項(xiàng)目5軸心受力構(gòu)件

1、項(xiàng)目項(xiàng)目5 5 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件 Page 2教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)清楚柱頭和柱腳的基本構(gòu)造形式，并能對(duì)柱腳底板清楚柱頭和柱腳的基本構(gòu)造形式，并能對(duì)柱腳底板和靴梁進(jìn)行受力計(jì)算和靴梁進(jìn)行受力計(jì)算 能正確應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，利用教材所提供的公式和能正確應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，利用教材所提供的公式和表格對(duì)實(shí)腹式和格構(gòu)式受壓柱進(jìn)行承載能力計(jì)算表格對(duì)實(shí)腹式和格構(gòu)式受壓柱進(jìn)行承載能力計(jì)算 能按照正確的步驟，利用已知公式和教材提供的表格對(duì)簡(jiǎn)能按照正確的步驟，利用已知公式和教材提供的表格對(duì)簡(jiǎn)單的實(shí)腹式和格構(gòu)式受壓柱進(jìn)行截面設(shè)計(jì)和構(gòu)件整體設(shè)計(jì)單的實(shí)腹式和格構(gòu)式受壓柱進(jìn)行截面設(shè)計(jì)和構(gòu)件整體設(shè)計(jì) Page 3任務(wù)任務(wù)5.1 概概

2、 述述 軸軸心心受受力力構(gòu)構(gòu)件件是指承受通過(guò)構(gòu)件截面形心軸線的軸向力作用的構(gòu)是指承受通過(guò)構(gòu)件截面形心軸線的軸向力作用的構(gòu)件。件。當(dāng)這種軸向力為拉力時(shí)，稱為軸心受拉構(gòu)件，簡(jiǎn)稱當(dāng)這種軸向力為拉力時(shí)，稱為軸心受拉構(gòu)件，簡(jiǎn)稱軸心拉桿；軸心拉桿；當(dāng)這種軸向力為壓力時(shí)，稱為軸心受壓構(gòu)件，簡(jiǎn)稱當(dāng)這種軸向力為壓力時(shí)，稱為軸心受壓構(gòu)件，簡(jiǎn)稱軸心壓桿。軸心壓桿。Page 4任務(wù)任務(wù)5.1 概概 述述 軸軸心心受受力力構(gòu)構(gòu)件件軸心受力構(gòu)件廣泛地應(yīng)用于承重鋼結(jié)構(gòu)，如屋架、軸心受力構(gòu)件廣泛地應(yīng)用于承重鋼結(jié)構(gòu)，如屋架、托架、塔架、網(wǎng)架和網(wǎng)殼等各種類型的平面或空間托架、塔架、網(wǎng)架和網(wǎng)殼等各種類型的平面或空間格構(gòu)式體系以及支

3、撐系統(tǒng)中。支承屋蓋、樓蓋或工格構(gòu)式體系以及支撐系統(tǒng)中。支承屋蓋、樓蓋或工作平臺(tái)的豎向受壓構(gòu)件通常稱為柱，包括軸心受壓作平臺(tái)的豎向受壓構(gòu)件通常稱為柱，包括軸心受壓柱。柱。Page 5任務(wù)任務(wù)5.1 概概 述述 軸心受力構(gòu)件在工程中的應(yīng)用實(shí)例軸心受力構(gòu)件在工程中的應(yīng)用實(shí)例(a) (a) 桁架；桁架；(b) (b) 網(wǎng)架；網(wǎng)架；(c) (c) 塔架；塔架；(d) (d) 柱柱 Page 6任務(wù)任務(wù)5.1 概概 述述 軸心受力構(gòu)件在工程中的應(yīng)用實(shí)例軸心受力構(gòu)件在工程中的應(yīng)用實(shí)例(a) (a) 桁架；桁架；(b) (b) 網(wǎng)架；網(wǎng)架；(c) (c) 塔架；塔架；(d) (d) 柱柱 Page 7任務(wù)任務(wù)

4、5.1 概概 述述軸心受力構(gòu)件類型軸心受力構(gòu)件類型1實(shí)腹式構(gòu)件實(shí)腹式構(gòu)件具有整體連通的具有整體連通的截面截面 2格構(gòu)式構(gòu)件格構(gòu)式構(gòu)件一般由兩個(gè)或多一般由兩個(gè)或多個(gè)分肢用綴件聯(lián)個(gè)分肢用綴件聯(lián)系組成系組成 按其按其截面截面組成組成形式形式Page 8任務(wù)任務(wù)5.1 5.1 概概 述述實(shí)腹式構(gòu)件常見(jiàn)的截面形式實(shí)腹式構(gòu)件常見(jiàn)的截面形式 是熱軋型鋼截面是熱軋型鋼截面 1冷彎型鋼截面冷彎型鋼截面 2型鋼或鋼板連接而成的組合截面型鋼或鋼板連接而成的組合截面 3Page 9任務(wù)任務(wù)5.1 5.1 概概 述述熱軋型鋼截面熱軋型鋼截面 圓鋼圓鋼 無(wú)縫鋼管無(wú)縫鋼管 單角鋼單角鋼 T型鋼型鋼 槽鋼槽鋼 工字鋼工字鋼

5、H型鋼型鋼熱軋型鋼截面最常用的是工字形或熱軋型鋼截面最常用的是工字形或H形截面，其制作方便，形截面，其制作方便，省工，但工字型側(cè)向剛度較小，僅當(dāng)受軸心力，或偏心距很省工，但工字型側(cè)向剛度較小，僅當(dāng)受軸心力，或偏心距很小，且在剛度較大平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度較平面外的計(jì)算長(zhǎng)度大小，且在剛度較大平面內(nèi)的計(jì)算長(zhǎng)度較平面外的計(jì)算長(zhǎng)度大很多時(shí)，方可作為獨(dú)立柱采用，一般多用于平臺(tái)柱、墻架柱很多時(shí)，方可作為獨(dú)立柱采用，一般多用于平臺(tái)柱、墻架柱及格構(gòu)式柱的柱肢及格構(gòu)式柱的柱肢 Page 10任務(wù)任務(wù)5.1 5.1 概概 述述冷彎型鋼截面冷彎型鋼截面 如卷邊和不卷邊的角鋼或槽鋼與方管等，它們只需要簡(jiǎn)單加如卷邊和不卷邊的

6、角鋼或槽鋼與方管等，它們只需要簡(jiǎn)單加工就可以用作構(gòu)件，成本較低，適用于受力較小的構(gòu)件工就可以用作構(gòu)件，成本較低，適用于受力較小的構(gòu)件 Page 11任務(wù)任務(wù)5.1 5.1 概概 述述型鋼或鋼板連接而成的組合截面型鋼或鋼板連接而成的組合截面 工字形截面工字形截面 箱形截面箱形截面 H形截面形截面 十字形截面十字形截面 T形截面形截面Page 12任務(wù)任務(wù)5.1 概概 述述格構(gòu)式構(gòu)件格構(gòu)式構(gòu)件一般由兩個(gè)或多個(gè)分肢用綴件聯(lián)系組成。一般由兩個(gè)或多個(gè)分肢用綴件聯(lián)系組成。 采用較多的是兩分肢格構(gòu)式構(gòu)件。采用較多的是兩分肢格構(gòu)式構(gòu)件。在格構(gòu)式構(gòu)件截面中，通在格構(gòu)式構(gòu)件截面中，通過(guò)分肢腹板的主軸叫做實(shí)軸，過(guò)分

