第四章轴心受力构件

1、第四章轴心受力构件1在进行轴心受力构件的设计时，应同时满足哪些要求？进行什么验算？答：在进行轴心受力构件的设计时，应同时满足承载力极限状态和正常使用极限状态的要求。轴心受拉构件的设计需分别进行强度和刚度的验算，而轴心受压构件的设计需分别进行强度、稳定和刚度的验算。轴心受力构件的刚度是通过限制其长细比来保证的。2何谓理想轴心受压构件？当压力达到某临界值时，理想轴心受压构件以哪三种屈曲形式丧失稳定？答：理想轴心受压构件假设构件完全挺直，荷载沿构件形心轴作用，在受荷之前构件无初始应力、初弯曲和初偏心等缺陷，截面沿构件是均匀的。当压力达到某临界值时，理想轴心受压构件可能以三种屈曲形式丧失稳定：弯曲屈曲

2、、扭转屈曲、弯扭屈曲。弯曲屈曲 杆件的截面只绕一个主轴旋转，杆件的纵轴由直线变为曲线，这是双轴对称截面构件最常见的屈曲形式。扭转屈曲 失稳时杆件除支承端外的各截面均绕纵轴扭转，图b为长度较小的十字形截面构件可能发生的扭转屈曲。弯扭屈曲 单轴对称截面杆件绕对称轴屈曲时，在发生弯曲变形的同时必然伴随着扭转。图c即T形截面构件发生的弯扭屈曲。图4-2 轴心受压构件的屈曲变形3存在哪些初始缺陷？为什么通常只考虑两种缺陷？答：实际工程中的构件不可避免地存在着初弯曲、荷载初偏心和残余应力等初始缺陷，这些缺陷会降低轴心受压构件的稳定承载力。通常只考虑实际压杆中各种初始缺陷往往同时存在，但从概率统计观点，各种

3、缺陷同时达到最不利的可能性极小，通常只考虑影响最大的残余应力和初弯曲两种缺陷。4什么是“边缘屈服准则”与“最大强度准则”？答：具有初弯曲（或初偏心）的压杆，一经压力作用就产生挠度。以压杆跨中截面边缘屈服时的承载力作为最大承载力，称为“边缘屈服准则”。但压力还可增加，只是压力超过边缘屈服准则的最大承载力后，构件进入弹塑性阶段，随着截面塑性区的不断扩展，变形值增加得更快，直至压杆的抵抗能力开始小于外力的作用，不能维持稳定平衡，才是具有初弯曲压杆真正的极限承载力，以此为准则计算压杆稳定，称为“最大强度准则”。5什么是板件丧失局部稳定？答：一般组成轴心受力构件的板件的厚度与板的宽度相比都较小，如果这些

4、板件过薄，则在压力作用下，板件将离开平面位置而发生凸曲现象，这种现象称为板件丧失局部稳定。6什么是柱子曲线？答：临界应力与长细比之间的关系曲线称为柱子曲线。7实腹式轴心受压构件一般采用什么截面？常用截面形式有哪两种形式答：实腹式轴心受压构件一般采用双轴对称截面，以避免弯扭失稳。常用截面形式有型钢截面和组合截面两种形式。8实腹式轴心受压构件进行截面选择时一般应根据哪些因素综合进行考虑？应主要考虑哪些原则？答：实腹式轴心受压构件进行截面选择时一般应根据内力大小，两方向的计算长度值以及制造加工量、材料供应等情况综合进行考虑。：面积的分布应尽量开展，以增加截面的惯性矩和回转半径，提高柱的整体稳定承载力

5、和刚度；两个主轴方向尽量等稳定性，即，以达到经济的效果；便于与其他构件进行连接；尽可能构造简单，制造省工，取材方便。9实腹式轴心受压构件截面设计时的方法与步骤如何？答：实腹式轴心受压构件截面设计时，首先应根据轴心压力的设计值、计算长度选定合适的截面形式，再初步确定截面尺寸，然后进行强度、整体稳定、局部稳定、刚度等的验算。具体步骤如下：（1）假定柱的长细比，求出需要的截面面积A。一般假定=50100，当压力大而计算长度小时取较小值，反之取较大值。根据、截面分类可查得稳定系数，则需要的截面面积为（2）求两个主轴所需要的回转半径（3）由已知截面面积A、两个主轴的回转半径优先选用轧制型钢，如普通工字钢

