轴心受力构件课件.ppt

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1、18轴心受力构件本章重点讲述了轴心受力构件的强度、刚度、整体稳定性和局部稳定性的计算，阐述了实腹式、格构式柱的设计原理和设计方法以及柱头、柱脚的构造措施等，在学习过程中应重点掌握下列内容：(1)掌握轴心受力构件强度和刚度的设计准则和计算方法；本章提要(2)了解轴心受力构件弯曲屈曲、扭转屈曲和弯扭屈曲的产生条件和弯曲屈曲临界力的确定方法；(3)掌握轴心受力构件整体稳定的设计原理、计算方法和影响轴心受压构件整体稳定的因素；(4)掌握实腹式轴心受压构件的设计方法和保证局部稳定的限制措施；(5)掌握格构柱的截面

2、设计方法和缀件的计算；(6)掌握柱头、柱脚荷载的传递路线，掌握实腹柱、格构柱及柱头、柱脚的构造要求。本章内容18.1轴心受力构件的强度与刚度计算18.2轴心受压构件的稳定计算18.3实腹式轴心受压构件的截面设计18.4格构式轴心受压构件的设计18.5轴心受压构件的柱头与柱脚18.1轴心受力构件的强度与刚度计算轴心受力构件只承受通过其截面形心的轴向力，分轴心受拉与轴心受压两种情况。钢结构中的桁架、网架、塔架、屋盖的支撑体系等杆系结构，一般均假设节点为铰接，若荷载都作用于节点上，则所有的杆件均为轴心拉杆或轴心压

3、杆，其截面形式可分为型钢截面和组合截面，如图18.1(a)所示。18.1.1工程中的轴心受力构件及截面形式在工业建筑中，钢结构的工作平台、栈桥及管道支架的柱，是将上部荷载传给基础的构件，一般按轴心受压设计，称之为轴心受压柱。柱由柱头(与梁连接部位)、柱身、柱脚(与基础相连接的部位)三个部分组成。组合截面柱按柱身构造形式可分为实腹式和格构式两种，可见图18.2所示，其截面形式可见图18.1(b)和(c)。图18.1轴心受力构件的截面形式图18.2实腹柱与格构柱《规范》采用了简化计算方法，规定轴心受力构件的强度

4、是以全截面的平均应力达到屈服强度为极限的，当有截面削弱时，应采用净截面。公式如下：σ=N/An≤f对摩擦型高强度螺栓连接的构件，其强度按式(17.35)和式(17.36)计算。此外，应注意在设计指标中所说的某些构件与连接以及《规范》对圆钢、小角钢轻型钢结构所规定的钢材与连接强度设计值的折减系数。18.1.2轴心受力构件的强度计算《规范》根据长期的实践经验，对轴心受力构件的刚度以容许长细比加以控制，即λ=l0/i≤［λ］其中，受拉或受压构件的容许长细比［λ］见表18.1和表18.2。型钢截面杆件，对不同

5、的形心轴，回转半径不同，可由附录型钢表查出，再由构件在该方向的计算长度，即可求出最大长细比。18.1.3轴心受力构件的刚度计算【例18.1】设有重级工作制吊车的厂房钢屋架下弦杆截面为2┺0×80×8，长肢外伸，N=450kN(设计值)，有2个直径为21.5mm的安装螺孔如图18.3所示，Q235钢，验算该截面。【解】(1)强度验算由附录型钢表查得2┺100×80×8的截面面积A=27.888cm2An=27.888-2×2.15×0.8=24.44cm2σ=184.12N/mm2

6、m2(2)长细比验算由附录不等边角钢组合截面表可以查出图示x轴、y轴的回转半径：ix=2.37cmiy=4.74cm而lx=3m(桁架平面内取几何长度)ly=8.85m(桁架平面外取侧向支承点间的距离)λx=127λy=187<［λ］=250强度与刚度均满足要求。表18.1受拉构件的容许长细比项次构件名称承受静力荷载或间接承受动力荷载的结构直接承受动力荷载的结构无吊车和有轻、中级工作制吊车的厂房有重级工作制吊车的厂房1桁架的杆件3502502502吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑300200－3

7、支撑(第2项和张紧的圆钢除外)400350－表18.2构件的容许长细比项次构件名称容许长细比1柱、桁架和天窗架构件150柱的缀条、吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑2支撑(吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑除外)200用以减少受压构件长细比的杆件图18.3例18.1附图18.2轴心受压构件的稳定计算轴心受压构件往往当荷载还没有达到按强度计算的极限状态，即平均应力尚低于屈服点时，就会发生屈曲破坏，这就是轴心受压构件失去稳定性的破坏，也叫“失稳”。18.2.1轴心受压构件的整体稳定18.2.1.1轴心受压构件的稳定极限

8、承载力(1)理想轴心受压构件的受力性能理想轴心受压构件是指杆件本身是绝对直杆，材料匀质、各向同性，无荷载偏心，在荷载作用之前，内部不存在初始应力。在轴心压力的作用下理想构件可能发生3种形式的屈曲(即构件丧失稳定)。一种是弯曲屈曲，构件的轴心线由直线变成曲线，如图18.4(a)，这时构件绕一个主轴弯曲；一种是扭转屈曲，构件绕纵轴线扭转，如图18.4(b)；还有一种是构件在产生弯曲变形的同时伴有扭转变形的弯扭屈曲，如