钢结构设计原理第4章（1）+稳定性(单体).ppt

第四章单个构件的承载力稳定性,4.1稳定问题的一般特点4.2轴心受压构件的整体稳定性4.3实腹式柱和格构式柱的截面选择4.4受弯构件的弯扭失稳4.5压弯构件的面内及面外稳定性4.6板件的稳定和屈曲后强度的利用,主要内容,4.1.1失稳的类别,分类：平衡分岔失稳（第一类稳定问题）稳定的平衡分岔失稳不稳定的平衡分岔失稳极值点失稳（第二类稳定问题）跃越失稳,4.1稳定问题的一般特点,第一类稳定问题缺陷不敏感型,第一类稳定问题缺陷敏感型,第二类稳定问题,跃越失稳,4.1.2一阶和二阶分析,大挠度理论,小挠度理论,一阶分析,二阶分析,k2=P/EI,同时承受纵横荷载的构件,稳定分析的特点：二阶分析PPcr时，刚度退化为零，整体问题线性叠加原理不适用,不是PE，后者特指欧拉力,4.1.3稳定极限承载能力,切线模量理论（整个截面都处于加载状态，按Et）,稳定问题应计及几何缺陷和力学缺陷,折算模量理论(亦称双模量理论)（弯曲受压侧加载按Et，弯曲受拉侧卸载，按E）,4.1.4稳定问题的多样性、整体性和相关性,多样性轴心受压构件、受弯构件、压弯构件、板件整体性构件与构件的约束，结构整体关系相关性整体失稳、整体与局部、局部失稳,4.2轴心受压构件的整体稳定性,影响因素:截面的纵向残余应力构件的初弯曲荷载作用点的初偏心构件的端部约束,4.2.1纵向残余应力对整体稳定的影响,性质：截面内自相平衡的初始应力产生原因测量方法：锯割法=El1/l1,残余应力的测量和分布,分布：,残余应力对短柱段的影响切线模量,切线模量Et=d/d=(dN/A)/(dN/EAe)=EAe/A=kE屈曲荷载（两端铰接）,4.2.2初弯曲对轴心受压构件整体稳定的影响,NE=2EI/l2,对于无残余应力的轴心压杆，截面开始屈服时,令0=v0/(W/A)=v0/，为相对初弯曲，则,若v0=l/1000，则,4.2.4杆端约束对轴心受压构件整体稳定的影响,令l0=l，则Ncr=2EI(l)2,4.2.5轴心受压构件整体稳定的计算(弯曲屈曲),轴心受压柱的实际承载力,N/(A)f,的分类根据：初弯曲(i/)、残余应力,列入规范的轴心受压构件稳定系数,4.2.6轴心受压构件的扭转屈曲和弯扭屈曲,扭转屈曲（两端简支）,z=5.07b/t,对图(a)的十字形截面：,弯扭屈曲（两端简支）,先计算换算长细比xz，然后由换算长细比求,计算步骤：计算截面特性，计算长度；求长细比，若为弯扭失稳或扭转失稳，求换算长细比，一般取较大值；根据截面形式和加工条件确定截面类别；根据和截面类别查值；验算：N/(A)f。,4.3实腹柱和格构柱的截面选择,截面形式：型钢和组合截面选择原则：截面壁薄而宽敞两轴等稳单角钢和双角钢圆管焊接H型钢方管和箱形截面十字形截面冷弯薄壁型钢截面热轧工字钢和轧制H型钢,4.3.1实腹柱的截面选择,假定杆的长细比，求和i求A，再根据回转半径和截面轮廓关系求h和b验算整体稳定：N/(A)f截面有较大削弱时，验算强度：N/Anf内力较小时，按刚度要求：主要压杆：=150次要压杆：=200,计算：,4.3.2格构式柱的截面选择,格构式柱的组成实轴：与肢件的腹板相交虚轴：与缀材平面相垂直,缀材的剪切变形较大，要考虑对构件临界力的降低，对虚轴x,用换算长细比0 x代替x，对双肢柱：,缀条构件：,缀板构件：,剪切变形对虚轴稳定性的影响,产生原因：弯曲原则：受力最大纤维屈服,假定：沿杆件全长不变,格构式压杆的剪力,缀材设计缀条设计,n=1n=2,Vb=V/2,角钢单边连接，按轴心压杆设计，强度要折减：等边角钢：r=0.6+0.0015，但不大于l.0短边相连的不等边角钢：r=0.5+0.0025，但不大于l.0长边相连的不等边角钢：r=0.7！0.6时，b=1.070.282/b1.0,4.4.4梁整体稳定系数b值的近似计算,梁受均布弯矩，且时对工字形截面,双轴对称时：,单轴对称时：,4.4.5梁整体稳定性的保证,有铺板密铺在受压