第6章 轴心受力构件和拉弯、压弯构件[1]分解ppt课件.ppt

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1、第6章轴心受力构件和拉弯、压弯构件P193§6．1概述一、轴心受力构件和拉弯、压弯构件的特点：轴心受拉：桁架拉杆（平面结构）、网架（空间结构）、塔架（空间结构）轴心受压：桁架压杆、工作平台柱、各种结构柱。拉弯或压弯构件：承受轴心拉力或压力与弯矩共同作用的构件，也称为偏心受拉和偏心受压构件。框架柱是最常用的压弯构件。二、截面形式实腹式构件：热轧型钢截面，组合截面格构式构件：虚轴通过缀材（缀条，缀板）实轴通过腹板压件常由稳定控制，截面应尽量开展。6.2轴心受力构件的强度和刚度P195一、轴心受力构件的强度（1）无孔截面：以不适于继续

2、承载的变形作为承载力的极限状态。控制其毛截面的平均应力不超过其屈服强度。即N/Af（2）有孔截面：有应力集中现象，以净截面被拉断为承载力的极限状态。N/Anfu/uRuR=R/0.8提高抗力分项系数，拉断危险性大。《设计规范》简化：拉杆以截面平均应力达到屈服点为强度破坏准则。N/Anf二、轴心受力构件的刚度：P196要求：max[]轴心受压构件要求比轴心受拉构件高。[]见表6.1、6.2，由受力性质、构件类型和荷载性质决定。6.3轴心受压构件的整体稳定一、理想的轴心受力构件理想的轴心受力构件由于截

3、面形式不同，可能的屈曲形式有三种：弯曲屈曲、扭转屈曲(十字型截面)和弯扭屈曲（开口、单轴对称截面）。平衡微分方程：1．弯曲屈曲基本假定：1）理想直杆，两端铰接。2）轴心受力，保向力。3）屈曲时变形很小，忽略杆长变化。4）屈曲时截面保持平面，屈曲轴线为正弦半波。欧拉临界力和欧拉临界应力：Ncr=2EA/2和cr=2E/2适用于弹塑性屈曲（切线模量）2．扭转屈曲（十字型截面）临界力和临界应力为：It=1.3∑biti3/3—截面扭转常数；P211（1.3提高系数按不同截面形式取）I1=tb3/12——翼缘板的惯性矩；I=

4、I1h2/2——扇形惯性矩（弯曲扭转常数）工字形截面。T形、十字形和角形截面近似取I=0P211杆件绕对称轴弯曲时，产生剪力，剪力通过截面形心，未通过弯曲中心，对截面产生扭矩，因此，截面在弯曲的同时也扭转。3、弯扭屈曲（单轴对称截面）V形心弯曲中心按弹性稳定理论，弯扭屈曲临界荷载Nyz计算公式：e0——截面剪切中心至形心的距离i0——截面对剪切中心的极回转半径l0—扭转屈曲计算长度由上可得弯扭临界力Nyz，e0/i0越大，Nyz越小。但普通钢结构板件有一定厚度，抗扭刚度大，Nw常大于NEy，Nyz接近并略小于NEy。因此，对称

5、截面的承载力决定于NEx和Nyz中的较小者。二、实际轴心压杆的整体稳定实际轴心压杆总带有缺陷，如：初弯曲、初扭曲、荷载作用的初偏心、制作引起的残余应力，材料的不均匀等，使轴心压杆的失稳成极值型失稳，承载力降低。（一）残余应力的影响P2001.残余应力产生的原因（除焊接外还有）(1)型钢在轧制后不同部位冷却不均匀(2)构件经冷校正后有塑性变形(3)板边缘经火焰切割后的热塑性收缩2.残余应力的分布P2013.残余应力的影响残余应力的存在，不同程度地影响了轴心压杆的稳定承载力。不同的残余应力分布，对承载力的影响程度不同；即使同一应力分

6、布，对不同的轴影响也不同。假定残余应力布如图，忽略腹板。阴影部分先屈服退出工作，剩下有效宽度为kb。同理，对于另一种残余应力分布情况，对y——y轴：对y——y轴失稳：对x——x轴：对x——x轴：由上可见，残余应力的存在，都不同程度地影响了轴心压杆的稳定承载力，不同的残余应力分布，对承载力影响程度不同，既使同一应力分布，对不同的轴影响也不同。（二）杆轴初弯曲的影响1.从压力作用一开始就产生挠曲，并随荷载的增大而增大。2.初挠度越大变形越大，承载力越小。3.无论y0多么小，Ncr永远小于NE。杆件挠曲的微分方程：-EIxy"=N(y

7、0+y)y0=0msin(z/l)杆件中点的总挠度：由边缘纤维屈服准则得：考虑附加挠度的影响，将m代入上式，解得平均应力cr=N/A，即柏利公式：给定初偏心率0即可求得cr-的关系，cr对应是截面边缘纤维屈服时的压力，不是稳定承载力。GB50018规范采用该方法。轴心压杆稳定系数cr/fy相对长细比初偏心率0根据相对长细比确定。如P209(三）荷载初偏心e0的影响初偏心对压杆的影响与初弯曲的相似。无论e0多么小，Ncr永远小于NE。e0与0m相等时，e0影响更不利，但e0一般较小，且与杆长无关，通常是加

8、大初弯曲考虑两者的影响。（四）杆端约束的影响用等效的计算长度l0代替几何长度l，把两端有约束的杆化为等效的两端铰接杆P199表6.3。三、弯曲失稳的极限承载力1.弯曲失稳的极限承载力准则：（1）边缘纤维屈服准则:适合于冷弯薄壁构件（2）稳定极限承载力理论:最大强