■《钢结构》第4章轴心受力构件(索小永-安徽工程大学2012版)精选.ppt

安徽工程大学建筑工程学院 讲解：索小永 第4章 轴心受力构件 （2013版） 《钢结构》 Steel Structure 4.1 概述 4.2 轴心受力（拉、压）构件的强度和刚度 4.3 轴心受压构件的稳定 4.4 轴心受压柱的设计 4.5 柱头和柱脚 一、轴心受力构件的特点 4.1 概述 轴心受拉构件： 桁架拉杆、网架、塔架 轴心受压构件： 桁架压杆、工作平台柱、各种结构柱 一、轴心受力构件的特点: 4.1 概述 两端铰接、无节间荷载 轴心受力构件应满足两个极限状态：承载能力极限状态 正常使用极限状态 一、轴心受力构件的特点 4.1 概述 长细比 长细比 1、实腹式构件：型钢截面、焊接截面 二、轴心受力构件的截面形式 二、轴心受力构件的截面形式 4.1 概述 缺点：两主轴刚度相差悬殊。主要用于轴心受拉构件和部分受压构件。 2、格构式构件 二、轴心受力构件的截面形式 4.1 概述 截面由两个或多个型钢肢件通过缀材连接而成。 优点：容易实现两主轴方向的等稳定性，刚度大、抗扭性能好，用料省。 4.2 轴心受力构件的强度和刚度 一、强度计算 一、强度计算 4.2 轴心受力构件的强度和刚度 N—轴心拉力或压力设计值； An—构件的净截面面积； f—钢材的抗拉强度设计值。 一、强度计算 4.2 轴心受力构件的强度和刚度 用摩擦型连接高强度螺栓连接的构件的强度计算 构件净截面上所受的力应扣去已传走的力 同时还应验算构件截面无削弱处的强度： 孔前传力——由于摩擦型连接高强度螺栓是靠摩擦力传力的， 每个螺栓所传的力已由摩擦力在螺栓孔前传走。 用摩擦型连接高强度螺栓连接的构件，存在孔前传力 一、强度计算 4.2 轴心受力构件的强度和刚度 二、刚度计算 二、刚度计算 4.2 轴心受力构件的强度和刚度 构件的计算长度 构件两端可能存在着不同程度的约束，对于杆端约束，可用计算长度l0代替构件的几何长度l ，将其等效为两端简支的构件，即l0=l，  称计算长度系数。典型约束的理论值和建议值见下表。 对于框架 柱和厂房阶梯 柱的计算长度 取值，详见有 关章节。 二、刚度计算 4.2 轴心受力构件的强度和刚度 当构件的长细比过大时，会产生下列不利影响： ① 在运输和安装过程中产生弯曲或过大的变形； ② 使用期间因其自重而明显下挠； ③ 在动力荷载作用下发生较大的振动； ④ 使构件的极限承载力降低，对构件的整体稳定带来不利影响。 二、刚度计算 4.2 轴心受力构件的强度和刚度 受拉构件的容许长细比 P77 表4.1 注意书中表下：“注” 二、刚度计算 4.2 轴心受力构件的强度和刚度 受压构件的容许长细比 P77 表4.2 注意书中表下：“注” 一、整体稳定 4.3 轴心受压构件的稳定 4.3 轴心受压构件的稳定 对于轴心受压构件来说，整体稳定是确定构件截面的最重要因素，因为失稳的因素使得构件的抗压强度没得到充分发挥，使得实际强度小于抗压强度。 一、轴心受压构件的整体稳定 1、确定受压构件整体稳定的临界应力方法，一般有： （1）屈服准则 （2）边缘屈服准则 （3）最大强度准则 （4）经验公式 此处杆件的失稳叫做屈曲。 由于截面形式不同，轴心受压构件失稳的形式有三种: 弯曲屈曲：双轴对称截面（工字钢） 弯扭屈曲：单轴对称截面（槽钢，等边角钢） 扭转屈曲：十字形 一、整体稳定 4.3 轴心受压构件的稳定 屈服准则：以理想压杆为模型，弹性段以欧拉临界力为 基础，弹塑性段以切线模量为基础，用安全系数考虑初始缺陷的不利影响； 欧拉（Euler）临界力——理想轴心压杆弯曲屈曲临界力 一、整体稳定 4.3 轴心受压构件的稳定 实际轴心受压构件 存在初始缺陷，这些初始缺陷包括： 初弯曲、初偏心、残余应力 一、整体稳定 4.3 轴心受压构件的稳定 实际轴心受压构件的柱子曲线 我国规范给定的临界应力σcr，是按最大强度准则，并通过数值分析确定的。 由于各种缺陷对不同截面、不同对称轴的影响不同， 所以φ-λ曲线（柱子曲线），呈相当宽的带状分布，为减小误差以及简化计算，规范在试验的基础上，给出了四条曲线（四类截面）。 引入了稳定系数 (P82-83) 2. 轴心受压构件整体稳定的计算 轴心受压构件的应力应不大于构件整体稳定的临界应力： 一、整体稳定 4.3 轴心受压构件的稳定 即可得轴心受压整体稳定计算公式： 构件长细比的确定： （1）截面为双轴对称或极对称的构件： 一、整体稳定 4.3 轴心受压构件的稳定 （2）截面为单轴对称的构件： 一、整体稳定 4.3 轴心受压构件的稳定 截面剪心和形心不重合的构件，沿形心纵轴受压时必须考虑绕对称轴（y轴）发生弯扭屈曲的