轴心受压构件的整体稳定性.ppt

1、a，1，第4章轴心受力部件，第1节轴心受力部件的强度和刚性第2节实腹式轴心受力部件的弯曲第3节实腹式轴心受力部件的局部弯曲第4节实腹式轴心受力部件设计第5节格构式轴心受力部件设计第6节柱头和柱脚第7节绳索的概要，a，2，轴心受力部件，轴心受力部件，1， 概念：二力棒2，分类，第一节轴心受力构件的强度和刚性，a，3，3，截面类型：实腹式，格构式，4，应用：网架，电缆体系，塔，桁架等，a，4，3 .塔，1 .桁架，2 .网架，a，5，实腹式截面，热、a、7、一、强度计算、n轴拉伸力或压力设计值An构件净截面积f钢材的拉伸强度设计值、轴心受压构件，在截面未弱化的情况下，不需要计算强度。 a、8、2、

2、刚度计算：保证零件在运输、安装、使用时不发生过大变形，1、拉伸构件。 a、9、2、受压部件。 1 )双轴对称截面；2 )单轴对称截面围绕非对称轴：围绕对称轴：采用换算长细比，单角钢和双角钢截面可采用简化式。a、10、a、11、第二节实腹式轴心受压构件的弯曲、强度破坏：对应力超过设计强度的截面，稳定问题：达到某个载荷值时变形急剧增加，向不稳定状态转移的变形适用于结构整体。 提高稳定性的措施：增大截面惯性距离，加强约束，减小计算长度的轴压部件的三种弯曲形态：弯曲弯曲弯曲弯曲弯曲弯曲弯曲，a，12，一，理想部件的弹性弯曲弯曲根据右图的平衡方程式，得到了平衡方程式：理想条件： (1)绝对直曲(2)不考

3、虑剪力对临界力的影响，a，13，2，考虑了剪力的影响的部件的弹性弯曲压曲，总变形总曲率：弯曲距离曲率剪力的附加曲率剪力曲率：总曲率：式中：单位剪力的剪角：实轴周围：虚轴周围：a，14 (2)无论初始弯曲多么小，承载力总是比NE (3)初始弯曲小，最终弯曲也变大，1，初始弯曲的影响，几何缺陷：初始弯曲初始偏心，力学缺陷：残留应力，a，15，截面屈服： v0为l/1000，0=v0/(w/a )=0 式中的0相对地作为初始弯曲=W/A截面的中心距离(1)部件越细长，值越大，n值越小，最初弯曲的不良影响越大，根据(2)截面形式不同，比i/也不同。 i/值越大，截面边缘纤维越早屈服，初弯曲的不良影响也

4、越大。 a，16，截面的旋转半径和芯距离之比，从表： (1)的材料多聚集在弯曲轴上，i/值大。 (2)i/值大的截面表示塑性发展能力的形状系数也大。 关于a、17、2、初始偏心的影响杆轴的弯曲曲线，杆中央的最大弯曲，(1)n成为NE时，弯曲无限大(2)初偏心越大，最终的弯曲也越大，(3)初偏心对短杆的影响比较显着，但初弯曲对中长杆的影响3、残馀应力的影响，影响产生原因的：分布规律：1)短柱试验法：2)应力释放法：将短柱锯切成棒来释放应力，测定各棒应力释放后的长度来确定变形，a、19、残馀应力对压杆临界负荷的影响，图4.7残馀应力对短柱段的影响，x - 、a、20、4，杆端约束对轴心受压构件整体

5、稳定性的影响，杆极限力：计算长度系数，a、21、4，杆曲线的确定，焊接山形截面轴心受压柱稳定系数，a、22、12种不同截面尺寸，不同的残馀应力和分布及钢材品种的轴心受压构件曲线。轴心受压构件的柱曲线分布在相当宽的带状范围内，用单一的柱曲线，即一个变量(长细比)来反映显然不合理。 目前，许多国家包括我国已经采用了许多柱曲线。 a，23，5，中国规范的整体稳定计算缺陷：初始弯曲残馀应力5个假设：截面分类： abcd (不同的截面类型，与弯曲方向不同的加工方法)，a，24，a类：轧制圆管和纵横比小于0.8且绕强轴弯曲的轧制h型钢； 残留应力影响小的c级：法兰是绕轧制边或剪切边的弱轴弯曲焊接山形截面和

6、t字形截面，残留应力的影响大，有扭曲屈曲影响的b级：大量的截面位于a级和c级之间，属于b级。 例如，法兰是火焰切割边缘的焊接截面，法兰的外侧有高的残留拉伸应力。 由于对轴心按压承载力的影响有利，所以强轴和绕弱轴的弯曲属于b类，设a、25、a、26、轴心受压部件的截面分类(板厚t40mm )、a、27、1、轴心受压部件稳定系数式1 )为2，则1 )钢材种类(即fy和e； 2 )长细比3 )截面分类、稳定系数影响因素：a、28，式中n轴心受压部件的压力设计值； a部件毛截面积轴心受压部件的稳定系数是取两主轴的稳定系数小的一方的f钢材的抗压强度设计值。 2、检查表确定轴心受压构件的稳定系数：根据截面

7、分类、长细比、屈服强度等参数，3、整体稳定计算公式：或a、29，某焊工字形截面柱，截面几何尺寸图。 柱的上下端为铰链，柱的高度为4.2m，承受的轴心压力设计值为1000kN，钢材为Q235，法兰为切焰边，焊条为E43系列，手动焊接。 试验性地计算这个柱子是否安全。 例题1 :a，30，例题2 :轴心受压构件，Q235钢，截面无减弱，凸缘为轧制边缘。 问： 1、这个柱的最大承载力设计值n？ 2、这根柱子围绕y轴弯曲的形状是？a、31、1、整体稳定承载力计算对x轴：凸缘轧制边，x轴为b级截面，y轴为c级截面，没有截面，强度承载力比稳定承载力高，因此部件的最大承载力绕2、y轴扭转弯曲，a、32， 第

