[PPT]钢结构课件之轴心受力构件

1、第四章 轴心受力构件Chapter 4 Tension and Compression Members7/22/20221第一节 轴心受力杆件的应用与截面形式7/22/20222应用于：桁架、网架、支撑、柱等截面形式 ：型钢与组合截面；实腹与格构截面 7/22/202232.1 强度 （Strength）第二节 轴心受拉构件Tension Members7/22/202242.2 刚度 (Stiffness) 阻止自重变形与振颤7/22/202253.1 强度 （Strength）第三节 轴心受压构件的受力性能Compression Members同拉杆，但一般不起控制作用7/22/20226

2、3.2 刚度 (Stiffness) 与拉杆类似7/22/202273.3 整体稳定性 (Stability) 3.3.1 经典理论 （1）Euler Elastic Buckling-17447/22/20228 （2）Engessers Double Modulus Theory, 18957/22/20229 （3）Shanleys Theory, 19467/22/202210 （4）3种理论比较7/22/2022113.3.2 实际轴心压杆的整体稳定性 影响稳定承载力的主要因素：残余应力初弯曲初偏心端部实际约束7/22/202212（1）残余应力对压杆整体稳定的影响 残余应力产生的原

3、因：焊接，焰切，热轧，冷加工纵向残余应力的测定7/22/202213 典型截面纵向残余应力的分布7/22/202214 纵向残余应力对短柱的影响（示意图）7/22/202215 纵向残余应力对短柱的影响（计算示意）7/22/202216 纵向残余应力对短柱的影响（实例） 例题4-1，P91，圆管轴压7/22/202217（2）构件初弯曲对压杆整体稳定的影响 7/22/202218 平衡微分方程的解：7/22/202219 7/22/202220 塑性影响最大弯矩处（x=l/2）：引入相对初弯曲定义：可得：7/22/202221 考虑塑性影响条件下初弯曲对稳定承载力的影响7/22/202222（

4、3）荷载初偏心对压杆整体稳定的影响 方程的解：7/22/202223 跨中最大挠度：7/22/202224 7/22/202225（4）杆端约束对压杆整体稳定的影响 计算长度系数（换算为两端铰支）：7/22/2022263.3.3 轴心压杆整体稳定计算（弯曲屈曲）（1）实际承载力实际承载力可综合考虑上述因素通过数值方法求得7/22/202227实际承载力计算7/22/202228（2）整体稳定系数的确定根据实际情况大量计算，可得实用：查表7/22/202229（3）例题4-2，P99计算比较简单 注意双向计算长度不同； 截面几何参数；长细比； 稳定系数； 验算稳定问题的整体性特点：毛截面侧向支

5、撑点问题等稳的概念7/22/202230（4）稳定系数的表达式以初弯曲为基础 7/22/202231按实际情况算出 7/22/202232规范规定的表达式（b类） 例题4-3，P100，上式的应用 7/22/202233（5）轴心压杆的扭转屈曲与弯扭屈曲扭转屈曲，例如十字型截面 弯扭屈曲，例如单轴对称截面（T型、L型、槽型） 7/22/202234扭转屈曲-换算长细比7/22/202235扭转屈曲-十字形截面（P102）7/22/202236弯扭屈曲-换算长细比7/22/202237弯扭屈曲-单轴截面绕对称轴失稳7/22/202238 3.4 局部稳定（1）现象7/22/202239 （2）轴

6、心受压板的弹性屈曲-屈曲图7/22/202240 轴心受压板的弹性屈曲-屈曲应力7/22/202241 轴心受压板的弹性屈曲-屈曲应力一般情况7/22/202242 （3）宽厚比限值 确定原则7/22/202243 宽厚比限值工字型翼缘（3边简支）7/22/202244 宽厚比限值工字型翼缘7/22/202245 宽厚比限值工字型腹板7/22/202246 宽厚比限值箱型截面7/22/202247 宽厚比限值圆钢管7/22/2022483.4 轴心受压杆件设计实腹式截面格构式截面7/22/2022493.4.1 实腹式轴心压杆设计步骤 （1）明确已知条件（2）估选断面尺寸（3）验算与调整 7/

7、22/202250（1）明确已知条件： 7/22/202251（2）估选截面（经验，粗略） 7/22/202252（3）验算与调整 精确计算截面特性 强度 刚度 整体稳定 局部稳定该步骤为核心步骤！7/22/202253例题4-4，P105，型钢截面设计例题4-5，P106，焊接组合截面设计作业：P165，4-10，改轴力3400kN,设计截面7/22/2022543.4.2 格构式轴心压杆设计 （latticed column）（1）构件形式（2）绕实轴的整体稳定性（3）绕虚轴的整体稳定性 剪切变形影响 截面剪力与缀材设计 单肢稳定7/22/202255（1）构件形式截面7/22/20225

8、6构件形式缀材7/22/202257（2）绕实轴的整体稳定性与实腹柱相同：7/22/202258（3）绕虚轴的整体稳定性剪切变形对整体稳定的影响截面剪力缀材设计单肢稳定7/22/202259剪切变形影响剪切变形对整体稳定的影响： 理论复杂 实用换算长细比 示意7/22/2022607/22/202261截面剪力（1）初弯曲压杆 7/22/202262截面剪力（2）实用设计剪力 7/22/202263缀材设计-缀条(lacing bar)缀条按轴心压杆设计，考虑到偏心受力设计强度折减受力：7/22/202264缀材设计缀板(batten plate)缀板 按受弯设计，后详受力：不小于柱肢线刚度的6倍7/22/202265横隔设置 保证：截面刚性构件刚度7/22/202266单肢稳定 缀条柱：缀板柱：7/22/2022673.4.2 格构式轴心压杆设计步骤（1）明确已知条件（2）实轴方向设计（3）虚轴方向设计（4）缀材设计7/22/202268（1）已知条件： 同实腹式压杆7/22/202269（2）实轴方向设计（确定柱肢） 7/22/202270（3）虚轴方向设计（确定柱肢间距） 准确计算截面特性，验算 7/22/202271（4）缀材设计 7/22/202272例题4-6，P111，槽钢缀板柱设计作业：P165，4-13，改轴力1500kN,设计截