钢结构课件：轴心受力构件.ppt

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1、§1构件的应用和截面形式§2构件的强度和刚度§3轴心受压构件的整体稳定§4实际轴心受压构件整体稳定的计算§5轴心受压构件的局部稳定§6实腹式轴心受压构件的截面设计§7格构式轴心受压构件§8柱头、柱脚轴心受力构件轴心受力构件轴心受力构件：承受通过构件截面形心轴线的轴向力作用的构件轴向力为拉力时，称为轴心受拉构件，简称轴心拉杆；轴向力为压力时，称为轴心受压构件，简称轴心压杆。§1构件的应用和截面形式1．轴心受力构件的特点§1构件的应用和截面形式2.截面形式实腹式§1构件的应用和截面形式格构式冷弯薄壁型钢§1构件的应用和截面形式3．轴心受力构件的设计准则应同时满

2、足第一极限状态（强度和稳定）第二极限状态（变形）这两种极限状态的要求。对前者通过计算实现，对后者通过限制长细比来保证。§1构件的应用和截面形式§1构件的应用和截面形式4．构件应用屋架、托架、塔架、网架和网壳等体系以及支撑系统中。支承屋盖、楼盖或工作平台的竖向受压构件通常称为柱，包括轴心受压柱。5．柱组成柱头、柱身和柱脚三部分，柱头支承上部结构并将其荷载传给柱身，柱脚则把荷载由柱身传给基础。§1构件的应用和截面形式6．按截面组成形式分为实腹式构件和格构式构件1）实腹式有三种截面形式：第一种是热轧型钢截面，如圆钢、圆管、方管、角钢、工字钢、T型钢、宽翼缘H型钢

3、和槽钢等；第二种是冷弯型钢截面，如卷边和不卷边的角钢或槽钢与方管；第三种是型钢或钢板连接而成的组合截面。§1构件的应用和截面形式2）格构式构件(1)一般由两个或多个分肢用缀件联系组成两肢、三肢、四肢采用较多的是两分肢格构式构件。(2)分肢腹板的主轴叫做实轴，通过分肢缀件的主轴叫做虚轴。分肢通常采用轧制槽钢或工字钢，承受荷载较大时可采用焊接工字形或槽形组合截面。(3)缀件有缀条或缀板两种。§1构件的应用和截面形式§1构件的应用和截面形式a)缀条用斜杆组成或斜杆与横杆共同组成，缀条常采用单角钢，与分肢翼缘组成桁架体系，使承受横向剪力时有较大的刚度。b)缀板常采

4、用钢板，与分肢翼缘组成刚架体系。在构件产生绕虚轴弯曲而承受横向剪力时，刚度比缀条格构式构件略低。§1构件的应用和截面形式强度计算准则；截面平均应力达到钢材屈服强度。1．无孔洞构件强度极限状态；全截面平均应力到屈服强度，毛截面强度计算：§2构件的强度和刚度6.2.1强度计算§2构件的强度和刚度2．有孔洞构件1）应力集中现象孔洞处截面上应力分布不均匀。2）在弹性阶段，孔壁边缘的最大应力可能达到构件毛截面平均应力的3倍。3）极限状态时，净截面上的应力为均匀屈服应力。净截面强度计算：图6.2.1截面削弱处的应力分布§2构件的强度和刚度普通螺栓连接并列布置,按(I—

5、I截面)计算。错列布置，沿正交截面I—I破坏，也可能沿齿状截而Ⅱ—Ⅱ或Ⅲ-Ⅲ破坏。应取I—I、Ⅱ—Ⅱ或Ⅲ-Ⅲ的较小面积计算。图6.2.2净截面面积的计算§2构件的强度和刚度3．高强度螺栓摩擦型连接验算净截面强度外，应验算毛截面强度。轴心力作用下的摩擦型高强度螺栓连接§2构件的强度和刚度4．单面连接的单角钢1）偏心受力2）单面连接的单角钢按轴心受力计算强度3）强度设计值乘以折减系数0.85。单面连接的单角钢轴心受压构件§2构件的强度和刚度6.2.2刚度计算1．正常使用极限状态2．刚度3．构件刚度用长细比来衡量4．当刚度不足时在本身自重作用下容易产生过大的挠度

6、在动载作用下易产生振动，在运输、安装中易产生弯曲。§2构件的强度和刚度5．容许长细比[]，按构件受力性质、构件类别和荷载确定6．构件对x轴、y轴的应满足下式：轴心受压构件受力后的破坏方式主要有两类：短而粗的受压构件主要是强度破坏。当其某一截面上的平均应力到达某控制应力如屈服点，就认为构件已到达承载能力极限状态。计算方法与轴心受拉构件相同。长而细的轴心受压构件主要是失去整体稳定性而破坏。§2构件的强度和刚度§3受压构件的整体稳定6.3.1构件的整体失稳现象构件弯曲屈曲P较小，直线平衡状态。P渐增，有干扰力使构件微弯，当干扰力移去后，构件仍保持微弯状态而不能恢

7、复到原来直线平衡状态P再稍微增加，弯曲变形迅速增大构件丧失承载能力，称为构件弯曲屈曲或弯曲失稳。vP§3受压构件的整体稳定轴心受压构件受外力作用后，当截面上的平均应力还远低于钢材的屈服点时，常由于其内力和外力间不能保持平衡的稳定性，些微扰动即促使构件产生很大的弯曲变形、或扭转变形或又弯又扭而丧失承载能力，这现象就称为丧失整体稳定性，或称屈曲。§3受压构件的整体稳定随遇（中性）平衡是从稳定平衡过渡到不稳定平衡的临界状态；中性平衡时的轴心压力，称为临界力；相应的截面应力，称为临界应力。平衡状态的分枝临界力、临界应力4)稳定状态、临界状态无缺陷的轴心受压构件发生

8、弯曲屈曲时，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