7、肢腹板的主軸叫做實(shí)軸，通過(guò)分肢綴件的主軸叫做虛軸通過(guò)分肢綴件的主軸叫做虛軸。分肢通常采用軋制槽鋼或工字鋼或。分肢通常采用軋制槽鋼或工字鋼或H型鋼。型鋼。 Page 13有綴條或綴板兩種，一般設(shè)置在分肢翼緣兩側(cè)有綴條或綴板兩種，一般設(shè)置在分肢翼緣兩側(cè)平面內(nèi)，其作用是將各分肢連成整體，使其共平面內(nèi)，其作用是將各分肢連成整體，使其共同受力，并承受繞虛軸彎曲時(shí)產(chǎn)生的剪力。同受力，并承受繞虛軸彎曲時(shí)產(chǎn)生的剪力。綴綴件件 綴條用斜桿組成或斜桿綴條用斜桿組成或斜桿與橫桿共同組成，綴條與橫桿共同組成，綴條常采用單角鋼，與分肢常采用單角鋼，與分肢翼緣組成桁架體系，使翼緣組成桁架體系，使承受橫向剪力時(shí)有較大承受橫

8、向剪力時(shí)有較大的剛度。的剛度。 綴板常采用鋼板，與分肢翼緣綴板常采用鋼板，與分肢翼緣組成剛架體系。在構(gòu)件產(chǎn)生繞組成剛架體系。在構(gòu)件產(chǎn)生繞虛軸彎曲而承受橫向剪力時(shí)，虛軸彎曲而承受橫向剪力時(shí)，剛度比綴條格構(gòu)式構(gòu)件略低，剛度比綴條格構(gòu)式構(gòu)件略低，所以通常用于受拉構(gòu)件或壓力所以通常用于受拉構(gòu)件或壓力較小的受壓構(gòu)件。較小的受壓構(gòu)件。 任務(wù)任務(wù)5.1 5.1 概概 述述Page 14綴綴件件 任務(wù)任務(wù)5.1 5.1 概概 述述Page 15比格構(gòu)式構(gòu)件構(gòu)造簡(jiǎn)單，制造方便，整體受力和比格構(gòu)式構(gòu)件構(gòu)造簡(jiǎn)單，制造方便，整體受力和抗剪性能好，但截面尺寸較大時(shí)鋼材用量較多抗剪性能好，但截面尺寸較大時(shí)鋼材用量較多 實(shí)

9、腹式構(gòu)件實(shí)腹式構(gòu)件 容易實(shí)現(xiàn)兩主軸方向的等穩(wěn)定性，剛度較大，容易實(shí)現(xiàn)兩主軸方向的等穩(wěn)定性，剛度較大，抗扭性能較好，用料較省。抗扭性能較好，用料較省。 格構(gòu)式構(gòu)件格構(gòu)式構(gòu)件 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)任務(wù)任務(wù)5.1 5.1 概概 述述Page 165.2.1 強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算任務(wù)任務(wù)5.2 5.2 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度 從鋼材的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系可知，在無(wú)孔洞等削弱的軸心受壓從鋼材的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系可知，在無(wú)孔洞等削弱的軸心受壓構(gòu)件中，軸心壓力作用下使截面內(nèi)產(chǎn)生均勻分布的受壓正應(yīng)構(gòu)件中，軸心壓力作用下使截面內(nèi)產(chǎn)生均勻分布的受壓正應(yīng)力。力。(a) 彈性狀態(tài)應(yīng)力彈性狀態(tài)應(yīng)力 (b) 極限狀態(tài)應(yīng)力

10、極限狀態(tài)應(yīng)力孔洞處截面應(yīng)力分布孔洞處截面應(yīng)力分布 Page 175.2.1強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算任務(wù)任務(wù)5.2 5.2 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度 為合理使用鋼材，充分發(fā)揮其強(qiáng)度，軸心受壓構(gòu)件的強(qiáng)度承為合理使用鋼材，充分發(fā)揮其強(qiáng)度，軸心受壓構(gòu)件的強(qiáng)度承載力是以截面的平均應(yīng)力達(dá)到鋼材的屈服應(yīng)力為極限。載力是以截面的平均應(yīng)力達(dá)到鋼材的屈服應(yīng)力為極限。 對(duì)軸心受壓構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算，對(duì)軸心受壓構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定凈截規(guī)定凈截面的平均應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。從構(gòu)件的受力性面的平均應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。從構(gòu)件的受力性能看，一般是偏于安全的，可按下式計(jì)

11、算：能看，一般是偏于安全的，可按下式計(jì)算： nNfANfnA式中式中 構(gòu)件的軸心壓力設(shè)計(jì)值；構(gòu)件的軸心壓力設(shè)計(jì)值； 鋼材的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；鋼材的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； 構(gòu)件的凈截面面積。構(gòu)件的凈截面面積。 Page 185.2.1強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算任務(wù)任務(wù)5.2 5.2 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度 對(duì)于摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接的桿件，除按式上式驗(yàn)算凈截面對(duì)于摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接的桿件，除按式上式驗(yàn)算凈截面強(qiáng)度外，還應(yīng)按下式驗(yàn)算毛截面強(qiáng)度：強(qiáng)度外，還應(yīng)按下式驗(yàn)算毛截面強(qiáng)度：式中式中 構(gòu)件的毛截面面積。構(gòu)件的毛截面面積。 NfAAPage 19任務(wù)任務(wù)5.2 5.2 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和

12、剛度軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度 軸心受壓構(gòu)件的剛度通常用長(zhǎng)細(xì)比來(lái)衡量，長(zhǎng)細(xì)比愈小，表軸心受壓構(gòu)件的剛度通常用長(zhǎng)細(xì)比來(lái)衡量，長(zhǎng)細(xì)比愈小，表示構(gòu)件剛度愈大，反之則剛度愈小。示構(gòu)件剛度愈大，反之則剛度愈小。 軸心受壓構(gòu)件的剛度是以保證長(zhǎng)細(xì)比限值來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即：軸心受壓構(gòu)件的剛度是以保證長(zhǎng)細(xì)比限值來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即： 5.2.2 剛度計(jì)算剛度計(jì)算 0li0li 式中式中 構(gòu)件的最大長(zhǎng)細(xì)比；構(gòu)件的最大長(zhǎng)細(xì)比； 構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度；構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度； 構(gòu)件截面的回轉(zhuǎn)半徑；構(gòu)件截面的回轉(zhuǎn)半徑； 規(guī)范規(guī)定的軸心受壓構(gòu)件的容許長(zhǎng)細(xì)比規(guī)范規(guī)定的軸心受壓構(gòu)件的容許長(zhǎng)細(xì)比 0lll式中式中 計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)，由構(gòu)件兩端的約束情況決定計(jì)算

13、長(zhǎng)度系數(shù)，由構(gòu)件兩端的約束情況決定 構(gòu)件的實(shí)際長(zhǎng)度。構(gòu)件的實(shí)際長(zhǎng)度。 Page 20任務(wù)任務(wù)5.2 5.2 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度 5.2.2 剛度計(jì)算剛度計(jì)算構(gòu)件兩端構(gòu)件兩端約束情況約束情況兩端鉸支兩端鉸支一端固定一端固定一端自由一端自由兩端固定兩端固定一端固定一端固定一端鉸支一端鉸支一端鉸支，另一端鉸支，另一端不能轉(zhuǎn)動(dòng)一端不能轉(zhuǎn)動(dòng)但能側(cè)移但能側(cè)移一端固定，另一端固定，另一端不能轉(zhuǎn)動(dòng)一端不能轉(zhuǎn)動(dòng)但能側(cè)移但能側(cè)移壓桿圖形壓桿圖形長(zhǎng)度系數(shù)理論值長(zhǎng)度系數(shù)理論值1.02.00.50.72.01.0長(zhǎng)度系數(shù)建議取值長(zhǎng)度系數(shù)建議取值1.02.10.650.82.01.2構(gòu)件的長(zhǎng)

