轴心受力构件ppt课件.ppt

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1、第6章轴心受力构件轴心受力构件的应用和截面形式轴心受力构件的强度和刚度轴心受压构件的整体稳定实际轴心受压构件整体稳定的计算轴心受压构件的局部稳定实腹式轴心受压构件的截面设计格构式轴心受压构件6.1.1轴心受力构件的应用§6.1轴心受力构件的应用及截面形式++++++++b)图6.1.1轴心受压构件的应用a)++++轴心受力构件是指承受通过截面形心轴线的轴向力作用的构件。包括轴心受拉构件（轴心拉杆）和轴心受压构件（轴心压杆）。在钢结构中应用广泛，如桁架、网架、塔架中的杆件，工业厂房及高层钢结构的支撑，操作平台和其它结构的支柱等。图6.1.2轴心受压柱的形式a）实腹式柱b）格构式缀板柱c）格构

2、式缀条柱支承屋盖、楼盖或工作平台的竖向受压构件通常称为柱。柱由柱头、柱身和柱脚三部分组成。传力方式：上部结构→柱头→柱身→柱脚→基础实腹式构件和格构式构件实腹式构件具有整体连通的截面。格构式构件一般由两个或多个分肢用缀件联系组成。采用较多的是两分肢格构式构件。6.1.2轴心受力构件的截面形式图6.1.3轴心受力构件的截面形式实腹式截面实腹式构件比格构式构件构造简单，制造方便，整体受力和抗剪性能好，但截面尺寸较大时钢材用量较多；而格构式构件容易实现两主轴方向的等稳定性，刚度较大，抗扭性能较好，用料较省。格构式截面实腹式组合截面型钢截面格构式组合截面轴心受拉构件强度（承载能力极限状态）刚度（正

3、常使用极限状态）轴心受压构件刚度（正常使用极限状态）强度稳定（承载能力极限状态）轴心受力构件的设计轴心压杆截面无削弱，一般不会发生强度破坏。只有截面削弱较大或非常短粗的构件，则可能发生强度破坏。§6.2轴心受力构件的强度和刚度以轴心受力构件截面上的平均应力不超过钢材的屈服强度为计算准则。（6.2.1）式中：N——轴心力设计值；A——构件的毛截面面积；f——钢材抗拉或抗压强度设计值。6.2.1轴心受力构件的强度计算1.截面无削弱构件以全截面平均应力达到屈服强度为强度极限状态。设计时，作用在轴心受力构件中的外力N应满足：2.有孔洞等削弱◎弹性阶段－应力分布不均匀；◎极限状态－净截面上的应力为均

4、匀屈服应力（实际达到抗拉强度）。（5.2.2）图6.2.1截面削弱处的应力分布NNNNs0smax=3s0fy(a)弹性状态应力(b)极限状态应力以构件净截面的平均应力达到屈服强度为强度极限状态。设计时应满足：（6.2.2）NNbtt1b111轴心受力构件采用螺栓连接时按最危险的净截面计算。NNtt1bc2c3c4c111ⅡⅡt≤2t1螺栓并列布置按最危险的正交截面（Ⅰ－Ⅰ）计算：螺栓错列布置可能沿正交截面（Ｉ－Ｉ）破坏，也可能沿齿状截面（Ⅱ－Ⅱ）破坏，取截面的较小面积计算：图6.2.3摩擦型高强螺栓孔前传力对于高强螺栓的摩擦型连接，可以认为连接传力所依靠的摩擦力均匀分布于螺孔四周，故在孔

5、前接触面已传递一半的力（50％），因此最外列螺栓处危险截面的净截面强度应按下式计算：高强度螺栓摩擦型连接的构件，除按上式验算净截面强度外，尚需按式(6.2.1)验算毛截面强度。（6.2.1）6.2.2轴心受力构件的刚度计算（正常使用极限状态）轴心受力构件均应具有一定的刚度，以免产生过大的变形和振动。通常用长细比来衡量，越大，表示构件刚度越小。因此设计时应使构件长细比不超过规定的容许长细比：式中：max——构件最不利方向的最大长细比；l0——计算长度，取决于其两端支承情况；i——回转半径；[]——容许长细比，查表P178表6.2.1，表6.2.2。（6.2.4）6.3.1轴心受压构件

6、的整体失稳形式理想轴心受压构件（理想直，理想轴心受力）当其压力小于某个值（Ncr）时，只有轴向压缩变形和均匀压应力。达到该值时，构件可能弯曲或扭转，产生弯曲或扭转应力。此现象称：构件整体失稳或整体屈曲。意指失去了原先的直线平衡形式的稳定性。§6.3轴心受压构件的整体稳定轴心压力N较小干扰力除去后，恢复到原直线平衡状态N增大干扰力除去后，不能恢复到原直线平衡状态,保持微弯状态N继续增大干扰力除去后，弯曲变形仍然迅速增大，迅速丧失承载力理想的轴心受压构件(杆件挺直、荷载无偏心、无初始应力、无初弯曲、无初偏心、截面均匀等）的失稳形式分为:弯曲失稳扭转失稳弯扭失稳（1）弯曲失稳——只发生弯曲变形，

7、截面只绕一个主轴旋转，杆纵轴由直线变为曲线，是双轴对称截面常见的失稳形式；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，且这种变化带有突然性。（2）扭转失稳——失稳时除杆件的支撑端外，各截面均绕纵轴扭转，是十字形双轴对称截面可能发生的失稳形式；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