影响稳定承载力的因素

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1、稳定承载力的影响因素摘要：从理想弹性轴心受压构件失稳形式及各自稳定承载力计算公式出发，分析影响其稳定承载能力的因素，进一步分析各因素如何影响稳定承载力，为稳定承载力设计提供科学依据。关键字：轴心受压失稳形式影响因素引言正如大家所知，理想弹性轴心受压直杆的失稳形式冇弯曲屈曲、扭转屈曲和弯扭屈曲。各种失稳形式所对应的稳定承载力计算公式如式1-3所示。(1)(2)对于双对称轴杆件，如工字型截面杆件，通常发生弯曲屈曲。对于十字形截面，抗扭性能比较差，容易发生扭转屈曲。对于单对称轴截面，如T形截面构件，由于剪心和形心不重合，产生的剪力不经过截面剪心，容易发生弯扭失稳。式中：G/,是杆件自由扭转刚度；是

2、杆件约束扭转刚度；是截面关于剪心的极回转半径；.^是剪心的坐标；A.是单轴对称截面按欧拉公式计算的绕对称轴＞，轴的弯曲屈曲临界力。只要构件有足够的抗弯和抗扭能力，构件就不会发生弯扭失稳。为此，控制抗弯和抗扭失稳是最基础也是最为重要的。由公式可见，影响受压构件的稳定承载力的因素主要是材料特性、截面特性和边界条件，以上公式是以理想弹性为假定得到的，实际还存在初始缺陷，为此应该考虑初始缺陷的影响。下面逐一进行说明。1材料特性£、G都是材料的特性。从上述的计算公式中可以清晰地看到它们对稳定承载力的影响。弹性模量和切线模量越人，受压杆件抗弯扭能力越强，稳定承载力就越高。2截面形式和尺寸2.1构件尺寸

3、截面尺寸越大，构件长度越短稳定承载力越强，这毋庸置疑，但是可能造成严重的浪费，为此需要分析其他影响因素，通过其他途径有效提高承载力和节省钢材。2.2截面刚度而截面形式主要是影响截面刚度。对于等面积截面，截面形式不同，其抗弯刚度也不同。/v、/、.、/,、/。、/()、都与截而形式和尺寸有关，这些因素反映了对材料的利用是否科学合理，都直接影响到稳定承载力。为了获得尽可能大的抗弯刚度，可以将面积适当扩散，增大面积距从而提高抗弯刚度，甚至可以使绕实轴和虚轴的抗弯刚度相等，即得到等稳截面形式。图I不同截面形式3边界条件边界条件对稳定承载力有很明显的影响，增设支承或改变支承方式改变了构件的长细比，从而

4、改变了稳定承载力。3.1增设支承图2不同支承形式设置支撑是提高杆件稳定承载力的有效办法.例如图9.1(a)所示的工形截面柱，绕弱轴y_y弯曲的刚度远远小于绕强轴x-x弯曲的刚度.如果不设置图9.1(a)屮所示的支撑(杆CD)，则绕弱轴屈曲的临界力为Eyi—L2—4I2设置支撑(杆CD)后，临界力将提高到;^2=;r2£/、.//2，即与绕x轴的临界力相接近，可使钢材的利用比较合理.即使因N力增大而杆件进人非弹性工作，其临界值未达4；V£v1，也仍能节约材料。从图2的简图来看，如果AB柱是完善的直杆，则在它屈曲前支撑CD不受力，然而因实际杆件都有几何缺陷，承受压力后必将进一步弯曲，会使撑杆受力

5、.因此，设计吋不能把CD杆看作是零杆，而是对它的刚度和承载力冇一定要求，一般支撑(杆CD)的截面不大，这时CD杆只能对AB杆起弹性支座的作用.如果弹簧刚度很弱，在AB杆失稳时有较大变形，则AB杆失稳时的计算长度就不能按减小一半计算了.只有支撑足够刚劲时，才能像刚性支座一样把计算长度减小到/.故支承只要有一定的刚度，就可以把计算长度减小为/,从而大幅度提高稳定承载力。下面给出支承刚度的影响说明。对于理想轴心压杆，当有一个支承时，设撑杆刚度为么，解得刚度值为k=12I此时稳定承载力提高了4倍。当有两个支承时，设撑杆刚度为么，解得刚度值为此时稳定承载力提高了9倍。当长度为L=的压杆沿长度有道等间距

6、设置的支撑吋，支撑的刚度应至少为N71^=^-2(l+cos-)In此时才能把计算长度减小为/，稳定承载力提高了0-1)2倍。当ZZ无限增大吋，趋近于4.0,因此，对于完善直杆，不论设置儿道支撑，只要它的刚度不个干k=4Ncr/l，就可以起刚性支座的作用.3.2改变支承方式理想轴心受压构件的欧拉公式是在两端交接的情况下得到的，实际情况中，不可能都是这种理想状态。实际构件端部的构造情况既不可能没有一点转动约朿，也不可能丝毫不发生转动。理想轴心受压构件的临界力受到杆端约朿条件的影响。杆端约束越强，杆的抗弯能力就越大。为此，应该根据不同的支撑条件对计算长度进行适当修正，从而与实际情况更为接近。不面

7、给出几种典型的理想支承约束条件下的影响情况和相应长度系数的设计建议值。表1计算长度系数支承条件两端铰接—端固定，一段铰接两端固定—端固定，一端自由上端可平移但不转动，卜*端固定上端可平移但不转动，卜端铰接长度系数10.70.52.01.02.0建议值10.80.652.11.22.04荷载形式和荷载作用位置5缺陷的影响5.1几何缺陷(1)初弯曲对轴心受压构件的影响初弯曲影响的弯矩放大系数为1VP/PE(2)初