【正文】 構件的臨界應力 。 ABCDEFGABCDEFPQb1軸心受壓構件的局部失穩(wěn) 腹板失穩(wěn) 翼緣失穩(wěn) 與構件的整體失穩(wěn)不同，構件喪失了局部穩(wěn)定性后，還可以繼續(xù)維持構件的整體平衡，但會降低構件的整體穩(wěn)定性，影響構件的承載力。當腹板和翼緣較薄時，在軸向壓力作用下，腹板和翼緣都有可能達到臨界承載力而喪失穩(wěn)定。柱高 6m, N=980KN。 ????也可通過查表，確定 ?[例 1]驗算軸心受壓構件的剛度和整體穩(wěn)定性。 《 鋼結構設計規(guī)范 》 已將各條柱子曲線中的縱坐標 換算成整體穩(wěn)定系數 ，并按不同長細比 的對應值編制成表。 我國的柱子曲線 公式使用說明： （ 1）截面分類，查表可得，如下： 表 2 軸心受壓構件截面分類（板厚 t＜ 40mm） a類 a類 b類 a類 對 y軸 對 x軸 截面形式 x x y y x y h b 軋制， b/h≤ b類 b類 x y h b 軋制， b/h＞ 焊接 x x y y 軋制 b類 b類 焊接， 翼緣為焰切邊 軋制等 邊角鋼 x x y y x x y y x x y y x y x x y y x x y y 對 y軸 對 x軸 截面形式 軋制、焊接 板件寬厚比大于 20 x y x y x y 軋制或 焊接 軋制截面和翼緣為焰切邊的焊接截面 y x x y 焊接，板件邊緣焰切 x x y y 對 y軸 對 x軸 截面形式 c類 c類 c類 b類 焊接，翼緣為軋制或剪切邊 x x y y x x y y x x y y 焊接，翼緣為軋制或剪切邊 x y x y 焊接，板件寬厚比 ≤ 20 x y x y y x x y x y 焊接 b類 b類 格構式 x y y x y x y x 軸心受壓構件截面分類（板厚 t≥40mm） c類 c類 板件寬厚比小于等于 20 d類 c類 翼緣為軋制或剪切邊 板件寬厚比大于 20 翼緣為焰切邊 d類 c類 t≥80mm t＜ 80mm c類 b類 b類 b類 b類 b類 對 y軸 對 x軸 截面形式 x y h b 軋制工字形或 H形截面 焊接工字形形截面 x x y y x y 焊接箱形截面 （ 2）構件長細比的確定 截面為雙軸對稱或極對稱構件： x x y y x o x xy o y ylili????lox、 loy—— 構件對主軸 x和 y的計算長度； ix、 iy—— 構件截面對主軸 x和 y的回轉半徑。 規(guī)范將這些曲線分成四組，也就是將分布帶分成四個窄帶，取每組的平均值曲線作為該組代表曲線，給出a、 b、 c、 d四條柱子曲線。 軸心受壓構件整體穩(wěn)定計算式 fAN ?? ?? fAN ??或 —— 軸心壓力設計值； —— 構件毛截面積； —— 鋼材抗壓強度設計值； —— ，稱為軸心受壓構件整體穩(wěn)定系數，根據截面分類和構件長細比，由 柱子曲線或 查表確定。 初偏心的分析方法與初彎曲類似。有初彎曲的壓桿，其承載力總是低于歐拉臨界力 。 因 此 ， 構件的臨界力 與沒有焊接應力的構件相比會降低。 由于軸心壓應力與焊接壓應力的疊加，使得有焊接壓應力的區(qū)域先進入塑性狀態(tài)，彈性區(qū)域減少。這些初始缺陷對軸心壓桿的穩(wěn)定性有著較大的影響。 ② 理想軸心壓桿的彈塑性彎曲屈曲臨界力和臨界應力 對于長細比 λλp的軸心壓桿發(fā)生彎曲屈曲時，構件截面應力已超過材料的比例極限，并很快進入彈塑性狀態(tài)，由于截面應力與應變的非線性關系，這時構件的臨界力和臨界應力公式 采用切線模量理論計算。 只有長細比較大（ λ≥λp）的軸心受壓構件，才能滿足上式的要求。對于其他約束的軸心受壓桿件，只需將式中的桿件長度換成計算長度 lo=ml ， m稱為桿件的計算長度系數（表 ），式中 l是桿件的實際長度。39。 3)彎扭屈曲： 即有彎曲變形也有扭轉變形。 理想軸心受壓構件及其失穩(wěn)形式 理想軸心受壓桿件滿足以下假設： 1）桿件為等截面理想直桿； 2）壓力作用線與桿件形心軸重合； 3）無初始應力影響； 4）材料為均質、各向同性且無限彈性，符合虎克定律 彎曲屈曲 ：雙軸對稱截面，單軸對稱截面繞非對稱軸； 扭轉屈曲 ：十字形截面； 彎扭屈曲 ：單軸對稱截面（槽鋼，等邊角鋼）。還有框架失穩(wěn)、拱的失穩(wěn)、薄殼失穩(wěn)等屬于結構整體失穩(wěn)。 先討論理想軸心受壓桿件的穩(wěn)定計算，然后再考慮各種缺陷的影響。 穩(wěn)定問題對鋼結構是個極其重要的問題。 長而細的受壓構件主要是失去整體穩(wěn)定性而破壞。 軸心受力構件對剛度提出限值要求的原因 軸心受壓構件的整體穩(wěn)定 穩(wěn)定問題概述 短而粗的受壓構件主要是強度破壞。 