钢结构-第四章11.ppt

第4章轴心受力构件;一、定义：

指只承受通过构件截面形心线的轴向力作用的构件。

轴心受力构件广泛应用于各种钢结构之中，如网架与桁架的杆件、钢塔的主体结构构件、双跨轻钢厂房的铰接中柱、带支撑体系的钢平台柱等等。;二、分类

1.依轴力特点分为轴心受压或轴心受拉构件。

2.依截面构成可分为实腹式构件和格构式构件。;;1)实腹式构件

具有整体连通的截面，构造简单，制做方便，可采用热轧和冷弯型钢或用型钢和钢板组合而成。

;实腹式分:

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〕。;

(2)格构式构件

由两个或多个分肢用缀材相连而成，因缀材不是连续的，故在截面图中缀材以虚线表示。截面上通过分肢腹板的轴线叫实轴，通过缀材平面的轴线叫虚轴。

;缀材的作用是将各分肢连成整体，并承受构件绕虚轴弯曲时的剪力。

缀材分缀条和缀板两类。格构式构件抗扭刚度大，用料较省。;;四、设计要求：

满足强度和刚度要求、轴心受压构件还应满足整体稳定和局部稳定要求。

实质上：满足

第一极限状态——强度、稳定性

承载能力极限状态

第二极限状态——刚度要求

正常使用极限状态;4.2轴心受力构件

——强度和刚度;

4.2.1轴心受拉构件的强度

以净截面的平均应力强度为准那么，即

;板件的净截面强度验算。;板件的净截面强度验算。;;例4-1：图4-2所示，双盖板C级螺栓连接，求该结构所能传递的最大力N。材料为Q235，螺栓为M20，孔径d0=21.5mm。;解：该结构的最大承载力取决于螺栓连接和连接板两局部的强度。

;例题4-2屋架下弦杆件，计算长度lx=0.3m，ly=1.485m，承受轴心拉力设计值(静力菏载)N＝968kN。钢材为Q235，截面为双角钢组成的T形截面．试设计该杆件的截面。;;解：

1、截面选择。

由公式(4.1)，强度要求所需要净截面面积为

;由公式(4.2)，刚度要求所需要截面回转半径;根据面积、回转半径选择型钢

PP263-266。

选择2L160*100*6/(8\10)

;2、验算截面

①可以按教材的步骤验算强度、刚度

②因为选择截面的截面和回转半径均比需要的大，可以不用验算。;４.３实腹式轴心受压构件稳定性

轴心受压构件要满足三个方面要求：

一、强度要求

二、刚度要求

三、稳定性

①整体稳定性

②局部稳定性

重点：

整体稳定性

;4.3.1轴心受压构件的强度和刚度;４.３.2轴心受压构件的稳定问题;1.理想条件

绝对直杆、

材料均质、

荷载无偏心、

无初始应力、

完全弹性。;2.典型失稳形式

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。;3、轴心受压稳定分析的根本变形;欧拉临界力计算公式;4、整体稳定性计算公式;整体稳定性计算公式;稳定系数——实质是临界应力与屈服应力的比值。

它可以根据杆件截面的特性及其长细比来查出。

P256~259——附录4

关键是要查哪个表？即

a、b、c、d类

;—;构件失稳时如果截面应力超出弹性极限，那么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。;用于理想压杆分枝失稳分析的理论先由欧拉〔Euler〕提出，后由香莱(Shanley)用切线模量理论完善了分枝后的曲线。;受压构件的弹性失稳的一般方程;理想构件的弹性弯曲失稳分析

平衡方程

解平衡方程

;实际的轴心受压构件：

杆件有初弯曲、荷载作用有初偏心、截面上有剩余应力。;实际构件的整体稳定

实际构件具有各种缺陷:初始弯曲、剩余应力、初始偏心。

⑴初始弯曲的影响

;⑵初始偏心的影响

;初挠度的影响曲线;⑶剩余应力的影响

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剩余应力，剩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。;t;注：剩余应力对弱轴的影响大于

对强轴的影响;实际轴心受压构件的整体稳定承载力和多柱子曲线;轴压构件稳定系数确实定原那么;例题1：一工字形截面轴心受压柱，l0x=9m，l0y=3m,在跨中截面每个翼缘和腹板上各有两个对称布置的d=24mm的孔，钢材用Q235A，翼缘为焰切边。试求其最大承载能力N。局部稳定已保证，不必验算。;例2、一实腹