14、度系數(shù)構(gòu)件的長(zhǎng)度系數(shù) Page 21任務(wù)任務(wù)5.2 5.2 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度 5.2.2 剛度計(jì)算剛度計(jì)算Page 22構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比太大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生下列不利影響構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比太大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生下列不利影響 在制造、運(yùn)輸和安裝過(guò)程中產(chǎn)生較在制造、運(yùn)輸和安裝過(guò)程中產(chǎn)生較大的彎曲變形。大的彎曲變形。 1使用期間因其自重產(chǎn)生較大的撓使用期間因其自重產(chǎn)生較大的撓度。度。 2在動(dòng)力荷載作用下發(fā)生較大的振動(dòng)。在動(dòng)力荷載作用下發(fā)生較大的振動(dòng)。 3構(gòu)件的極限承載力顯著降低，同時(shí)構(gòu)件的極限承載力顯著降低，同時(shí)，初彎曲和自重產(chǎn)生的撓度也將對(duì)，初彎曲和自重產(chǎn)生的撓度也將對(duì)構(gòu)件的整體穩(wěn)定帶來(lái)不利

15、影響。構(gòu)件的整體穩(wěn)定帶來(lái)不利影響。 4不不利利影影響響任務(wù)任務(wù)5.2 5.2 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度 Page 23任務(wù)任務(wù)5.2 5.2 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度 受拉構(gòu)件的容許長(zhǎng)細(xì)比受拉構(gòu)件的容許長(zhǎng)細(xì)比 項(xiàng)次項(xiàng)次構(gòu)件名稱構(gòu)件名稱承受靜力荷載或間接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)承受靜力荷載或間接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)直接承受動(dòng)力荷直接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)載的結(jié)構(gòu)一般建筑結(jié)構(gòu)一般建筑結(jié)構(gòu)有重級(jí)工作制吊車的廠房有重級(jí)工作制吊車的廠房1桁架的桿件桁架的桿件3502502502桁架的桿件桁架的桿件 吊車梁或吊車桁架以下的柱吊車梁或吊車桁架以下的柱間支撐間支撐30020

16、03其他拉桿、支撐、系桿等其他拉桿、支撐、系桿等(張張緊的圓鋼除外緊的圓鋼除外)400350Page 24任務(wù)任務(wù)5.2 5.2 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度 受拉構(gòu)件的容許長(zhǎng)細(xì)比受拉構(gòu)件的容許長(zhǎng)細(xì)比 注：注：(1) 承受靜力荷載的結(jié)構(gòu)中，可僅計(jì)算受拉構(gòu)件在豎向平面內(nèi)的長(zhǎng)細(xì)承受靜力荷載的結(jié)構(gòu)中，可僅計(jì)算受拉構(gòu)件在豎向平面內(nèi)的長(zhǎng)細(xì)比；比； (2) 在直接或間接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)中，計(jì)算單角鋼受拉構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)在直接或間接承受動(dòng)力荷載的結(jié)構(gòu)中，計(jì)算單角鋼受拉構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比時(shí)，應(yīng)采用角鋼的最小回轉(zhuǎn)半徑。但計(jì)算在交叉點(diǎn)相互連接的交叉桿比時(shí)，應(yīng)采用角鋼的最小回轉(zhuǎn)半徑。但計(jì)算在交叉點(diǎn)相互連接的交

17、叉桿件平面外的長(zhǎng)細(xì)比時(shí)，可采用與角鋼肢邊平行軸的回轉(zhuǎn)半徑；件平面外的長(zhǎng)細(xì)比時(shí)，可采用與角鋼肢邊平行軸的回轉(zhuǎn)半徑； (3) 中、重級(jí)工作制吊車桁架下弦桿的長(zhǎng)細(xì)比不宜超過(guò)中、重級(jí)工作制吊車桁架下弦桿的長(zhǎng)細(xì)比不宜超過(guò)200； (4) 在設(shè)有夾鉗吊車或剛性料耙吊車的廠房中，支撐在設(shè)有夾鉗吊車或剛性料耙吊車的廠房中，支撐(表中第表中第2項(xiàng)除外項(xiàng)除外)的長(zhǎng)細(xì)比不宜超過(guò)的長(zhǎng)細(xì)比不宜超過(guò)300； (5) 受拉構(gòu)件在永久荷載與風(fēng)荷載組合作用下受壓時(shí)，其長(zhǎng)細(xì)比不宜受拉構(gòu)件在永久荷載與風(fēng)荷載組合作用下受壓時(shí)，其長(zhǎng)細(xì)比不宜超過(guò)超過(guò)250； (6) 跨度等于或大于跨度等于或大于60m的桁架，其受拉弦桿和腹桿的長(zhǎng)細(xì)比不宜

18、超的桁架，其受拉弦桿和腹桿的長(zhǎng)細(xì)比不宜超過(guò)過(guò)300(承受靜力荷載承受靜力荷載)或或250(承受動(dòng)力荷載承受動(dòng)力荷載)。Page 25任務(wù)任務(wù)5.2 5.2 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度 受壓構(gòu)件的容許長(zhǎng)細(xì)比受壓構(gòu)件的容許長(zhǎng)細(xì)比 項(xiàng)次項(xiàng)次構(gòu)件名稱構(gòu)件名稱容許長(zhǎng)細(xì)比容許長(zhǎng)細(xì)比1柱、桁架和天窗架中的桿件柱、桁架和天窗架中的桿件150柱的綴條、吊車梁或吊車桁架以下的柱間支撐柱的綴條、吊車梁或吊車桁架以下的柱間支撐2支撐支撐(吊車梁或吊車桁架以下的柱間支撐除外吊車梁或吊車桁架以下的柱間支撐除外)200用以減小受壓構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比的桿件用以減小受壓構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比的桿件Page 26任務(wù)任務(wù)5.2

19、 5.2 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度 受壓構(gòu)件的容許長(zhǎng)細(xì)比受壓構(gòu)件的容許長(zhǎng)細(xì)比 注：注：(1) 桁架桁架(包括空間桁架包括空間桁架)的受壓腹桿，當(dāng)其內(nèi)力等于或小于承載力的的受壓腹桿，當(dāng)其內(nèi)力等于或小于承載力的50%時(shí)，容許長(zhǎng)細(xì)比值可取為時(shí)，容許長(zhǎng)細(xì)比值可取為200； (2) 計(jì)算單角鋼受壓構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比時(shí)，應(yīng)采用角鋼的最小回轉(zhuǎn)半徑；計(jì)算單角鋼受壓構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比時(shí)，應(yīng)采用角鋼的最小回轉(zhuǎn)半徑；但計(jì)算在交叉點(diǎn)相互連接的交叉桿件平面外的長(zhǎng)細(xì)比時(shí)，應(yīng)采用與角鋼但計(jì)算在交叉點(diǎn)相互連接的交叉桿件平面外的長(zhǎng)細(xì)比時(shí)，應(yīng)采用與角鋼肢邊平行軸的回轉(zhuǎn)半徑；肢邊平行軸的回轉(zhuǎn)半徑； (3) 跨度等于或大

20、于跨度等于或大于60m的桁架，其受壓弦桿和端壓桿的容許長(zhǎng)細(xì)比的桁架，其受壓弦桿和端壓桿的容許長(zhǎng)細(xì)比值宜取值宜取100，其他受壓腹桿可取，其他受壓腹桿可取150(承受靜力荷載或間接承受動(dòng)力荷載承受靜力荷載或間接承受動(dòng)力荷載)或或120(直接承受動(dòng)力荷載直接承受動(dòng)力荷載)； (4) 由容許長(zhǎng)細(xì)比控制截面的桿件，在計(jì)算其長(zhǎng)細(xì)比時(shí)，可不考慮扭由容許長(zhǎng)細(xì)比控制截面的桿件，在計(jì)算其長(zhǎng)細(xì)比時(shí)，可不考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。轉(zhuǎn)效應(yīng)。Page 27任務(wù)任務(wù)5.2 5.2 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度 例例5-1 驗(yàn)算某中級(jí)工作制吊車的廠房雙角鋼壓桿。截面如圖所示驗(yàn)算某中級(jí)工作制吊車的廠房雙角鋼壓桿。截面

