2.1-軸心受力構(gòu)件ppt課件

1、l 軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用和截面形式軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用和截面形式l 軸心受力構(gòu)件的強度和剛度軸心受力構(gòu)件的強度和剛度l 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l 實際軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定的計算實際軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定的計算l 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l 實腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計實腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計l 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件6.1 軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用及截面形式軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用及截面形式+b)a)+軸心受力構(gòu)件是指承受通過截面形軸心受力構(gòu)件是指承受通過截面形心軸線的軸向力作用的構(gòu)件。包括心軸線的軸向力作用的構(gòu)件。包括軸心受拉構(gòu)件軸心拉桿和軸心軸心受

2、拉構(gòu)件軸心拉桿和軸心受壓構(gòu)件軸心壓桿）。受壓構(gòu)件軸心壓桿）。在鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛，如桁架、網(wǎng)在鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛，如桁架、網(wǎng)架、塔架中的桿件，工業(yè)廠房及高架、塔架中的桿件，工業(yè)廠房及高層鋼結(jié)構(gòu)的支撐，操作平臺和其它層鋼結(jié)構(gòu)的支撐，操作平臺和其它結(jié)構(gòu)的支柱等。結(jié)構(gòu)的支柱等。 柱腳yyxxx11柱腳(實軸)xxy1y(虛軸)(虛軸)y1x(實軸)y柱頭柱身柱身ll綴板l = l綴條柱頭支承屋蓋、樓蓋或工作平臺的豎向支承屋蓋、樓蓋或工作平臺的豎向受壓構(gòu)件通常稱為柱。柱由柱頭、受壓構(gòu)件通常稱為柱。柱由柱頭、柱身和柱腳三部分組成。柱身和柱腳三部分組成。傳力方式：傳力方式：上部結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)柱頭柱頭柱身柱身柱腳

3、柱腳根底根底實腹式構(gòu)件和格構(gòu)式構(gòu)件實腹式構(gòu)件和格構(gòu)式構(gòu)件實腹式構(gòu)件具有整體連通的截面。實腹式構(gòu)件具有整體連通的截面。格構(gòu)式構(gòu)件一般由兩個或多個分肢格構(gòu)式構(gòu)件一般由兩個或多個分肢用綴件聯(lián)系組成。采用較多的是兩用綴件聯(lián)系組成。采用較多的是兩分肢格構(gòu)式構(gòu)件。分肢格構(gòu)式構(gòu)件。圖圖6.1.3 軸心受力構(gòu)件的截面形式軸心受力構(gòu)件的截面形式實實腹腹式式截截面面實腹式構(gòu)件比格實腹式構(gòu)件比格構(gòu)式構(gòu)件構(gòu)造簡構(gòu)式構(gòu)件構(gòu)造簡單，制造方便，單，制造方便，整體受力和抗剪整體受力和抗剪性能好，但截面性能好，但截面尺寸較大時鋼材尺寸較大時鋼材用量較多；而格用量較多；而格構(gòu)式構(gòu)件容易實構(gòu)式構(gòu)件容易實現(xiàn)兩主軸方向的現(xiàn)兩主軸方向的

4、等穩(wěn)定性，剛度等穩(wěn)定性，剛度較大，抗扭性能較大，抗扭性能較好，用料較省。較好，用料較省。格格構(gòu)構(gòu)式式截截面面實腹式組合截面實腹式組合截面型鋼截面型鋼截面格構(gòu)式組合截面格構(gòu)式組合截面軸心受拉構(gòu)件軸心受拉構(gòu)件強度強度 （承載能力極限狀態(tài)）（承載能力極限狀態(tài)）剛度剛度 （正常使用極限狀態(tài)）（正常使用極限狀態(tài)）軸心受壓構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件剛度剛度 （正常使用極限狀態(tài)）（正常使用極限狀態(tài)）強度強度穩(wěn)定穩(wěn)定（承載能力極限狀態(tài)）（承載能力極限狀態(tài)）軸心受力構(gòu)件的設(shè)計軸心受力構(gòu)件的設(shè)計6.2 6.2 軸心受力構(gòu)件的強度和剛度軸心受力構(gòu)件的強度和剛度NfA（6.2.1）式中：式中： N 軸心力設(shè)計值；軸心力設(shè)計值；

