度问题：金属(钢)结构材料强度高、构件截面尺寸小、结构刚度弱，结构或构件变形过大——整体失稳，与单个构件刚度，结构整体刚度，支座约束条件，杆件连接方式等多种因素有关；(1)分支点失稳。在临界状态，结构从初时的平衡位置突变到与其临近的另一平衡位置

5、，表形出平衡位置的分岔现象。轴心压力作用下的完善直杆以及在中面受压的完善平板(2)极值点失稳。没有平衡位置分岔，临界状态表现为结构不能再承受荷载增量。偏心受压和有初始缺陷的构件3、稳定的类别(3)缺陷的影响。在稳定分岔屈曲中极限荷载仍然高于或者略微低于临界荷载，在不稳定分岔屈曲中，缺陷导致极限荷载大幅跌落。不稳定分岔屈曲的结构对缺陷特别敏感。(1)稳定分岔屈曲。分岔屈曲后，结构还可承受荷载增量。(2)不稳定分岔屈曲。分岔屈曲后，结构只能在比临界荷载低的荷载下才能维持平衡位形。(3)跃越屈曲。结构以大幅度的变形从一个平衡位形跳到另一个平衡位形。3、稳定的类别二、一阶和二阶分析依是否考虑

6、变形对平衡方程的影响而分别写出弯矩：Ml＝P(h-x)，M2＝P(h-x)＋P(-y)其中Ml是不考虑变形影响而计算的弯矩，称为一阶弯矩；M2是在变形后的位形上计算弯矩的，称为二阶弯矩。并利用边界条件y(0)＝y’(0)和y(h)=将带入上式，得其中k2=P/EI。由得kh=／2，即得到构件的欧拉临界荷载当PPE时，二阶位移∞，在达到临界荷载时，构件的刚度退化为零，从而无法保持稳定平衡。从这个意义上讲，失稳的过程本质上是压力使构件弯曲刚度减小，直至消失的过程。失稳是构件的整体行为，它的性质和个别截面强度破坏完全不同。尽管上述分析和结论是结合单个构件引出的，但同样适用于

7、整个结构的稳定分析。显然，稳定分析就是二阶分析，位移与外力之间的线性关系不复存在，因此普遍存在的迭加原理在稳定分析中已不再适用。三、稳定极限承载能力(1)切线模量理论。认为在非弹性应力状态，应当取应力应变关系曲线上相应应力点的切线斜率Et(称为切线模量)代替线弹性模量E。轴心压杆的非弹性临界力为(2)折算模量理论(亦称双模量理论)。认为荷载达到临界值后杆件即行弯曲，这将导致截面上一部分加压，而另一部分减压。减压区应当采用弹性模量E，整个截面的非弹性状态以折