21、如圖所示，承受軸心壓力，承受軸心壓力N=500kN，計(jì)算長(zhǎng)度，計(jì)算長(zhǎng)度 ， ，材，材料為料為Q235鋼。鋼。 0 x300mml0y600mmlPage 28任務(wù)任務(wù)5.2 5.2 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度 解解 強(qiáng)度驗(yàn)算。強(qiáng)度驗(yàn)算。由附錄由附錄1附表附表1查得查得1008截面面積，則此壓桿凈截面面積為：截面面積，則此壓桿凈截面面積為： N/mm2215N/mm2 (2) 長(zhǎng)細(xì)比驗(yàn)算。長(zhǎng)細(xì)比驗(yàn)算。由附錄由附錄1附表附表1查得其回轉(zhuǎn)半徑為：查得其回轉(zhuǎn)半徑為： ， =150 =150 22n2(15.62.15 0.8)27.76cm2 776mmA n500 000180

22、.02 776NAx3.08cmi y4.48cmi 0 xxx300973.08li0yxy6001344.48li Page 295.3.1 理想軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定理想軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定 任務(wù)任務(wù)5.3 5.3 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定 理想軸心受壓構(gòu)件是認(rèn)為構(gòu)件是等截面的，截面形心縱軸是理想軸心受壓構(gòu)件是認(rèn)為構(gòu)件是等截面的，截面形心縱軸是一直線，壓力的作用線與形心縱軸重合，材料是完全均勻和一直線，壓力的作用線與形心縱軸重合，材料是完全均勻和彈性的。理想軸心受壓構(gòu)件是理論分析用的計(jì)算模型，現(xiàn)實(shí)彈性的。理想軸心受壓構(gòu)件是理論分析用的計(jì)算模型，現(xiàn)實(shí)當(dāng)中不存在理想軸心

23、受壓構(gòu)件。當(dāng)中不存在理想軸心受壓構(gòu)件。當(dāng)軸心受壓構(gòu)件的截面當(dāng)軸心受壓構(gòu)件的截面形狀和尺寸不同時(shí)形狀和尺寸不同時(shí)彎扭屈曲彎扭屈曲 扭轉(zhuǎn)屈曲扭轉(zhuǎn)屈曲 彎曲屈曲彎曲屈曲 Page 305.3.1 理想軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定理想軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定 任務(wù)任務(wù)5.3 5.3 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定 (a) 彎曲屈曲彎曲屈曲 (b) 扭轉(zhuǎn)屈曲扭轉(zhuǎn)屈曲 (c) 彎扭屈曲彎扭屈曲Page 315.3.1 理想軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定理想軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定 任務(wù)任務(wù)5.3 5.3 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定 1穩(wěn)定平衡穩(wěn)定平衡2中性平衡中性平衡3不穩(wěn)定平衡不穩(wěn)定平衡中

24、性平衡是從穩(wěn)定平衡過(guò)渡到不穩(wěn)定平衡的臨界狀態(tài)，中性中性平衡是從穩(wěn)定平衡過(guò)渡到不穩(wěn)定平衡的臨界狀態(tài)，中性平衡時(shí)的壓力稱為臨界力平衡時(shí)的壓力稱為臨界力，相應(yīng)的截面應(yīng)力稱為臨界應(yīng)力，相應(yīng)的截面應(yīng)力稱為臨界應(yīng)力，常低于鋼材屈服強(qiáng)度，即構(gòu)件的應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限狀態(tài)之前常低于鋼材屈服強(qiáng)度，即構(gòu)件的應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限狀態(tài)之前就喪失穩(wěn)定。就喪失穩(wěn)定。 Page 325.3.1 理想軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定理想軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定 任務(wù)任務(wù)5.3 5.3 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定 結(jié)構(gòu)喪失穩(wěn)定時(shí)，平衡形式發(fā)生改變的，為第一類穩(wěn)定失穩(wěn)或平衡分支結(jié)構(gòu)喪失穩(wěn)定時(shí)，平衡形式發(fā)生改變的，為第一類穩(wěn)定失穩(wěn)或

25、平衡分支失穩(wěn)。失穩(wěn)。喪失第二類穩(wěn)定性的特征是喪失穩(wěn)定性時(shí)結(jié)構(gòu)彎曲平衡形式不發(fā)生改變喪失第二類穩(wěn)定性的特征是喪失穩(wěn)定性時(shí)結(jié)構(gòu)彎曲平衡形式不發(fā)生改變，只是由于結(jié)構(gòu)原來(lái)的彎曲變形增大將不能正常工作。喪失第二類穩(wěn)定，只是由于結(jié)構(gòu)原來(lái)的彎曲變形增大將不能正常工作。喪失第二類穩(wěn)定也稱為極值點(diǎn)失穩(wěn)。也稱為極值點(diǎn)失穩(wěn)。 第一類喪失穩(wěn)第一類喪失穩(wěn)定問(wèn)題定問(wèn)題 第二類穩(wěn)定性問(wèn)第二類穩(wěn)定性問(wèn)題題 Page 335.3.1 理想軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定理想軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定 任務(wù)任務(wù)5.3 5.3 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定 扭轉(zhuǎn)屈曲扭轉(zhuǎn)屈曲 彎扭屈曲彎扭屈曲 彎曲屈曲彎曲屈曲 當(dāng)當(dāng)N再增大時(shí)，構(gòu)

26、件將產(chǎn)生不可恢復(fù)的彎曲變形，而使構(gòu)件最終喪失承載力。再增大時(shí)，構(gòu)件將產(chǎn)生不可恢復(fù)的彎曲變形，而使構(gòu)件最終喪失承載力。 對(duì)于單軸對(duì)稱截面對(duì)于單軸對(duì)稱截面(如如T形形)的軸心受壓構(gòu)件的軸心受壓構(gòu)件,其繞非對(duì)稱軸屈曲時(shí)為彎曲屈曲，但繞對(duì)其繞非對(duì)稱軸屈曲時(shí)為彎曲屈曲，但繞對(duì)稱軸屈曲時(shí)，由于形心與剪切中心不重合，彎曲產(chǎn)生的剪力不經(jīng)過(guò)截面的剪切中心，稱軸屈曲時(shí)，由于形心與剪切中心不重合，彎曲產(chǎn)生的剪力不經(jīng)過(guò)截面的剪切中心，將會(huì)有附加扭矩產(chǎn)生。因此，繞對(duì)稱軸的彎曲變形總會(huì)伴隨著扭矩變形將會(huì)有附加扭矩產(chǎn)生。因此，繞對(duì)稱軸的彎曲變形總會(huì)伴隨著扭矩變形 當(dāng)軸心受壓構(gòu)件截面的抗扭剛度較差時(shí)，當(dāng)達(dá)到某一界限值時(shí)，構(gòu)件

27、將由原來(lái)的當(dāng)軸心受壓構(gòu)件截面的抗扭剛度較差時(shí)，當(dāng)達(dá)到某一界限值時(shí)，構(gòu)件將由原來(lái)的直線穩(wěn)定狀態(tài)變?yōu)槔@構(gòu)件縱軸微微扭轉(zhuǎn)的平衡狀態(tài)，當(dāng)再稍增加，則扭轉(zhuǎn)變形迅直線穩(wěn)定狀態(tài)變?yōu)槔@構(gòu)件縱軸微微扭轉(zhuǎn)的平衡狀態(tài)，當(dāng)再稍增加，則扭轉(zhuǎn)變形迅速增大，而使構(gòu)件喪失承載能力。速增大，而使構(gòu)件喪失承載能力。 Page 345.3.2 理想軸心壓桿的彎曲屈曲理想軸心壓桿的彎曲屈曲 任務(wù)任務(wù)5.3 5.3 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定 承受軸心壓力兩端鉸支的理想細(xì)長(zhǎng)壓桿，發(fā)生彎曲時(shí)截面中承受軸心壓力兩端鉸支的理想細(xì)長(zhǎng)壓桿，發(fā)生彎曲時(shí)截面中將產(chǎn)生彎矩將產(chǎn)生彎矩M和剪力和剪力V，由材料力學(xué)可得：，由材料力學(xué)可得：

