钢结构柱梁稳定实用计算.ppt

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1、第四章构件稳定钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure1、轴心受压构件的整体和局部稳定2、受弯构件的整体和局部稳定3、压弯构件的稳定和截面设计钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure4.1.1轴心受压构件的整体失稳现象§4.1轴心受压构件的整体稳定无缺陷的轴心受压构件在压力较小时，只有轴向压缩变形，并保持直线平衡状态。此时如果有干扰力（或荷载继续加大）使构件产生微小弯曲，当撤去干扰力（或荷载），构件将恢复到原来的直线平衡状态，则此构件处于稳定平衡状态；若构件不能恢复到原来的直线平衡状态，则此构件处于不稳定平衡状态。第四

2、章构件稳定我们研究的内容就是找出从稳定平衡状态过渡到不稳定平衡状态之间的临界状态，并将构件控制在临界状态之内，那么构件就是稳定的。钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure4.1.2稳定分类§4.1轴心受压构件的整体稳定稳定分岔失稳：屈曲后仍可承载（轴心受力构件）不稳定分岔失稳：屈曲后不可继续承载（压弯构件）跃越屈曲：薄壁壳体容易发生第四章构件稳定钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure无缺陷的轴心受压构件（双轴对称的工型截面）通常发生弯曲失稳，构件的变形发生了性质上的变化，即构件由直线形式改变为弯曲形式，且这种变化带有

3、突然性。对某些抗扭刚度较差的轴心受压构件（十字形截面），当轴心压力达到临界值时，稳定平衡状态不再保持而发生微扭转。当轴心力在稍微增加，则扭转变形迅速增大而使构件丧失承载能力，这种现象称为扭转失稳。截面为单轴对称（T形截面）的轴心受压构件绕对称轴失稳时，由于截面形心和剪切中心不重合，在发生弯曲变形的同时必然伴随有扭转变形，这种现象称为弯扭失稳。轴心受压构件的三种整体失稳状态第四章构件稳定钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure4.1.2无缺陷轴心受压构件的屈曲理想轴心受压构件（1）杆件为等截面理想直杆；（2）压力作用线与杆件形心轴重合；（3）材料为匀质，各项

4、同性且无限弹性，符合虎克定律；（4）构件无初应力，节点铰支。1、弹性弯曲屈曲欧拉（Euler）早在1744年通过对理想轴心压杆的整体稳定问题进行的研究，当轴心力达到临界值时，压杆处于屈曲的微弯状态。在弹性微弯状态下，根据外力矩平衡条件，可建立平衡微分方程，求解后得到了著名的欧拉临界力和欧拉临界应力。第四章构件稳定钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure方程通解：临界力：临界应力：欧拉公式：第四章构件稳定钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructureNcr——欧拉临界力，常计作NEE——欧拉临界应力，E——材料的弹性模量A—

5、—压杆的截面面积——杆件长细比（=l0/i）i——回转半径（i2=I/A）m----构件的计算长度系数l----构件的几何长度1、理想轴心受压构件弯曲屈曲临界力随抗弯刚度的增加和构件长度的减小而增大；2、当构件两端为其它支承情况时，通过杆件计算长度的方法考虑。第四章构件稳定钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure实际结构往往是非弹性的，有一定的挠度，有一定的荷载偏心。因此结构稳定承载能力的确定，应该考虑几何缺陷和力学缺陷对整体结构做弹塑性二阶分析。第四章构件稳定力学缺陷：初始应力（残余应力），力学参数（弹性模量）几何缺陷：初挠度，初偏心钢结构设计原理D

6、esignPrinciplesofSteelStructure4.1.3力学缺陷对轴心受压构件弯曲屈曲的影响1.残余应力的产生和分布规律A、产生的原因①焊接时的不均匀加热和冷却；②型钢热轧后的不均匀冷却；③板边缘经火焰切割后的热塑性收缩；④构件冷校正后产生的塑性变形。B、测量采用锯割法。第四章构件稳定C、残余应力对轴心受力构件的影响强度：无影响刚度：降低稳定承载力：降低钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure第四章构件稳定钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStructure实际轴心受压构件的整体稳定计算轴心受压构件不发生整体失稳的

7、条件为，截面应力不大于临界应力，并考虑抗力分项系数R后，即为：（4.23）（4.23）N——轴心压力设计值A——构件毛截面面积——轴心受压构件整体稳定系数，可根据表4.4(a)和表4.4(b)的截面分类和构件长细比，按附录7附表7.1—7.4查出。ƒ——材料抗压设计强度第四章构件稳定4.1.5实际轴心受压构件的稳定承载力计算方法钢结构设计原理DesignPrinciplesofSteelStr