8、三节实腹式轴心受压构件的局部压曲组合断面板构件的局部弯曲现象：宽幅比过大，a、33、一、均匀受压板构件的弹性弯曲应力(x单向受压)在弹性状态下弯曲的情况下，单位宽板的力平衡方程式是式中w板构件弯曲后的任意点的弯曲a、34、板的弯曲力，在式中，a、b受压方向板的长度和板的宽度即m、n板弯曲后的纵向和横向的半波数。 n=1时，k为板的弯曲系数：a、35，四方简单支撑均匀受压板的弯曲系数，ab时，即使缩小板的非负荷边a的长度，也不能提高板的临界承载力。 不同的边界约束条件取不同的弯曲系数，a、36、2、工字形的组合截面板部件的局部弯曲对于局部弯曲问题，通常方法1 :板部件的弯曲不允许比部件整体弯曲先

9、，目前一般的钢结构不允许局部弯曲比整体弯曲先，板部方法2 :采用允许板材比整体先弯曲、有效截面的概念，考虑到局部弯曲对构件承载力的不良影响，冷弯薄壁型钢结构、轻型门式刚架结构的腹板是如此考虑的。 一般钢结构板厚比的规定，可以根据局部弯曲没有比整体弯曲先考虑的原则，根据板材的临界应力与部件的临界应力相等的原则来确定板材的宽幅比。、a、37、1、凸缘的宽幅比：弹性阶段：弹塑性阶段：采用设计规范：a、38、2，腹板的高厚比：采用设计规范：a、39、3，其他组合截面面板部件的局部弯曲，a、40，某焊接截面形截面柱，截面几何尺寸图。 柱的上下端为铰链，柱的高度为4.2m，承受的轴心压力设计值为1000k

10、N，钢材为Q235，凸缘为切焰边，焊条为E43系列，手工焊接。 试验性地计算这个柱子是否安全。 例题1 :a，41，例题3 :轴心受压构件，Q235钢，截面无减弱，凸缘为轧制边缘。 问： 1、这根柱子的局部稳定满足要求吗？a、42、3、局部稳定管理大的法兰局部稳定满足要求腹板的局部稳定，a、43、1 .实腹式轴心压杆截面形式，第四节实腹式轴心压杆截面设计，热轧型钢，组合截面，a、44、2，设计计算内容： (1)强度： (2)整体稳定： (3)刚性： (3)刚性a 45，3 .实腹式轴心压杆的计算顺序(1)先假设棒的长细比，根据以往的设计经验，负荷小于1500kN、长度为56m的压杆可以假定为=

11、80100，负荷为30003500kN的压杆可以假定为=6070。 根据截面形式和加工条件从表4.3得知截面分类，从附表4-1检测出相应的稳定系数，并计算出与假定的宽高比对应的旋转半径i=l0。a、46、(2)根据整体稳定的要求计算出必要的截面面积A=N(f )，同时利用附表3的截面回转半径及其轮廓尺寸的近似关系，用ix=1h和iy=2b决定截面的高度h和宽度b，选择型钢形式，或决定组合截面尺寸。 (3)根据选择断面特性控制整体稳定、局部稳定、刚性，断面大幅度削弱时，还必须控制净断面的强度。 如果有不恰当的地方，调整截面尺寸并重新计算。计算例4p24例4-3计算例5 P124例4-4、a、47

12、、第5节格构式轴心受压部件设计、格构式截面、肢体：槽钢、山形钢、嫁接：嫁接、接木板、a、48、一、格构式轴心受压部件长度细节比计算、1、实轴周围细比计算： 2、围绕虚轴的长宽比的计算：考虑到剪切变形，换算长宽比，换算长细比，a、49，式中的长细比a部件整体的截面的毛面积A1y部件的截面中与y轴垂直的各斜装订条的毛截面积的和片脚部件的压曲比整体压曲先在规格中规定，嫁接部件：单脚长度之比为双向长度之比的0.7倍以下，嫁接部件：式中的节距； 关于单侧相对于平行于虚轴的形心轴1的长细比，a、50，式中的y整体部件相对于虚轴的长宽比相对于平行于虚轴的形心轴的长细比，计算长度的接木板间的净距离，在接木板用

13、螺栓或铆钉紧固时，取接木板的边缘的螺栓中心线间的距离4、接木板部件：为了防止单脚部件的压曲比整体压曲先，接木板部件：单脚的长度的细度之比在40以下，两个方向的长度的细度之比在0.5倍以下，a、51、二、部件的剖面选择， 肢体：像实轴的稳定计算和实腹式推棒那样计算确定截面尺寸的肢体距离：决定实轴和虚轴的等稳定条件，嫁接部件：嫁接面积A1y，嫁接部件：a，52，3，嫁接材料计算1，剪切力计算格构式杆绕虚拟轴弯曲，由变形产生的剪切力(由嫁接材料承受如果其初始挠度曲线为y0=v0sinxl，则任意截面的总挠度为杆的任意截面的弯矩：任意截面的剪切力：杆两端的最大剪切力：规范规定：a，53，2，嫁接设计内力： V1 :分配给一个嫁接面的剪切力。 在各柱上有两个装饰面的情况下，V1为V/2，受到n剪断力V1的斜装订根数、单装订系统、n=1双装订条超静定系统，通常简单考虑到每根装订条负担剪断力V2的一半，n=2的装订线的角度在3060间采用。 斜装订棒常常采用单角钢。因为山形钢