28、解方程后可以得到兩端鉸接軸心壓桿的歐拉臨界力：解方程后可以得到兩端鉸接軸心壓桿的歐拉臨界力： 式中式中 E材料的彈性模量材料的彈性模量 I構(gòu)件截面慣性矩構(gòu)件截面慣性矩 L構(gòu)件的長(zhǎng)度構(gòu)件的長(zhǎng)度 22ddyMxEI 2cr2 EINlPage 355.3.2 理想軸心壓桿的彎曲屈曲理想軸心壓桿的彎曲屈曲 任務(wù)任務(wù)5.3 5.3 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定 當(dāng)構(gòu)件兩端不是鉸支而是其他情況時(shí)，可以用當(dāng)構(gòu)件兩端不是鉸支而是其他情況時(shí)，可以用 代替上式代替上式中的中的 。各種支承情況時(shí)的。各種支承情況時(shí)的 值見(jiàn)表值見(jiàn)表 歐拉臨界應(yīng)力為：歐拉臨界應(yīng)力為： 式中式中 A構(gòu)件截面面積構(gòu)件截面面

29、積 構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比 0lll222crcr22200NEIEIEAl AlAPage 365.3.2 理想軸心壓桿的彎曲屈曲理想軸心壓桿的彎曲屈曲 任務(wù)任務(wù)5.3 5.3 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定 對(duì)于長(zhǎng)細(xì)比較小的軸心受壓構(gòu)件，往往是在荷載到達(dá)歐拉荷對(duì)于長(zhǎng)細(xì)比較小的軸心受壓構(gòu)件，往往是在荷載到達(dá)歐拉荷載以前，其軸心應(yīng)力已超過(guò)比例極限，此時(shí)就應(yīng)該考慮鋼材載以前，其軸心應(yīng)力已超過(guò)比例極限，此時(shí)就應(yīng)該考慮鋼材的非彈性性能，也就是必須研究軸心受壓構(gòu)件的彈塑性彎曲的非彈性性能，也就是必須研究軸心受壓構(gòu)件的彈塑性彎曲屈曲。其長(zhǎng)細(xì)比的分界點(diǎn)就是屈曲。其長(zhǎng)細(xì)比的分界點(diǎn)就是 當(dāng)當(dāng)

30、時(shí)為彈時(shí)為彈性彎曲屈曲，當(dāng)性彎曲屈曲，當(dāng) 時(shí)為彈塑性彎曲屈曲。時(shí)為彈塑性彎曲屈曲。 在彈塑性階段發(fā)生失穩(wěn)的軸心受壓構(gòu)件，由于截面的應(yīng)力應(yīng)在彈塑性階段發(fā)生失穩(wěn)的軸心受壓構(gòu)件，由于截面的應(yīng)力應(yīng)變是非線性的，確定臨界力就很困難，這時(shí)可采用切線模量變是非線性的，確定臨界力就很困難，這時(shí)可采用切線模量理論來(lái)計(jì)算桿件的彈塑性臨界力。理論來(lái)計(jì)算桿件的彈塑性臨界力。 pp/E fppPage 375.3.2 理想軸心壓桿的彎曲屈曲理想軸心壓桿的彎曲屈曲 任務(wù)任務(wù)5.3 5.3 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定 (1) 當(dāng)軸心壓力達(dá)到臨界當(dāng)軸心壓力達(dá)到臨界壓力壓力 時(shí)，桿件仍保持時(shí)，桿件仍保持順直，

31、但微彎時(shí)，軸心力順直，但微彎時(shí)，軸心力增加了增加了 (2) 雖然雖然 很小，但所很小，但所增加的平均壓應(yīng)力恰好增加的平均壓應(yīng)力恰好等于截面凸側(cè)所產(chǎn)生的等于截面凸側(cè)所產(chǎn)生的彎曲拉應(yīng)力彎曲拉應(yīng)力 切線模量理論采用了兩個(gè)假設(shè)切線模量理論采用了兩個(gè)假設(shè) crNNNPage 385.3.2 理想軸心壓桿的彎曲屈曲理想軸心壓桿的彎曲屈曲 任務(wù)任務(wù)5.3 5.3 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定 由切線模量理論得到的計(jì)算公式為：由切線模量理論得到的計(jì)算公式為： 式中式中 彈塑性階段失穩(wěn)的臨界力彈塑性階段失穩(wěn)的臨界力 材料的切線彈性模量材料的切線彈性模量 切線模量臨界應(yīng)力為：切線模量臨界應(yīng)力為：

32、由于由于 ，故由切線模量理論確定的臨界力能較好地反映，故由切線模量理論確定的臨界力能較好地反映軸心受壓構(gòu)件在彈塑性階段屈曲的承載能力，且偏于安全軸心受壓構(gòu)件在彈塑性階段屈曲的承載能力，且偏于安全 。2tcrt2 E INl2tcrt2 EcrtNtEtEEPage 395.3.3 影響軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定承載力的主要因素影響軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定承載力的主要因素任務(wù)任務(wù)5.3 5.3 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定 構(gòu)件的截面構(gòu)件的截面形狀和尺寸形狀和尺寸 材料的力材料的力學(xué)性能學(xué)性能 桿端的約桿端的約束條件束條件 構(gòu)件的失構(gòu)件的失穩(wěn)方向穩(wěn)方向 鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)的焊接的焊接 構(gòu)件的初彎構(gòu)件的初

33、彎曲和初偏心曲和初偏心 加工過(guò)程中產(chǎn)加工過(guò)程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力生的殘余應(yīng)力 Page 405.3.4 實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定曲線實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定曲線 任務(wù)任務(wù)5.3 5.3 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的穩(wěn)定曲線的穩(wěn)定曲線 Page 415.3.4 實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定曲線實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定曲線 任務(wù)任務(wù)5.3 5.3 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定 一般的截面情況屬于一般的截面情況屬于b類類 軋制圓管以及軋制普通工字鋼繞軸失穩(wěn)時(shí)其殘余應(yīng)力或軋制圓管以及軋制普通工字鋼繞軸失穩(wěn)時(shí)其殘余應(yīng)力或?yàn)槔瓚?yīng)力對(duì)繞強(qiáng)軸彎曲穩(wěn)定有利，或影響

34、較小，故屬為拉應(yīng)力對(duì)繞強(qiáng)軸彎曲穩(wěn)定有利，或影響較小，故屬a類類 Page 425.3.5 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定計(jì)算軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定計(jì)算 任務(wù)任務(wù)5.3 5.3 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定 軸心受壓構(gòu)件所受應(yīng)力應(yīng)不大于整體穩(wěn)定的臨界應(yīng)力，考慮軸心受壓構(gòu)件所受應(yīng)力應(yīng)不大于整體穩(wěn)定的臨界應(yīng)力，考慮抗力分項(xiàng)系數(shù)后，為：抗力分項(xiàng)系數(shù)后，為： 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB500172003)中軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)中軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性應(yīng)按下式計(jì)算：定性應(yīng)按下式計(jì)算：ycrcrRyRfNfAfNfAPage 435.3.5 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定計(jì)算軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定計(jì)算 任

35、務(wù)任務(wù)5.3 5.3 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定 對(duì)于構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比應(yīng)按照下列規(guī)定確定：對(duì)于構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比應(yīng)按照下列規(guī)定確定：截面為雙軸對(duì)稱或極對(duì)稱的構(gòu)件：截面為雙軸對(duì)稱或極對(duì)稱的構(gòu)件： 式中式中 、 構(gòu)件對(duì)主軸的計(jì)算長(zhǎng)度構(gòu)件對(duì)主軸的計(jì)算長(zhǎng)度 、 構(gòu)件截面對(duì)主軸的回轉(zhuǎn)半徑構(gòu)件截面對(duì)主軸的回轉(zhuǎn)半徑 對(duì)雙軸對(duì)稱十字形截面構(gòu)件，對(duì)雙軸對(duì)稱十字形截面構(gòu)件， 或或 取值不得小于取值不得小于 (其中其中 為懸伸板件寬厚比為懸伸板件寬厚比) x0 xx/liy0yy/li0 xl0ylxiyixy5.07 /b t/b tPage 445.3.5 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定計(jì)算軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定計(jì)