5、 A 構(gòu)件的毛截面面積；構(gòu)件的毛截面面積； f 鋼材抗拉或抗壓強度設(shè)計值。鋼材抗拉或抗壓強度設(shè)計值。 n/NAf圖圖6.2.1 截面削弱處的應(yīng)力分布截面削弱處的應(yīng)力分布NNNN0 max=30 fy (a)(a)彈性狀態(tài)應(yīng)力彈性狀態(tài)應(yīng)力(b)(b)極限狀態(tài)應(yīng)力極限狀態(tài)應(yīng)力nNfA（6.2.2）NNbtt1b111n110AbndtNNtt1bc2c3c4c11122n42122021;Acnccn dt螺栓并列布置按最危險的正螺栓并列布置按最危險的正交截面（交截面（）計算：）計算：螺栓錯列布置可能沿正交截面螺栓錯列布置可能沿正交截面破壞，也可能沿齒破壞，也可能沿齒狀截面（狀截面（ ）破壞，取截

6、）破壞，取截面的較小面積計算：面的較小面積計算：圖圖6.2.3 摩擦型高強螺栓孔前傳力摩擦型高強螺栓孔前傳力,1100110.510.5nAbndtdnNNnnn 其中：；螺栓孔直徑；孔前傳力系數(shù)；計算截面上的螺栓數(shù)；連接一側(cè)的螺栓總數(shù)。,1nNfA對于高強螺栓的摩擦型連接，可以認為連接傳力所依靠的摩擦力均對于高強螺栓的摩擦型連接，可以認為連接傳力所依靠的摩擦力均勻分布于螺孔四周，故在孔前接觸面已傳遞一半的力勻分布于螺孔四周，故在孔前接觸面已傳遞一半的力50），因），因此最外列螺栓處危險截面的凈截面強度應(yīng)按下式計算：此最外列螺栓處危險截面的凈截面強度應(yīng)按下式計算：高強度螺栓摩擦型連接的構(gòu)件，除

7、高強度螺栓摩擦型連接的構(gòu)件，除按上式驗算凈截面強度外，尚需按按上式驗算凈截面強度外，尚需按式式(6.2.1)驗算毛截面強度。驗算毛截面強度。NfA（6.2.1） 軸心受力構(gòu)件均應(yīng)具有一定的剛度，以免產(chǎn)生過大的變形和振軸心受力構(gòu)件均應(yīng)具有一定的剛度，以免產(chǎn)生過大的變形和振動。通常用長細比動。通常用長細比來衡量，來衡量，越大，表示構(gòu)件剛度越小。因此設(shè)越大，表示構(gòu)件剛度越小。因此設(shè)計時應(yīng)使構(gòu)件長細比不超過規(guī)定的容許長細比：計時應(yīng)使構(gòu)件長細比不超過規(guī)定的容許長細比： 式中：式中：max構(gòu)件最不利方向的最大長細比；構(gòu)件最不利方向的最大長細比； l0計算長度，取決于其兩端支承情況；計算長度，取決于其兩端支

8、承情況； i回轉(zhuǎn)半徑；回轉(zhuǎn)半徑； 容許長細比容許長細比 ，查表，查表P178表表6.2.1，表，表6.2.2。 AIi maxyxmax),()(max0maxil（6.2.4） 理想軸心受壓構(gòu)件理想直，理想理想軸心受壓構(gòu)件理想直，理想 軸心受力當其壓力小于某軸心受力當其壓力小于某個值個值Ncr時，只有軸向壓縮變形和均勻壓應(yīng)力。達到該值時，時，只有軸向壓縮變形和均勻壓應(yīng)力。達到該值時，構(gòu)件可能彎曲或扭轉(zhuǎn)，產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。此現(xiàn)象稱：構(gòu)件整體構(gòu)件可能彎曲或扭轉(zhuǎn)，產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。此現(xiàn)象稱：構(gòu)件整體失穩(wěn)或整體屈曲。意指失去了原先的直線平衡形式的穩(wěn)定性。失穩(wěn)或整體屈曲。意指失去了原先的直線平衡形

