第四章轴心受力构件
第一节 概 述
第二节 轴心受力构件的强度与刚度
第三节 实腹式轴心受压构件的整体稳定
第四节 实腹式轴心受压构件的局部稳定
第五节 实腹式轴心受压构件的截面设计
第六节 格构式轴心受压构件第一节 概 述
轴心受力构件分轴心受拉及受压两类构件,作为一种受力构件,就应满足承载能力与正常使用两种极限状态的要求。
正常使用极限状态的要求用构件的长细比来控制;承载能力极限状态包括强度、整体稳定、局部稳定三方面的要求。
稳定问题是钢构件的重点问题,所有钢构件都涉及到稳定问题,是钢构件设计的重点与难点。本章将简单讲述钢结构的钢结构稳定理论的一般概念,为下序章节打基础。
轴心受力构件的截面分:实腹式与格构式两类( P97图 4.2)
实腹式又分型钢截面(包括普通型钢与薄壁型钢),组合截面(钢板组合与型钢组合截面)
格构式截面又分缀条式截面与缀板式截面第二节 轴心受力构件的强度与刚度一、轴心受力构件的强度以净截面的平均应力强度为准则:即二、轴心受力构件的刚度以构件的长细比来控制,即第三节 实腹式轴心受压构件的整体稳定一、稳定问题的概述所谓的稳定是指结构或构件受载变形后,所处平衡状态的属性。如图 4.4,稳定分稳定平衡、随遇平衡、不稳定平衡。结构或构件失稳实际上为从稳定平衡状态经过临界平衡状态,进入不稳定状态,临界状态的荷载即为结构或构件的稳定极限荷载,构件必须工作在临界荷载之前。
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稳定问题为钢结构的重点问题,所有钢结构构件均件均存在稳定问题,稳定问题分构件的 整体稳定 和 局部稳定 。
二、理想轴心受压构件的整体失稳
1、理想条件:绝对直杆、材料均质、无荷载偏心、无初始应力、完全弹性。
2、典型失稳形式 ( p101,图 4.5)
弯曲失稳-只有弯曲变形;
扭转失稳-只有扭转变形。
弯扭失稳-弯曲变形的同时伴随有扭转变形。
单对称截面绕对称轴(或不对称截面)弯曲失稳时,由于截面的形心(内力作用点)与剪心(截面的扭转中心)不重合,截面内的内力分量相对于剪心产生偏心产生扭矩,从而产生扭转变形。 失稳承载力低于弯曲失稳承载力 。
只有类似于十字型截面扭转失稳承载力小于弯曲失稳承载力,其他截面一般来说弯曲稳定承载力均大于扭转失稳承载力。
3、理想构件的弹性弯曲失稳根据右图列平衡方程解平衡方程:得
4、理想构件的弹塑性弯曲失稳构件失稳时如果截面应力超出弹性极限,则构件进入弹塑性工作阶段,
这时应按切线模量理论进行分析
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3、实际构件的整体稳定实际构件与理想构件间存在着初始缺陷,缺陷主要有:
初始弯曲、残余应力、初始偏心。
⑴、初始弯曲的影响
⑵、初始偏心的影响
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⑶,残余应力的影响前面已讲:钢构件在轧制、焊接、剪切等过程中,会在钢构件中产生内部自相平衡的残余应力,残余应力对构件的强度无影响,但会对构件的稳定承载力产生不利影响。
注:残余应力对弱轴的影响大于对强轴的影响
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4、实际轴压构件的工程计算方法初始弯曲与初始偏心的影响规律相同,按概率理论两者同时取最大值的几率很小,工程中把初弯曲考虑为最大
(杆长的千分之一)以兼并考虑初弯曲的影响;按弯曲失稳理论计算,考虑弯扭失稳的影响,同时考虑残余应力的影响,根据各类影响因素的不同将构件截面类型分为 a,b、
c及 d四类(详见 p112,图 4.16及 p113,表 4.4a)。
a类为残余应力影响较小,c类为残余应力影响较大,
并有弯扭失稳影响,a,c类之间为 b类,d类厚板工字钢绕弱轴。
,规范,计算公式
ψ 按 λ 计算
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