第四章 轴心受力构件.ppt

1、第四章轴向受力构件，第一节总结了第二节轴向受力构件的强度和刚度，第三节实心腹部轴向受力构件的整体稳定性，第五节实心腹部轴向受力构件的截面设计，第六节网格轴向受力构件，第一节总结了轴向受力构件的应用。轴向受力构件：桁架拉杆、网架、塔架轴向受力构件：桁架压杆、工作平台立柱和各种结构立柱。轴向受力构件的截面分为两种类型：实心腹杆和格构式，分为型钢(包括普通钢和薄壁钢)、组合截面(钢板组合和钢组合截面)，格构式截面分为条形截面和补片截面。极限承载力状态：强度、稳定性和正常使用极限状态：刚度、极限承载力状态：轴向受拉构件：强度控制轴向受压构件：强度和稳定性必须同时满足，轴向受力构件应满足两种极限状态：1

2、。轴向受力构件作为受力构件，应满足承载力和正常使用两种极限状态的要求。教材p28，稳定是钢构件的关键问题，所有钢构件都涉及稳定，这是钢构件设计的重点和难点。本章将简要介绍钢结构稳定理论的一般概念，为下一章奠定基础。第二节轴向受力构件的强度和刚度一、轴向受力构件的强度(教材p29例4-1)以净截面的平均应力强度为准则：即净截面面积、正常使用极限状态的特征、正常使用极限状态的判断以及影响正常使用或外观的变形；影响正常使用或耐久性的局部损坏(包括裂缝)；影响正常使用或耐用性的振动；影响正常使用或耐用性的其他特定条件。拉压杆的刚度要求，刚度由长细比控制，受拉构件的允许长细比，(注意计算长度和回转半径的

3、方向)，受压构件的允许长细比，1。理想轴向受压构件的整体不稳定性1。理想条件：绝对直杆，材料均匀，无载荷偏心，无初始应力，完全弹性。2.典型的屈曲模式(教科书p32)是弯曲变形。横截面只围绕一个主轴旋转，杆的纵轴变成一条曲线。扭转不稳定性只是扭转变形。每个部分(除了支撑端)都围绕纵轴扭转。只有截面的扭转屈曲承载力小于弯曲屈曲承载力，而其他截面的弯曲屈曲承载力一般大于扭转屈曲承载力。弯曲和扭转不稳定，弯曲变形伴随着扭转变形。当单对称截面弯曲并失去围绕对称轴(或非对称截面)的稳定性时，由于截面的质心(内力作用点)与剪切中心(截面的扭转中心)不重合，截面中的内力分量相对于剪切中心偏心，导致扭转变形。

4、失稳承载力低于弯曲失稳承载力。在第二部分，轴向受压构件的整体稳定性，3。理想构件的弹性弯曲不稳定性根据右图中列出的平衡方程求解平衡方程：4。当理想构件的弹塑性弯曲失稳时，如果截面应力超过弹性极限，构件将进入弹塑性工作阶段，这时应根据切线模量理论进行分析。欧拉临界力仅在材料具有弹性时适用。一旦应力超过材料的比例极限，欧拉公式就不再适用。1.切线模量理论假设，当载荷达到铂构件轻微弯曲的点时，其值略微增加。增加的平均轴向应力正好可以抵消截面边缘弯曲产生的拉应力，整个截面都处于加载过程中，所以切线模量et一般用于整个截面。临界力和应力。对偶模数理论(简化模数理论)根据中性平衡概念，原始位置与相邻的sl

5、内外弯矩平衡方程：使换算模量为： Er应力降低区中截面对准和轴的I1惯性矩；I2应力增加区域中截面对齐和轴的惯性矩。得到了临界力和临界应力：电流变系数与电流变系数和材料的截面形状有关。5.实际构件的整体稳定性实际构件与理想构件之间存在初始缺陷，主要包括初始弯曲、残余应力和初始偏心。初始弯曲的影响：1 .一旦加载产生偏转，它是缓慢的，然后是快速的；2.较大的2。V0越大，挠度越大；3.临界力小于拉力；初始偏心的影响与初始弯曲的影响相同，只是曲线穿过原点，并且在代码中只考虑了一个缺陷。在轧制、焊接、剪切等过程中，初始偏心、初始弯曲和残余应力的影响已经说过。钢构件会产生内部自平衡残余应力，残余应力对