對有孔洞等削弱截面，以凈截面平均應力達到屈服強度為強度極限狀態(tài) ，則 n( 4 2 )N fA? ? ? ? An—— 構件的凈截面面積 分析：彈性階段時，由于應力集中，應力分布不均勻；極限狀態(tài)時，應力產生塑性重分布，凈截面上的應力為均勻屈服應力，因此設計時要求鋼材具有良好的塑性。 軸心受力構件的計算內容 軸心受力構件 軸心受拉構件 軸心受壓構件 強度 （承載能力極限狀態(tài)） 剛度 （正常使用極限狀態(tài)） 強度 剛度 （正常使用極限狀態(tài)） 穩(wěn)定 （承載能力極限狀態(tài)） 第 軸心受力構件的強度和剛度 1. 強度計算 2. 剛度計算 掌握軸心受力構件強度和剛度的計算方法 本節(jié)目錄 基本要求 強度計算 軸心受力構件以截面上的平均應力達到鋼材的屈服強度作為強度計算準則。 實腹式組合截面和格構式組合截面的形狀、幾何尺寸幾乎不受限制，可根據受力性質、大小選用合適的截面，使得構件截面有較大的回轉半徑，從而增大截面的慣性矩，提高構件剛度，節(jié)約鋼材。 （a） （b）（c） (a)型鋼截面 (b)實腹式組合截面 c)格構式組合截面 型鋼截面，其安裝制作量少，省時省工，能有效地節(jié)約制作成本。 軸心受力構件截面形式 圖 實腹式柱 y y x x 柱腳 柱身 柱頭 截面由兩個或多個型鋼肢件通過綴材連接而成。 軸心受拉 ：桁架、拉桿、網架、塔架（二力桿） 軸心受壓 ：桁架壓桿、工作平臺柱、各種結構柱 軸心受力構件廣泛應用于各種鋼結構之中，如網架與桁架的桿件、鋼塔的主體結構構件、雙跨輕鋼廠房的鉸接中柱、帶支撐體系的鋼平臺柱等等。 概述 軸心受力構件的強度和剛度 軸心受壓構件的穩(wěn)定 軸心受壓柱的設計 柱頭和柱腳 本章目錄 基本要求 第 概述 1. 軸心受力構件的應用 2. 軸心受力構件類型 3. 軸心受力構件的截面形式 4. 軸心受力構件的計算內容 了解軸心受力構件的類型、應用及計算內容 本節(jié)目錄 基本要求 軸心受力構件的應用 軸心受力構件是指承受通過截面形心軸線的軸向力作用的構件。 定和局部穩(wěn)定計算。造特點和計算內容。 度和剛度計算方法。 方法。 圖 桁架 圖 網架 圖 塔架 圖 神舟四號飛船與發(fā)射塔架 臨時天橋 圖 固定天橋 圖 腳手架 圖 棧橋 圖 起吊設備 軸心受力構件包括軸心受壓桿和軸心受拉桿。 軸心受力構件類型 軸心受力構件常用的截面形式可分為實腹式與格構式兩大類。 圖 格構式柱 柱腳 柱身 柱頭 綴板柱 綴條柱 l1 綴板 l01 柱肢 l 01 =l1 y y x x (虛軸 ) (實軸 ) (實軸 ) y y x x (虛軸 ) 圖 格構式柱實例 綴條柱 綴板柱 軸心受力構件的截面形式很多，按其生產制作情況分為型鋼截面和組合截面兩種，其中組合截面又分為實腹式組合截面和格構式組合截面。因此，在受力較小的軸心受力構件中得到較多應用。 由于組合截面制作費時費工，其總的成本并不一定很低，目前只在荷載較大或構件較高時使用。 對無削弱截面，以全截面平均應力達到屈服強度為強度極限狀態(tài) ，則 ( 4 1 )N fA? ? ? ? N — 軸心力設計值； A— 構件的毛截面面積； f — 鋼材抗拉或抗壓強度設計值。 剛度計算 通過限制長細比來保證，即 0 [ ] ( 4 4 )li??? ? ??max—— 構件的最大長細比 l0—— 構件計算長度，取決于其兩端支承情況 i—— 截面回轉半徑 [?]—— 容許長細比 當構件的長細比太大時 ， 會產生下列不利影響： （ 1） 在運輸和安裝過程中產生彎曲或過大的變形； （ 2） 使用過程中因自重而發(fā)生撓曲變形； （ 3） 在動力荷載作用下發(fā)生較大的振動； （ 4） 壓桿的長細比過大時 ， 除具有前述各種不利因素外 ， 還使得構件極限承載力顯著降低 ， 同時初彎曲和自重產生的撓度也將對構件的整體穩(wěn)定帶來不利影響 。當其某一截面上的平均應力達到某控制應力如屈服點，就認為構件已到達承載能力極限狀態(tài)。當截面上的平均應力還遠低于鋼材的屈服點時，由于其內力和外力間不能保持平衡的穩(wěn)定性，些微擾動即促使構件產生很大的彎曲變形、或扭轉變形或又彎又扭而喪失承載能力，這現象就稱為喪失整體穩(wěn)定性，或稱屈曲。 影響軸心壓桿穩(wěn)定性的因素很多，如初始應力、初偏心、初彎曲等缺陷的影響及相互影響，其穩(wěn)定計算也較復雜。 整體失穩(wěn) ： 鋼結構中的軸心受壓構件、受彎構件、壓彎構件等都會產生失穩(wěn)破壞，屬于構件整體失穩(wěn)。 局部失穩(wěn)： 另外，組成實腹構件的薄板，如工字形截面的翼緣或腹板，當受壓力或剪力作用時，也有可能在局部位置出現失穩(wěn)現象，稱為局部失穩(wěn)。 (a)彎曲屈曲； (b)扭轉屈曲； (c)彎扭屈曲