轴心受压构件的整体稳定性.ppt

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1、第四章轴心受力构件第一节轴心受力构件强度和刚度第二节实腹式轴心受压构件的弯曲屈曲第三节实腹式轴心受压构件的局部屈曲第四节实腹式轴心压杆设计第五节格构式轴心受压构件设计第六节柱头和柱脚第七节钢索简介轴心受拉构件轴心受压构件强度（承载能力极限状态）刚度（正常使用极限状态）强度刚度（正常使用极限状态）稳定（承载能力极限状态）1、概念：二力杆力沿轴线方向约束：两端铰接2、分类第一节轴心受力构件强度和刚度3、截面类型：实腹式格构式型钢截面组合截面缀条式缀板式4、应用：网架、索杆体系、塔架、桁架等3.塔架1.桁架2.网架实腹式截面热轧型钢

2、冷弯薄壁型钢组合截面格构式截面:由两个或多个型钢肢件通过缀材连接而成。一、强度计算N—轴心拉力或压力设计值；An—构件的净截面面积；f—钢材的抗拉(压)强度设计值轴心受压构件，当截面无削弱时，强度不必计算。二、刚度计算：保证构件在运输、安装、使用时不产生过大变形1、受拉构件。2、受压构件。1）双轴对称截面2）单轴对称截面绕非对称轴：绕对称轴：采用换算长细比，对于单角钢和双角钢截面可采用简化公式。第二节实腹式轴心受压构件的弯曲屈曲强度破坏：应力超过设计强度；应力针对某个截面稳定问题：达到某荷载值时变形将急剧增加，过渡到不稳定的状

3、态；变形针对整个结构。提高稳定性措施：增大截面惯性距，增强约束，减小计算长度；轴压构件三种屈曲形态：弯曲屈曲扭转屈曲弯扭屈曲一、理想构件弹性弯曲失稳根据右图列平衡方程解平衡方程：得理想条件：（1）绝对直杆、材料均质、无荷载偏心、无初始应力、完全弹性；（2）不考虑剪力对临界力的影响作用二、考虑剪力影响后构件的弹性弯曲失稳总变形总曲率：弯距曲率＋剪力产生的附加曲率剪力曲率：总曲率：式中：表示单位剪力引起的剪切角：绕实轴：绕虚轴：三、实际构件的整体稳定（1）当N趋于NE时，挠度无穷大；（2）不管初弯曲多小，承载力总是小于NE（3）初

4、弯曲越大，最终挠度也越大；1、初始弯曲的影响几何缺陷：初始弯曲＋初始偏心力学缺陷：残余应力截面屈服：取v0为L/1000，令0=v0/(W/A)=v0/＝i/1000，式中0－相对初弯曲；=W/A－截面的核心距；（1）杆件愈细长，值大N值小，初弯曲不利影响愈大；（2）不同截面形式的比值i/是不同的。i/值愈大，则截面边缘纤维愈早屈服，初弯曲的不利影响也愈大。截面回转半径与核心距的比值由表可见:（1）材料向弯曲轴聚集得多，则i/值大。（2）i/值大的截面，表征塑性发展能力的形状系数也比较大。2、初始偏心的影

5、响杆轴的挠曲线为：杆中央的最大挠度为：（1）当N趋于NE时，挠度无穷大；（2）初偏心越大，最终挠度也越大；（3）初偏心对短杆影响比较明显，而初弯曲对中长杆影响比较明显；3、残余应力的影响产生原因；影响:分布规律：1）短柱试验法：2）应力释放法：将短柱锯割成条以释放应力，然后测量每条在应力释放后前长度以确定应变；残余应力对压杆临界荷载的影响图4.7残余应力对短柱段的影响对x-x轴屈曲时:对y-y轴屈曲时:残余应力对弱轴的影响比对强轴严重得多!4、杆端约束对轴心受压构件整体稳定性的影响杆件临界力：－计算长度系数四、压杆曲线的确定

6、焊接工字形截面轴心受压柱稳定系数12种不同截面尺寸，不同残余应力和分布以及不同钢材牌号轴心压构件曲线。轴心受压构件的柱子曲线分布在一个相当宽的带状范围内，用单一柱子曲线，即用一个变量（长细比）来反映显然是不够合理的。现在已有不少国家包括我国在内已经采用多条柱子曲线。五、我国规范的整体稳定计算缺陷：初始弯曲＋残余应力；五个假定：截面分类：abcd（不同截面类型、屈曲方向和不同加工方法）a类：轧制圆管和宽高比小于0.8且绕强轴屈曲的轧制工字钢；残余应力影响较小；c类：翼缘为轧制边或剪切边的绕弱轴屈曲的焊接工字形截面和T字形截面；残

7、余应力影响较大，并有弯扭失稳影响；b类：大量截面介于a与c两类之间，属于b类，如翼缘为火焰切割边的焊接工字形截面，因为在翼缘的外侧具有较高的残余拉应力。它对轴心压杆承载力的影响较为有利，所以绕强轴和弱轴屈曲都属于b类；轴心受压构件的截面分类(板厚t40mm)1、轴心受压构件稳定系数表达式1）当2）当1）钢材品种（即fy和E）；2）长细比；3）截面分类；稳定系数影响因素：式中N轴心受压构件的压力设计值；A构件的毛截面面积；轴心受压构件的稳定系数，取两主轴稳定系数较小者；f钢材的抗压强度设计值。2、查表确定轴心受压构件

8、稳定系数：根据截面分类，长细比，屈服强度等参数；3、整体稳定计算公式：或者某焊接工字形截面柱，截面几何尺寸如图。柱的上、下端均为铰接，柱高4.2m，承受的轴心压力设计值为1000kN，钢材为Q235，翼缘为火焰切割边，焊条为E43系列，手工焊。试验算该柱是否安全。例题1：例题