9、式的穩(wěn)定性。6.3 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)定軸心壓力N較小干擾力除去后，恢復(fù)到原直線平衡狀態(tài)N增大干擾力除去后，不能恢復(fù)到原直線平衡狀態(tài),保持微彎狀態(tài)N繼續(xù)增大干擾力除去后，彎曲變形仍然迅速增大，迅速喪失承載力 理想的軸心受壓構(gòu)件理想的軸心受壓構(gòu)件( (桿件挺直、荷載無偏心、無初始桿件挺直、荷載無偏心、無初始應(yīng)力、無初彎曲、無初偏心、截面均勻等的失穩(wěn)形式分為應(yīng)力、無初彎曲、無初偏心、截面均勻等的失穩(wěn)形式分為: :彎曲失穩(wěn)彎曲失穩(wěn)扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)彎扭失穩(wěn)彎扭失穩(wěn)（1 1彎曲失穩(wěn)彎曲失穩(wěn)只發(fā)生彎曲變形，截面只繞一個主軸旋轉(zhuǎn)，桿縱軸由直線變只發(fā)生彎曲變形，截面只繞一個主軸旋轉(zhuǎn)，桿

10、縱軸由直線變?yōu)榍€，是雙軸對稱截面常見的失穩(wěn)形式；為曲線，是雙軸對稱截面常見的失穩(wěn)形式；無缺陷的軸心受壓構(gòu)件無缺陷的軸心受壓構(gòu)件雙軸對稱的工型截面雙軸對稱的工型截面通常發(fā)生彎曲失穩(wěn)，構(gòu)通常發(fā)生彎曲失穩(wěn)，構(gòu)件的變形發(fā)生了性質(zhì)上件的變形發(fā)生了性質(zhì)上的變化，即構(gòu)件由直線的變化，即構(gòu)件由直線形式改變?yōu)閺澢问?，形式改變?yōu)閺澢问?，且這種變化帶有突然性。且這種變化帶有突然性。（2 2扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)失穩(wěn)時除桿件的支撐端外，各截面均繞縱軸扭轉(zhuǎn)，是十字形雙失穩(wěn)時除桿件的支撐端外，各截面均繞縱軸扭轉(zhuǎn)，是十字形雙軸對稱截面可能發(fā)生的失穩(wěn)形式；軸對稱截面可能發(fā)生的失穩(wěn)形式；對某些抗扭剛度較差的對某些抗扭剛度較差的

11、軸心受壓構(gòu)件十字形軸心受壓構(gòu)件十字形截面），當軸心壓力達截面），當軸心壓力達到臨界值時，穩(wěn)定平衡到臨界值時，穩(wěn)定平衡狀態(tài)不再保持而發(fā)生微狀態(tài)不再保持而發(fā)生微扭轉(zhuǎn)。當軸心力在稍微扭轉(zhuǎn)。當軸心力在稍微增加，則扭轉(zhuǎn)變形迅速增加，則扭轉(zhuǎn)變形迅速增大而使構(gòu)件喪失承載增大而使構(gòu)件喪失承載能力，這種現(xiàn)象稱為扭能力，這種現(xiàn)象稱為扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)。轉(zhuǎn)失穩(wěn)。（3 3彎扭失穩(wěn)彎扭失穩(wěn)單軸對稱截面繞對稱軸屈曲時，桿件發(fā)生彎曲變形的同時必單軸對稱截面繞對稱軸屈曲時，桿件發(fā)生彎曲變形的同時必然伴隨著扭轉(zhuǎn)。然伴隨著扭轉(zhuǎn)。截面為單軸對稱截面為單軸對稱T T形截形截面的軸心受壓構(gòu)件繞對面的軸心受壓構(gòu)件繞對稱軸失穩(wěn)時，由于截面形稱軸失穩(wěn)

12、時，由于截面形心和剪切中心不重合，在心和剪切中心不重合，在發(fā)生彎曲變形的同時必然發(fā)生彎曲變形的同時必然伴隨有扭轉(zhuǎn)變形，這種現(xiàn)伴隨有扭轉(zhuǎn)變形，這種現(xiàn)象稱為彎扭失穩(wěn)。象稱為彎扭失穩(wěn)。歐拉歐拉EulerEuler早在早在17441744年通過對理想軸心壓桿的整體穩(wěn)定問題進年通過對理想軸心壓桿的整體穩(wěn)定問題進行的研究，當軸心力達到臨界值時，壓桿處于屈曲的微彎狀態(tài)。行的研究，當軸心力達到臨界值時，壓桿處于屈曲的微彎狀態(tài)。在彈性微彎狀態(tài)下，根據(jù)外力矩平衡條件，可建立平衡微分方程，在彈性微彎狀態(tài)下，根據(jù)外力矩平衡條件，可建立平衡微分方程，求解后得到了著名的歐拉臨界力和歐拉臨界應(yīng)力。（直到求解后得到了著名的歐