6、构件的强度没有影响，但会对构件的稳定承载力产生不利影响。注：残余应力对弱轴的影响大于对强轴的影响，围绕强轴：围绕弱轴：4。实际轴心受压构件的工程计算方法具有相同的初始弯曲和初始偏心的影响规律，根据概率论，同时取最大值的概率很小。在工程中，初始弯曲被认为是考虑初始弯曲影响的最大值(杆长的千分之一)；根据弯曲失稳理论，考虑残余应力的影响，根据影响因素的不同，将构件的截面类型分为四类：残余应力影响较小的A、B、C、D，C影响较大，存在弯曲和扭转失稳；A与C之间的B，D厚钢板工字钢绕弱轴缠绕。根据规范(教材p47)的计算公式，实心腹轴压构件的稳定性应按以下公式计算，其中整体稳定系数为临界应力与屈服点之

7、比。柱的临界应力与截面形状、力的作用方向等有关。(1)现行规范对T 40 mm轴压构件作了特殊规定，同时补充了D类截面曲线(D曲线)的数值。实际上，40毫米的轴心受压构件根据截面形式和屈曲方向应分为三个曲线：B、C和D。A是杆的总横截面积，构件长细比的确定：(1)横截面为双轴或极坐标对称的构件，(2)横截面为单轴对称的构件，其剪切中心和质心不重合，当沿质心压缩时，必须考虑绕对称轴(Y轴)弯曲和扭转屈曲的可能性。构件仍然围绕不对称轴(x轴)弯曲和弯曲。将根据弹性稳定理论计算的弯扭屈曲临界力转化为大长细比弯屈曲构件，然后根据转化后的长细比从规范中找到相应的稳定系数。轴向压缩、弯曲和扭转屈曲的实用计

8、算方法如下：4.2.4网格构件在轴向压缩下的整体稳定性计算，1。格构柱的截面形式由板条和柱肢组成，穿过肢板的轴线为实轴，穿过板条平面的轴线为虚轴。格构柱绕虚轴的换算长细比及格构柱与实腹式轴心受压构件的区别：无论实腹式轴心受压构件因失去稳定性而产生弯曲变形或初始弯曲，构件中的横向剪力总是很小，而实腹式压杆的剪切刚度很大，因此横向剪力引起的附加变形很小。网格轴压构件绕实轴的不稳定性与实心腹板轴压构件相同。当格构式轴心受压构件绕虚轴屈曲时，剪力主要由压条承受，剪切变形较大，导致构件产生附加变形，并影响构件的稳定性，4.2轴向受压构件的整体稳定性，第4章承载力-单个构件的稳定性，2轴向受压网格构件的腿

9、分裂稳定性，其稳定性承载力不小于整体稳定性承载力，4.2轴向受压构件的整体稳定性，第4章承载力-单个构件的稳定性，3。补片设计，(1)轴向受压格构柱的横向剪力，(2)4.2轴向受压构件的整体稳定性，第4章承载力-单个构件的稳定性，当规定剪力时，最大剪力v与轴向压力n之间的关系是在压杆弯曲到中心截面边缘的条件下推导出来的，第5章，轴向受压构件的设计，5.4轴向受压柱， 压条的截面根据轴心受压杆件来选择，压条一般采用单角钢，考虑了受压时的偏心力和弯扭。 根据轴向承载构件的设计，强度设计值应乘以折减系数：教材p50，附录1-4、板格构柱可视为多层框架，柱肢为框架柱，板为梁。(3)节点板设计，4.2轴向受压构件的整体稳定性，第4章承载力-单个构件的稳定性，柱计算框图，4.2轴向受压构件的整体稳定性，第4章承载力-单个构件的稳定性，4.2轴向受压构件的整体稳定性，第4章承载力-单个构件的稳定性，4.2轴向受压构件的稳定性，第4章承载力-单个构件的稳定性，双侧补片面积之和，4.2轴向受压构件的整体稳定性， 4.2轴心受压构件的整体稳定性，4.2轴心受压构件的