36、算 任務(wù)任務(wù)5.3 5.3 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定 (2) 截面為單軸對(duì)稱的實(shí)腹式構(gòu)件，繞非對(duì)稱軸的長(zhǎng)細(xì)比截面為單軸對(duì)稱的實(shí)腹式構(gòu)件，繞非對(duì)稱軸的長(zhǎng)細(xì)比 仍仍按上式計(jì)算，但繞對(duì)稱軸應(yīng)取計(jì)及扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的換算長(zhǎng)細(xì)比按上式計(jì)算，但繞對(duì)稱軸應(yīng)取計(jì)及扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的換算長(zhǎng)細(xì)比 代替代替 ， 的計(jì)算方法可參見(jiàn)鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范的相關(guān)條文。的計(jì)算方法可參見(jiàn)鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范的相關(guān)條文。(3) 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定性仍按式格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定性仍按式 計(jì)算，但對(duì)于計(jì)算，但對(duì)于虛軸的長(zhǎng)細(xì)比應(yīng)取換算長(zhǎng)細(xì)比，其值應(yīng)按下表所列的公式虛軸的長(zhǎng)細(xì)比應(yīng)取換算長(zhǎng)細(xì)比，其值應(yīng)按下表所列的公式計(jì)算。計(jì)算。 xyzyyzNfAP

37、age 455.4.1 均勻受壓板的屈曲問(wèn)題均勻受壓板的屈曲問(wèn)題 任務(wù)任務(wù)5.4 軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定 軸心受壓構(gòu)件不僅有喪失整體穩(wěn)定的可能性，而且也有喪失軸心受壓構(gòu)件不僅有喪失整體穩(wěn)定的可能性，而且也有喪失局部穩(wěn)定的可能性。組成構(gòu)件的板件，如工字形截面構(gòu)件的局部穩(wěn)定的可能性。組成構(gòu)件的板件，如工字形截面構(gòu)件的翼緣和腹板，其厚度與板其他兩個(gè)尺寸相比都較小。在均勻翼緣和腹板，其厚度與板其他兩個(gè)尺寸相比都較小。在均勻壓力的作用下，當(dāng)壓力到達(dá)某一數(shù)值時(shí)，板件不能繼續(xù)維持壓力的作用下，當(dāng)壓力到達(dá)某一數(shù)值時(shí)，板件不能繼續(xù)維持平面平衡狀態(tài)而產(chǎn)生凸曲現(xiàn)象，因?yàn)榘寮皇菢?gòu)件的一部分平面

38、平衡狀態(tài)而產(chǎn)生凸曲現(xiàn)象，因?yàn)榘寮皇菢?gòu)件的一部分，所以把這種屈曲現(xiàn)象稱為喪失局部穩(wěn)定。，所以把這種屈曲現(xiàn)象稱為喪失局部穩(wěn)定。Page 465.4.1 均勻受壓板的屈曲問(wèn)題均勻受壓板的屈曲問(wèn)題 任務(wù)任務(wù)5.4 軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定 如圖所示為一工字形截面軸心受壓構(gòu)如圖所示為一工字形截面軸心受壓構(gòu)件發(fā)生局部失穩(wěn)的變形形態(tài)示意，在件發(fā)生局部失穩(wěn)的變形形態(tài)示意，在腹板和翼緣失穩(wěn)的情況下，構(gòu)件還可腹板和翼緣失穩(wěn)的情況下，構(gòu)件還可能維持著整體穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，但由能維持著整體穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，但由于部分板件屈曲后退出工作，使構(gòu)件于部分板件屈曲后退出工作，使構(gòu)件的有效截面減少，導(dǎo)致構(gòu)件過(guò)

39、早喪失的有效截面減少，導(dǎo)致構(gòu)件過(guò)早喪失承載能力。因此，承載能力。因此，規(guī)范規(guī)范規(guī)定軸心規(guī)定軸心受壓構(gòu)件必須滿足局部穩(wěn)定的要求受壓構(gòu)件必須滿足局部穩(wěn)定的要求。軸心受壓構(gòu)件的局部屈曲軸心受壓構(gòu)件的局部屈曲 Page 475.4.2.1 翼緣自由外伸段寬厚比的限值翼緣自由外伸段寬厚比的限值 任務(wù)任務(wù)5.4 軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定 由于工字形截面的腹板一般較翼緣薄，腹板對(duì)翼緣板幾乎沒(méi)由于工字形截面的腹板一般較翼緣薄，腹板對(duì)翼緣板幾乎沒(méi)有嵌固作用，因此翼緣可視為三邊簡(jiǎn)支一邊自由的均勻受壓有嵌固作用，因此翼緣可視為三邊簡(jiǎn)支一邊自由的均勻受壓板。按照等穩(wěn)定理論，可以得到翼緣板自由外伸寬

40、度板。按照等穩(wěn)定理論，可以得到翼緣板自由外伸寬度b與其厚與其厚度度t之比，應(yīng)符合：之比，應(yīng)符合： 式中式中 構(gòu)件兩方向長(zhǎng)細(xì)比的較大值，當(dāng)構(gòu)件兩方向長(zhǎng)細(xì)比的較大值，當(dāng) 100時(shí)取時(shí)取 =100。 上式同樣適用于計(jì)算上式同樣適用于計(jì)算T形、形、H形截面翼緣板的寬厚比形截面翼緣板的寬厚比( )限值限值 bty235(100.1 )f/b tPage 485.4.2.2 腹板高厚比的限值腹板高厚比的限值任務(wù)任務(wù)5.4 軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定 腹板可視為四邊支承板，且當(dāng)腹板發(fā)生屈曲時(shí)，翼緣板作為腹板可視為四邊支承板，且當(dāng)腹板發(fā)生屈曲時(shí)，翼緣板作為腹板縱向邊的支承，對(duì)腹板將起一定的彈

41、性嵌固作用，這種腹板縱向邊的支承，對(duì)腹板將起一定的彈性嵌固作用，這種嵌固作用可使腹板的臨界應(yīng)力提高。按照等穩(wěn)定理論，可以嵌固作用可使腹板的臨界應(yīng)力提高。按照等穩(wěn)定理論，可以得到腹板計(jì)算高度與其厚度之比，應(yīng)符合：得到腹板計(jì)算高度與其厚度之比，應(yīng)符合： 上式同樣適用于計(jì)算上式同樣適用于計(jì)算H形截面腹板的寬厚比形截面腹板的寬厚比( )限值。限值。 0w/h t0wht235(250.5 )yfPage 49【例例5-2】 任務(wù)任務(wù)5.4 軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定 驗(yàn)算截面的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。截面為焊接工字形，具有軋制驗(yàn)算截面的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。截面為焊接工字形，具有軋制邊翼緣

42、，截面尺寸如圖所示。承受軸心壓力設(shè)計(jì)值邊翼緣，截面尺寸如圖所示。承受軸心壓力設(shè)計(jì)值 ， ， 。材料為。材料為 鋼，鋼， 。 1 000kNN 0500cmxl0250cmylQ2352215N/mmf Page 50解解 任務(wù)任務(wù)5.4 軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定 (1) 計(jì)算截面幾何特性。計(jì)算截面幾何特性。毛截面面積：毛截面面積：截面慣性矩：截面慣性矩：截面回轉(zhuǎn)半徑：截面回轉(zhuǎn)半徑：2222 1200.656cmA 334x(222221.420 ) /125 254.7cmI 334y2(1 22 /12)200.6 /121 775cmI xx5 254.79.69cm5