13、拉臨界力和歐拉臨界應(yīng)力。（直到1919世紀世紀才被實驗證實對細長柱是正確的）才被實驗證實對細長柱是正確的）NBzCyy屈 曲 彎 曲狀 態(tài)ANz0/22 NydzyEIdkzBkzAycossinEINk/2222222/)/(/EAilEAlEINcr2crcr2NEA方程通解：方程通解：臨界力：臨界力：歐拉公式：歐拉公式：02 yky（6.3.1）2220222EAlEIlEINEcr22EEEAN（6.3.2）式中：式中：Ncr 歐拉臨界力，常計作歐拉臨界力，常計作NE E 歐拉臨界應(yīng)力，歐拉臨界應(yīng)力，E 材料的彈性模量材料的彈性模量A 壓桿的截面面積壓桿的截面面積 構(gòu)件的計算長度系數(shù)構(gòu)

14、件的計算長度系數(shù) 桿件長細比（桿件長細比（ = l/i）i 回轉(zhuǎn)半徑（回轉(zhuǎn)半徑（ i2=I/A）彈性臨界應(yīng)力彈性臨界應(yīng)力軸心受壓構(gòu)件的計算長度系數(shù)軸心受壓構(gòu)件的計算長度系數(shù) 表表6.3.16.3.1PppcrfEfE :22或或長長細細比比(6.3.3)(6.3.4)在歐拉臨界力公式的推導(dǎo)中，假定材料無限彈性、符合虎克定理在歐拉臨界力公式的推導(dǎo)中，假定材料無限彈性、符合虎克定理E E為常量），因此當截面應(yīng)力超過鋼材的比例極限為常量），因此當截面應(yīng)力超過鋼材的比例極限fpfp后，歐拉臨界力后，歐拉臨界力公式不再適用，式公式不再適用，式6.3.26.3.2應(yīng)滿足：應(yīng)滿足：只有長細比較大只有長細比較

15、大llpllp的軸心受壓構(gòu)件，才能滿足上式的要求。的軸心受壓構(gòu)件，才能滿足上式的要求。對于長細比較小對于長細比較小llpllp的軸心受壓構(gòu)件，截面應(yīng)力在屈曲前已經(jīng)的軸心受壓構(gòu)件，截面應(yīng)力在屈曲前已經(jīng)超過鋼材的比例極限，構(gòu)件處于彈塑性階段，應(yīng)按彈塑性屈曲計算超過鋼材的比例極限，構(gòu)件處于彈塑性階段，應(yīng)按彈塑性屈曲計算其臨界力。其臨界力。22202AElIENtttcr（6.3.5）22ttE（6.3.6）式中：式中： Nt 切線模量臨界力切線模量臨界力 t 切線模量臨界應(yīng)力切線模量臨界應(yīng)力 Et 壓桿屈曲時材料的切線模量壓桿屈曲時材料的切線模量 非彈性臨界應(yīng)力非彈性臨界應(yīng)力E=tgfp crfyE

16、t=d/d1dd cr cr 曲線可作為設(shè)計軸心受壓構(gòu)件的依據(jù)，因此又稱為柱曲線可作為設(shè)計軸心受壓構(gòu)件的依據(jù)，因此又稱為柱子曲線。子曲線。 用于理想壓桿分用于理想壓桿分枝失穩(wěn)分析的理論先枝失穩(wěn)分析的理論先由歐拉由歐拉EulerEuler提出，提出，后由香萊后由香萊(Shanley)(Shanley)用用切線模量理論完善了切線模量理論完善了分枝后的曲線。分枝后的曲線。 初始缺陷初始缺陷幾何缺陷：初彎曲、初偏心等；幾何缺陷：初彎曲、初偏心等；力學缺陷：殘余應(yīng)力、材料不均勻等。力學缺陷：殘余應(yīng)力、材料不均勻等。A A、產(chǎn)生的原因、產(chǎn)生的原因 焊接時的不均勻加熱和冷卻；焊接時的不均勻加熱和冷卻； 型鋼