6、、H型钢等。当现有型钢规格不满足所需截面尺寸时，可以采用组合截面，这时需先初步定出截面的轮廓尺寸，一般是根据回转半径确定所需截面的高度h和宽度b。、为系数，表示h、b和回转半径之间的近似数值关系。例如由三块钢板组成的工字形截面=0.43，=0.24。（4）由所需要的A、h、b等，再考虑构造要求、局部稳定以及钢材规格等，确定截面的初选尺寸。图10实腹柱的横隔（5）构件强度、稳定和刚度验算。当截面有削弱的，需进行强度验算整体稳定验算局部稳定验算热轧型钢截面，由于其板件的宽厚比较小，一般能满足要求，可不验算。对于组合截面，则应对板件的宽厚比进行验算。刚度验算在进行整体稳定验算时，构件的长细比已求出，

7、刚度验算可与整体稳定验算同时进行。10实腹式轴心受压构件的构造要求答：当实腹式轴心受压构件的腹板高厚比时，为防止腹板在施工和运输过程中发生变形，提高构件的抗扭刚度，应设置横向加劲肋。横向加劲肋的间距不得大于3h0，其截面尺寸要求：双侧加劲肋的外伸宽度 （mm） （4-47）厚度 （4-48）为了保证大型实腹式构件的截面几何形状不变，提高抗扭刚度，在受有较大水平集中力和每个运送单元的端部应设置横隔，构件较长时应设置中间横隔，横隔的间距不得大于构件较大宽度的9倍或8m。实腹式构件的横隔采用钢板，它与横向加劲肋的区别在于与翼缘同宽。箱形截面实腹式构件的横隔，有一边或两边不能预先焊接，可先焊两边或三边

8、，装配后再在构件壁钻孔用电渣焊焊接其他边。实腹式轴心受压构件的翼缘与腹板的连接焊缝受力很小，可按构造要求确定焊缝尺寸。11格构式轴心受压构件一般采用什么组成？格构柱两肢间距离确定的准则如何？答：格构式轴心受压构件一般采用两个肢件组成，例如用两根槽钢或H型钢作为肢件，肢件间用缀条或缀板连成整体。格构柱两肢间距离的确定以两个主轴的等稳定性为准则。缀条一般采用单根角钢做成，而缀板通常用钢板做成。12什么是实轴，什么是虚轴答：在柱的横截面上穿过肢件腹板的轴称为实轴，图4-29中的y轴；穿过两肢之间缀材面的轴称为虚轴，如图4-29中的x轴。图4-29 缀条计算简图13格构式轴心受压构件的设计步骤如何？进

9、行以上计算时应有哪些注意事项？答：格构式轴心受压构件的设计步骤：首先选择分肢截面和缀材的形式，中小型柱可采用缀板或缀条柱，大型柱宜用缀条柱。（1）按对实轴（yy轴）的整体稳定选择柱的截面，方法与实腹式构件的计算相同。（2）按对虚轴（xx轴）的整体稳定确定两分肢的距离。为了获得等稳定性，应使两方向的长细比相等，即使。缀条柱（双肢）： 即缀板柱（双肢）： 即对缀条式构件应预先确定斜缀条的截面A1；对缀板式构件应先假定分肢长细比。计算出后，即可得到对虚轴的回转半径： 可得构件在缀材方向的宽度，亦可由已知截面的几何量直接算出构件的宽度b。（3）验算构件对虚轴的整体稳定性，不合适时应修改构件宽b再进行验算。（4）计缀条或缀板（包括连接）。进行以上计算时应注意：（1）对实轴的长细比和对虚轴的换算长细比均不得超过容许长细比；（2）缀条构件的分肢长细比不得超过构件两方向长细比（对虚轴为换算长细比）较大值的0.7倍，否则分肢可能先于整体失稳； （3）缀板构件的分肢长细比不应大于40，并不应大于构件较大长细比的0.5倍（当<50时，取50），亦是为了保证分肢不先于整体构件失去承载能力。14哪些因素影响轴心受压构件的稳定承载力？答：构件的初弯曲、荷载的初偏心、残余应力的分布以及构件的约束情