43、6IiAyy1 7755.63cm56IiAPage 51解解 任務(wù)任務(wù)5.4 軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定 (2) 剛度驗(yàn)算。剛度驗(yàn)算。(3) 整體穩(wěn)定驗(yàn)算。整體穩(wěn)定驗(yàn)算。從截面分類表可知，截面翼緣為軋制，對(duì)截面的強(qiáng)軸屈曲時(shí)屬于從截面分類表可知，截面翼緣為軋制，對(duì)截面的強(qiáng)軸屈曲時(shí)屬于b類截面，類截面，由附表由附表13按按 查得查得 ；對(duì)弱軸屈曲時(shí)；對(duì)弱軸屈曲時(shí)屬于屬于c類截面，由附表按類截面，由附表按 查得查得 。再在二者之中選小值，再在二者之中選小值， ，則：，則：經(jīng)驗(yàn)算可知，此截面滿足整體穩(wěn)定和剛度要求，因截面無(wú)削弱不需要進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)算可知，此截面滿足整體穩(wěn)定和剛度要求，因截

44、面無(wú)削弱不需要進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。強(qiáng)度驗(yàn)算。0 xxx50051.6 1509.69li0yyy25044.4 1505.63lix51.6x0.852(0.8520.847)0.60.849x44.4y0.814(0.8140.807)0.40.811miny0.8113222min1 000 10220.2N/mm215N/mm0.811 56 10NfAPage 52解解 任務(wù)任務(wù)5.4 軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定 (4) 局部穩(wěn)定驗(yàn)算。局部穩(wěn)定驗(yàn)算。腹板高厚比：腹板高厚比： 翼緣自由外伸段寬厚比：翼緣自由外伸段寬厚比： 局部穩(wěn)定滿足。局部穩(wěn)定滿足。 0w20033.336h

45、ty235235(250.5 )(250.551.6)50.8235f1(2206)/210.710bty235235(100.1 )(100.1 51.6)15.16235fPage 53【例例5-3】 任務(wù)任務(wù)5.4 軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定 試驗(yàn)算如圖所示焊接箱截面柱。承受軸心壓力永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值試驗(yàn)算如圖所示焊接箱截面柱。承受軸心壓力永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值 ，可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值，可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值 。柱高。柱高9m，上端鉸接，下端固定，上端鉸接，下端固定。鋼材為。鋼材為Q235，截面無(wú)削弱。，截面無(wú)削弱。 Gk1500kNN3 000kNN Page 54解解 任務(wù)任務(wù)5.4 軸心受

46、壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定 解：解：(1) 設(shè)計(jì)資料。設(shè)計(jì)資料。荷載設(shè)計(jì)值荷載設(shè)計(jì)值計(jì)算長(zhǎng)度計(jì)算長(zhǎng)度(2) 計(jì)算截面幾何特性。計(jì)算截面幾何特性。毛截面面積：毛截面面積： 截面慣性矩：截面慣性矩：截面回轉(zhuǎn)半徑：截面回轉(zhuǎn)半徑： GkQk1.21.41.2 1 5001.43 0006 000kNNNN0 x0y0.80.8 97.2mlll22 1.6 (5048)313.6cmA334x(50 51.246.8 48 )/12127 932cmI 334y(51.2504846.8 )/12123 320cmI xx127 93220.20cm313.6IiAyy123 32019.

47、83cm313.6IiA Page 55解解 任務(wù)任務(wù)5.4 軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定 (3) 剛度驗(yàn)算。剛度驗(yàn)算。(4) 局部穩(wěn)定驗(yàn)算。局部穩(wěn)定驗(yàn)算。腹板高厚比：腹板高厚比： 翼緣自由外伸段寬厚比：翼緣自由外伸段寬厚比： 局部穩(wěn)定滿足。局部穩(wěn)定滿足。 0 xxx72035.6 15020.20li0yyy72036.3 15019.83li0w46829.316hty235235404040235f04803016bty235235404040235fPage 56解解 任務(wù)任務(wù)5.4 軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定 (5) 整體穩(wěn)定驗(yàn)算。整體穩(wěn)定驗(yàn)算。從截

48、面分類表可知，從截面分類表可知， ， 二者均大于二者均大于20，屬于，屬于b類截面，由類截面，由附表附表13按按 查得查得 ，則，則 經(jīng)驗(yàn)算可知，此截面滿足穩(wěn)定和剛度要求，因截面無(wú)削弱不需要進(jìn)行強(qiáng)度經(jīng)驗(yàn)算可知，此截面滿足穩(wěn)定和剛度要求，因截面無(wú)削弱不需要進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。驗(yàn)算。 030bt029.3whtxymax(,)36.3 0.914(0.9140.910)0.30.9133226 000 10209.6N/mm0.913 313.6 10NA2215N/mmf Page 57【例例5-4】 任務(wù)任務(wù)5.4 軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定 某桁架上弦桿，截面為某桁架上弦桿，截面

49、為212510的組合的組合T形截面，如圖所示形截面，如圖所示，節(jié)點(diǎn)板厚，節(jié)點(diǎn)板厚 。承受軸心壓力設(shè)計(jì)值。承受軸心壓力設(shè)計(jì)值 ， ， 。鋼材為。鋼材為Q235，截面無(wú)削弱。試驗(yàn)算此壓桿的穩(wěn)定，截面無(wú)削弱。試驗(yàn)算此壓桿的穩(wěn)定性。性。 12mm780kNN 0150cmxl0300cmylPage 58解解 任務(wù)任務(wù)5.4 軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定 (1) 計(jì)算截面幾何特性。計(jì)算截面幾何特性。查附錄查附錄1可知：可知： ， ， 0.8，所以不論對(duì)，所以不論對(duì)x軸或軸或y軸失穩(wěn)時(shí)都屬于軸失穩(wěn)時(shí)都屬于b類截面，當(dāng)類截面，當(dāng) 時(shí)，由附時(shí)，由附錄錄3查得查得 。需要的截面幾何特性：。需要

50、的截面幾何特性：由附錄由附錄1中不可能選出同時(shí)滿足中不可能選出同時(shí)滿足A、和的工字鋼，可適當(dāng)考慮、和的工字鋼，可適當(dāng)考慮A和進(jìn)行和進(jìn)行選擇?，F(xiàn)試選選擇。現(xiàn)試選HW250250914， ， ， 。 60/b h600.807321 600 109 222mm0.807215NAf0 xx6 000100mm60li0yy3 00050mm60li292.18cmAx10.8cmi y6.29cmi Page 78解：解： 任務(wù)任務(wù)5.5 實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì) 2) 截面驗(yàn)算。截面驗(yàn)算。剛度驗(yàn)算：剛度驗(yàn)算：整體穩(wěn)定驗(yàn)算：整體穩(wěn)定驗(yàn)算：由截面分類表可知，對(duì)于寬翼緣

51、由截面分類表可知，對(duì)于寬翼緣H型鋼，因型鋼，因 ，所以不論對(duì)，所以不論對(duì)x軸或軸或y軸失穩(wěn)時(shí)都屬于軸失穩(wěn)時(shí)都屬于b類截面，取類截面，取 時(shí)，由附表時(shí)，由附表13查得查得 ，則：，則：經(jīng)驗(yàn)算可知，此截面滿足整體穩(wěn)定和剛度要求。因截面無(wú)削弱，可不經(jīng)驗(yàn)算可知，此截面滿足整體穩(wěn)定和剛度要求。因截面無(wú)削弱，可不需要進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。又因?yàn)槭菬彳埿弯?，可不?yàn)算局部穩(wěn)定。需要進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。又因?yàn)槭菬彳埿弯摚刹或?yàn)算局部穩(wěn)定。 0 xxx6 00055.6 150108li0yyy3 00047.7 15062.9li/0.8b h x55.6x0.833(0.8330.828)0.60.83032221 600

52、 10209.1N/mm215N/mm0.83092.18 10NfAPage 79解：解： 任務(wù)任務(wù)5.5 實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì) (3) 焊接工字形截面如圖焊接工字形截面如圖(c)所示。所示。1) 初選截面。初選截面。參照熱軋參照熱軋H型鋼截面，選用截面如圖型鋼截面，選用截面如圖 (c)所示，翼緣所示，翼緣225014，腹，腹板板12508。截面幾何特性：。截面幾何特性：23343342250 14250 89 000mm1(250278242250 )132 499 000mm1211214250250 836 468 934mm1212132 499