17、熱扎后的不均勻冷卻；型鋼熱扎后的不均勻冷卻； 板邊緣經(jīng)火焰切割后的熱塑性收縮；板邊緣經(jīng)火焰切割后的熱塑性收縮； 構(gòu)件冷校正后產(chǎn)生的塑性變形。構(gòu)件冷校正后產(chǎn)生的塑性變形。其中焊接殘余其中焊接殘余應(yīng)力數(shù)值最大。應(yīng)力數(shù)值最大。B B、分布規(guī)律、分布規(guī)律 實測的殘余應(yīng)力分布較復(fù)雜而離散，分析時常采用其簡實測的殘余應(yīng)力分布較復(fù)雜而離散，分析時常采用其簡化分布圖。化分布圖。+-0.361fy0.361fy0.805fy0.805fy(a)熱扎工字鋼熱扎工字鋼0.3fy0.3fy0.3fy0.3fy0.3fy0.3fy(b)熱扎熱扎H型鋼型鋼fyfy(c)扎制邊焊接扎制邊焊接0.3fy0.3fy 1fy1f

18、y(d)焰切邊焊接焰切邊焊接0.2fy0.2fyfyfy0.75fy0.75fy(e)焊接焊接0.53fy0.53fyfyfy 2fy2fy 2fy2fy(f)熱扎等邊角鋼熱扎等邊角鋼殘余應(yīng)力分布規(guī)律殘余應(yīng)力分布規(guī)律0.3fy0.3fy0.3fy0.3fyr=0.3fy=0.7fyfy（A）0.7fyfyfy（B） =fyfy（C）=N/A0fyfprfy-rABC當當N/A0.7fyN/Afp=fy-r時，截面出現(xiàn)塑性區(qū)，時，截面出現(xiàn)塑性區(qū)，應(yīng)力分布如圖。臨界應(yīng)力為：應(yīng)力分布如圖。臨界應(yīng)力為：2tx22 ()4(6.3.9)24exxxxEItb hEEEItbh對軸屈曲時：3e332 ()

19、 12(6.3.10)212ytyyyyEItbEEEItb對軸屈曲時：22crcr22(6.3.8)eeNIIEIEAl AII 柱屈曲可能的彎曲形式有兩種：沿強軸柱屈曲可能的彎曲形式有兩種：沿強軸x x軸和沿弱軸軸和沿弱軸y y軸因而：軸因而：2cr2(6.3.11)xE23cr2(6.3.12)yEth ht b bb bxxy 根據(jù)內(nèi)外力的平衡條件，建立根據(jù)內(nèi)外力的平衡條件，建立與與crcr的關(guān)系式，并的關(guān)系式，并求解，可將其畫成柱子曲線，如下；求解，可將其畫成柱子曲線，如下；fy0歐拉臨界曲線歐拉臨界曲線1.0crxcrxcrycryEE圖圖6.3.7 僅考慮殘余應(yīng)力的柱子曲線僅考慮

20、殘余應(yīng)力的柱子曲線殘余應(yīng)力對弱軸的影響要大于對強軸的影響（殘余應(yīng)力對弱軸的影響要大于對強軸的影響（11）。原因是遠離）。原因是遠離弱軸的部分是殘余壓應(yīng)力最大的部分，而遠離強軸的部分則是兼有弱軸的部分是殘余壓應(yīng)力最大的部分，而遠離強軸的部分則是兼有殘余壓應(yīng)力和殘余拉應(yīng)力。殘余壓應(yīng)力和殘余拉應(yīng)力。00sinzyl1. 1. 構(gòu)件初彎曲初撓度的影響構(gòu)件初彎曲初撓度的影響假定兩端鉸支壓桿的初彎曲曲線為：假定兩端鉸支壓桿的初彎曲曲線為：則根據(jù)內(nèi)外力平衡條件，穩(wěn)定臨界平衡方程：則根據(jù)內(nèi)外力平衡條件，穩(wěn)定臨界平衡方程：y0yNNM=N(y0+ y)zy 0yyNyEI 0sin1zyl00sin1zYyyl

21、m/21z lyy中點的撓度：中點的撓度：NNl/2l/2v0y0v1yzyv力學模型力學模型求解后可得到撓度求解后可得到撓度y y和總撓度和總撓度Y Y的曲線分別為的曲線分別為: :yEI x10102/zmlYY中點的彎矩為：中點的彎矩為：0mm1NMNY式中，式中，a=N/NEa=N/NE，NENE為歐拉臨界力；為歐拉臨界力；1/(1-a)1/(1-a)為初撓度放大系數(shù)或彎矩放大系為初撓度放大系數(shù)或彎矩放大系數(shù)。數(shù)。0.50v0=3mm1.0Ym/0v0=1mmv0=0ENNABBA有初彎曲的軸心受壓構(gòu)件的荷載撓度曲線如圖，具有以下特點：有初彎曲的軸心受壓構(gòu)件的荷載撓度曲線如圖，具有以下