53、000121.3mm9 00036 468 93463.7mm9 000 xyxyAIIiiPage 80解：解： 任務(wù)任務(wù)5.5 實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì) 2) 截面驗(yàn)算。截面驗(yàn)算。 剛度驗(yàn)算。剛度驗(yàn)算。 整體穩(wěn)定驗(yàn)算。整體穩(wěn)定驗(yàn)算。由截面分類表可知，對(duì)于焊接工字形截面由截面分類表可知，對(duì)于焊接工字形截面(翼緣采用焰切邊翼緣采用焰切邊)，所以不，所以不論對(duì)論對(duì)x軸或軸或y軸失穩(wěn)時(shí)都屬于軸失穩(wěn)時(shí)都屬于b類截面，取類截面，取 時(shí)，由附表時(shí)，由附表13查得查得 ，則：，則：0 xxx6 00049.5 150121.3li0yyy3 00047.1 15063.7l

54、ix49.50.861(0.861x0.856)0.50.85832221 600 10207.2N/mm215N/mm0.85890 10NfAPage 81解：解： 任務(wù)任務(wù)5.5 實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì) 局部穩(wěn)定驗(yàn)算。局部穩(wěn)定驗(yàn)算。翼緣外伸部分：翼緣外伸部分： 腹板：腹板： 經(jīng)驗(yàn)算可知，此截面滿足整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定和剛度要求。因截面無(wú)經(jīng)驗(yàn)算可知，此截面滿足整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定和剛度要求。因截面無(wú)削弱，可不需要進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。削弱，可不需要進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。12.50.48.61.4bty235(100.1 )15f0w2531.30.8hty235(250.5

55、)49.8fPage 825.6.1 格構(gòu)式軸心壓桿的組成格構(gòu)式軸心壓桿的組成 任務(wù)任務(wù)5.6 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì) 熱軋槽鋼熱軋槽鋼 格構(gòu)式軸格構(gòu)式軸心壓桿心壓桿 熱軋工字鋼熱軋工字鋼和和H型鋼型鋼 Page 835.6.1 格構(gòu)式軸心壓桿的組成格構(gòu)式軸心壓桿的組成 任務(wù)任務(wù)5.6 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì) 槽鋼肢件的翼緣向內(nèi)者比較普槽鋼肢件的翼緣向內(nèi)者比較普遍，因?yàn)檫@樣可以有一個(gè)如圖遍，因?yàn)檫@樣可以有一個(gè)如圖 (a)所示平整的外表，而且與如所示平整的外表，而且與如圖圖 (b)所示肢件翼緣向外的比較所示肢件翼緣向外的比較，在

56、輪廓尺寸相同的情況下，在輪廓尺寸相同的情況下，前者可以得到較大的截面慣性前者可以得到較大的截面慣性矩。對(duì)于長(zhǎng)度較大而且受力不矩。對(duì)于長(zhǎng)度較大而且受力不大的壓桿，肢件可以由大的壓桿，肢件可以由4個(gè)角鋼個(gè)角鋼組成，如圖組成，如圖 (d)所示。四周均用所示。四周均用綴材連接，由綴材連接，由3個(gè)肢件組成的格個(gè)肢件組成的格構(gòu)式柱，有時(shí)用于桅桿等結(jié)構(gòu)構(gòu)式柱，有時(shí)用于桅桿等結(jié)構(gòu)。(a) (b) (c)Page 845.6.1 格構(gòu)式軸心壓桿的組成格構(gòu)式軸心壓桿的組成 任務(wù)任務(wù)5.6 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì) 綴條式綴條式綴板式綴板式角鋼，一般與構(gòu)件軸角鋼，一般與構(gòu)件軸線成線成

57、=4070 夾夾角斜放。角斜放。鋼板，一般等距離鋼板，一般等距離垂直于構(gòu)件直線橫垂直于構(gòu)件直線橫放。放。Page 855.6.1 格構(gòu)式軸心壓桿的組成格構(gòu)式軸心壓桿的組成 任務(wù)任務(wù)5.6 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì) Page 865.6.2 剪切變形對(duì)虛軸穩(wěn)定性的影響剪切變形對(duì)虛軸穩(wěn)定性的影響 對(duì)于格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件，還應(yīng)考慮其分肢的穩(wěn)定性。對(duì)于格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件，還應(yīng)考慮其分肢的穩(wěn)定性。任務(wù)任務(wù)5.6 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì) 軸心受壓構(gòu)件兩分肢的受力是相同的軸心受壓構(gòu)件兩分肢的受力是相同的 理想情況理想情況由于初彎曲和初偏心等初

58、始缺陷，兩分肢由于初彎曲和初偏心等初始缺陷，兩分肢 的受力是不等的的受力是不等的 分肢本身又可能具有初彎曲等缺陷分肢本身又可能具有初彎曲等缺陷 實(shí)際情況實(shí)際情況Page 875.6.2 剪切變形對(duì)虛軸穩(wěn)定性的影響剪切變形對(duì)虛軸穩(wěn)定性的影響 驗(yàn)算格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的分肢穩(wěn)定性時(shí)，可以把分肢看作驗(yàn)算格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的分肢穩(wěn)定性時(shí)，可以把分肢看作是一個(gè)單獨(dú)的實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件，因此應(yīng)保證它不先于構(gòu)是一個(gè)單獨(dú)的實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件，因此應(yīng)保證它不先于構(gòu)件整體失去承載能力。為了保證單肢的穩(wěn)定性不低于構(gòu)件的件整體失去承載能力。為了保證單肢的穩(wěn)定性不低于構(gòu)件的整體穩(wěn)定性，整體穩(wěn)定性，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

59、規(guī)范(GB500172003)對(duì)規(guī)定對(duì)規(guī)定如下：如下： 格構(gòu)式綴條柱格構(gòu)式綴條柱 ： 格構(gòu)式綴板柱格構(gòu)式綴板柱 ：任務(wù)任務(wù)5.6 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì) maxmax17 . 0max115 . 0,40且Page 885.6.3 桿件的截面選擇桿件的截面選擇 格構(gòu)式柱對(duì)實(shí)軸的穩(wěn)定計(jì)算也和實(shí)腹式壓桿一樣，可確定肢格構(gòu)式柱對(duì)實(shí)軸的穩(wěn)定計(jì)算也和實(shí)腹式壓桿一樣，可確定肢件截面尺寸。肢件之間的距離需根據(jù)對(duì)實(shí)軸和虛軸的等穩(wěn)定件截面尺寸。肢件之間的距離需根據(jù)對(duì)實(shí)軸和虛軸的等穩(wěn)定條件決定。條件決定。等穩(wěn)定條件是等穩(wěn)定條件是 ，以此關(guān)系代入表，以此關(guān)系代入表5-4項(xiàng)次項(xiàng)次1中

60、可以得到中可以得到對(duì)虛軸的長(zhǎng)細(xì)比是：對(duì)虛軸的長(zhǎng)細(xì)比是： 或或任務(wù)任務(wù)5.6 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì) oxy22xox1xy1x27 /27 /A AA A2222xox1y1Page 895.6.4 綴條和綴板的設(shè)計(jì)和計(jì)算綴條和綴板的設(shè)計(jì)和計(jì)算 在格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件中，綴材用以連接構(gòu)件的分肢，并承在格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件中，綴材用以連接構(gòu)件的分肢，并承擔(dān)抵抗剪力的作用。下面分別敘述綴條和綴板及其連接的設(shè)擔(dān)抵抗剪力的作用。下面分別敘述綴條和綴板及其連接的設(shè)計(jì)和計(jì)算。計(jì)和計(jì)算。 任務(wù)任務(wù)5.6 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì) Page 905