22、特點：一旦施加荷載，桿即產(chǎn)生彎曲；一旦施加荷載，桿即產(chǎn)生彎曲； y y和和Y Y與與0 0成正比，隨成正比，隨N N的增的增大而加速增大，初彎曲越大跨中撓度越大；大而加速增大，初彎曲越大跨中撓度越大； 初彎曲的存在使壓初彎曲的存在使壓桿承載力恒低于歐拉臨界力桿承載力恒低于歐拉臨界力NENE。當撓度。當撓度y y趨于無窮時，趨于無窮時，N N趨于趨于NE NE 實際壓桿并非無限彈性體，當實際壓桿并非無限彈性體，當N N達到某值時，在達到某值時，在N N和和MmMm的共同作用的共同作用下，構(gòu)件中點截面邊緣纖維壓應(yīng)力會率先達到屈服點。假設(shè)鋼材下，構(gòu)件中點截面邊緣纖維壓應(yīng)力會率先達到屈服點。假設(shè)鋼材為

23、完全彈塑性材料。當撓度發(fā)展到一定程度時，構(gòu)件中點截面最為完全彈塑性材料。當撓度發(fā)展到一定程度時，構(gòu)件中點截面最大受壓邊緣纖維的應(yīng)力應(yīng)該滿足：大受壓邊緣纖維的應(yīng)力應(yīng)該滿足：0m11/1/yEMNNfAWAW AN N(6.3.19)00/()/W AN A0令截面核心矩 ，相對初彎曲，可解得以截面邊緣屈服為準則的臨界應(yīng)力：可解得以截面邊緣屈服為準則的臨界應(yīng)力：（6.3.20）2y0Ey0E0yE(1)(1)22fff上式稱為佩利上式稱為佩利(Perry)(Perry)公式公式0.50v0=3mm1.0Ym/0v0=1mmv0=0ENNABBA根據(jù)佩利根據(jù)佩利(Perry)公式求出的荷載公式求出的

24、荷載N=A0表示截面邊緣纖維開始屈服表示截面邊緣纖維開始屈服時的荷載，相當于圖中的時的荷載，相當于圖中的A或或A點。點。隨著隨著N繼續(xù)增加，截面的一部分進入繼續(xù)增加，截面的一部分進入塑性狀態(tài)，撓度不再象完全彈性發(fā)展，塑性狀態(tài)，撓度不再象完全彈性發(fā)展，而是增加更快且不再繼續(xù)承受更多的而是增加更快且不再繼續(xù)承受更多的荷載。荷載。到達曲線到達曲線B或或B點時，截面塑性變形區(qū)已經(jīng)發(fā)展的很深，要點時，截面塑性變形區(qū)已經(jīng)發(fā)展的很深，要維持平衡必須隨撓度增大而卸載，曲線開始下降。與維持平衡必須隨撓度增大而卸載，曲線開始下降。與B或或B對應(yīng)的極限荷載對應(yīng)的極限荷載NB為有初彎曲構(gòu)件整體穩(wěn)定極限承載力，為有初彎

25、曲構(gòu)件整體穩(wěn)定極限承載力，又稱為壓潰荷載。又稱為壓潰荷載。求解極限荷載比較復(fù)雜，一般采用數(shù)值法。目前，我國規(guī)范求解極限荷載比較復(fù)雜，一般采用數(shù)值法。目前，我國規(guī)范GB50018GB50018仍采用邊緣纖維開始屈服時的荷載驗算軸心受壓構(gòu)件的仍采用邊緣纖維開始屈服時的荷載驗算軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定問題。穩(wěn)定問題。桿桿件件長長細細比比，截截面面回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)半半徑徑；截截面面核核心心距距，式式中中：iliAWilWAlWAv 100011000100000施工規(guī)范規(guī)定的初彎曲最大允許值為施工規(guī)范規(guī)定的初彎曲最大允許值為 0=l/1000，則相對初彎曲為：，則相對初彎曲為：由于不同的截面及不同由于不同的截面及不

26、同的對稱軸，的對稱軸，i/不同，因不同，因此初彎曲對其臨界力的此初彎曲對其臨界力的影響也不相同。影響也不相同。fyfy0 歐拉臨界曲線歐拉臨界曲線對對x x軸軸僅考慮初彎曲的柱子曲線僅考慮初彎曲的柱子曲線對對y y軸軸x xx xy yy y01000lcc對于焊接工字型截面軸心壓桿，對于焊接工字型截面軸心壓桿，對對x軸強軸軸強軸i/ 1.16；對對y軸弱軸）軸弱軸） i/ 2.10。2. 2. 初偏心的影響初偏心的影響NNl/2l/2zyve0ye00e0e0yNNN(e0+y)zy0z將將k2=N/EI帶入上式，得：帶入上式，得：0eyNyEI 再彈性穩(wěn)定狀態(tài)下，根據(jù)內(nèi)外力平衡條件可得：再

27、彈性穩(wěn)定狀態(tài)下，根據(jù)內(nèi)外力平衡條件可得：022ekyky 解此微分方程可得：解此微分方程可得：力學模型力學模型00tansincos1sec122klklyekzkze桿中點的撓度為：桿中點的撓度為：m0/2sec12z lENyyeN1.00ve0=3mme0=1mme0=0ENNABBA僅考慮初偏心軸心壓桿僅考慮初偏心軸心壓桿的壓力的壓力撓度曲線撓度曲線 曲線的特點與初彎曲壓曲線的特點與初彎曲壓桿相同，只不過曲線過原點，桿相同，只不過曲線過原點，可以認為初偏心與初彎曲的可以認為初偏心與初彎曲的影響類似，但其影響程度不影響類似，但其影響程度不同，初偏心的影響隨桿長的同，初偏心的影響隨桿長的增

28、大而減小，當初偏心與初增大而減小，當初偏心與初彎曲相等時，初偏心的影響彎曲相等時，初偏心的影響更為不利，這是由于初偏心更為不利，這是由于初偏心情況中構(gòu)件從兩端開始就存情況中構(gòu)件從兩端開始就存在初始附加彎矩。在初始附加彎矩。其壓力其壓力撓度曲線如下圖：撓度曲線如下圖： Euler公式從提出到軸心加載試驗證實花了約100年時間，說明軸心加載的不易。因此目前世界各國在研究鋼結(jié)構(gòu)軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定時，基本上都摒棄了理想軸心受壓構(gòu)件的假定，而以具有初始缺陷的實際軸心受壓構(gòu)件作為研究的力學模型。NupNNbddaacc111初彎曲彈性曲線初彎曲無殘余應(yīng)力初彎曲有殘余應(yīng)力v0v0v0v00Ymv0ym=

29、+NzyNmyv0初始狀態(tài)圖圖6.4.1 極限承載力理論極限承載力理論6.4.1 實際軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定承載力計算方法實際軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定承載力計算方法6.4 實際軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定實際軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定彈性受力階段彈性受力階段Oa1Oa1段），荷載段），荷載N N和最大總撓度和最大總撓度YmYm的關(guān)系曲線與只的關(guān)系曲線與只有初彎曲沒有殘余應(yīng)力時的彈性有初彎曲沒有殘余應(yīng)力時的彈性關(guān)系完全相同。關(guān)系完全相同。彈塑性受力階段彈塑性受力階段a1a11 1段），低段），低于只有初彎曲而無殘余應(yīng)力相應(yīng)于只有初彎曲而無殘余應(yīng)力相應(yīng)的彈塑性段。撓度隨荷載增加而的彈塑性段。撓度隨荷載增加而迅速增大，

30、直到迅速增大，直到c1c1點。點。曲線的極值點曲線的極值點c1c1點表示構(gòu)件由穩(wěn)定平衡點表示構(gòu)件由穩(wěn)定平衡過渡到不穩(wěn)定平衡，相應(yīng)于過渡到不穩(wěn)定平衡，相應(yīng)于c1c1點的荷載點的荷載NuNu為臨界荷載為臨界荷載, ,相應(yīng)的應(yīng)力相應(yīng)的應(yīng)力scrscr為臨界應(yīng)為臨界應(yīng)力。力。實際軸心受壓構(gòu)件受殘余應(yīng)力、初彎曲、初偏心的影響，且影響程實際軸心受壓構(gòu)件受殘余應(yīng)力、初彎曲、初偏心的影響，且影響程度還因截面形狀、尺寸和屈曲方向而不同，因此每個實際構(gòu)件都有度還因截面形狀、尺寸和屈曲方向而不同，因此每個實際構(gòu)件都有各自的柱子曲線。各自的柱子曲線。規(guī)范在制定軸心受壓構(gòu)件的柱子曲線時，根據(jù)不同截面形狀和尺寸、規(guī)范在制

31、定軸心受壓構(gòu)件的柱子曲線時，根據(jù)不同截面形狀和尺寸、不同加工條件和相應(yīng)的殘余應(yīng)力分布和大小、不同的彎曲屈曲方向不同加工條件和相應(yīng)的殘余應(yīng)力分布和大小、不同的彎曲屈曲方向以及以及l(fā)/1000l/1000的初彎曲，按照極限承載力理論，采用數(shù)值積分法，對的初彎曲，按照極限承載力理論，采用數(shù)值積分法，對多種實腹式軸心受壓構(gòu)件彎曲屈曲算出了近多種實腹式軸心受壓構(gòu)件彎曲屈曲算出了近200200條柱子曲線。條柱子曲線。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，給出平均值曲線作為該組代表曲線，給出a、b、

32、c、d四條柱子曲線，如圖四條柱子曲線，如圖6.4.2。歸屬。歸屬a、b、c、d四條曲線的軸心受壓構(gòu)件截面分類見表四條曲線的軸心受壓構(gòu)件截面分類見表6.4.1和和表表6.4.2。圖圖6.4.2的柱子曲線的柱子曲線ycrcrRyRfNfAfNfA即： 式中：式中：N軸心壓力設(shè)計值；軸心壓力設(shè)計值；A構(gòu)件毛截面面積構(gòu)件毛截面面積軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)；與截面類型、構(gòu)件長細比軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)；與截面類型、構(gòu)件長細比、所、所用鋼種有關(guān)。可根據(jù)表用鋼種有關(guān)?？筛鶕?jù)表6.4.1和表和表6.4.2的截面分類和構(gòu)件長細比，按附的截面分類和構(gòu)件長細比，按附錄錄4附表附表4.14.4查出。查出。 材料設(shè)計

33、強度。材料設(shè)計強度。軸軸心心受受壓壓構(gòu)構(gòu)件件的的截截面面分分類類n0.215yfE當當 時，時，n0.215yfE當當 時，時，2cr1ny1f （6.4.3）22222cr23nn23nnnny()()4/ 2f （6.4.4）規(guī)范采用最小二乘法將各類截面的穩(wěn)定系數(shù)值規(guī)范采用最小二乘法將各類截面的穩(wěn)定系數(shù)值擬合成數(shù)學公式表達：擬合成數(shù)學公式表達：系數(shù)系數(shù) 1 2 3 表表6.4.3 構(gòu)件類別構(gòu)件類別 1 2 1a0.410.9860.152b0.650.9650.300c n 1.050.730.9060.595 n 1.051.2160.302d n 1.050.730.8680.915

34、n 1.051.3750.432xxyyyoyyxoxxilil 對于雙軸對稱十字形截面，為了防止扭轉(zhuǎn)屈曲，尚應(yīng)滿足：對于雙軸對稱十字形截面，為了防止扭轉(zhuǎn)屈曲，尚應(yīng)滿足：懸懸伸伸板板件件寬寬厚厚比比?；蚧?tbtbyx07. 5 截面為單軸對稱構(gòu)件：截面為單軸對稱構(gòu)件：xxyyxoxxilx 軸軸：繞繞非非對對稱稱軸軸 繞對稱軸繞對稱軸y軸屈曲時，一般為彎扭屈曲，其臨界軸屈曲時，一般為彎扭屈曲，其臨界力低于彎曲屈曲，所以計算時，以換算長細比力低于彎曲屈曲，所以計算時，以換算長細比yz代替代替y ，計算公式如下：，計算公式如下：xxyyb bt t 截面為雙軸對稱或極對稱構(gòu)件：截面為雙軸對稱或極

35、對稱構(gòu)件：122222222220014 12yzyzyzyzei 222022220025.7ztxyi AIIlieii。構(gòu)構(gòu)件件，取取或或兩兩端端嵌嵌固固完完全全約約束束的的翹翹曲曲對對兩兩端端鉸鉸接接端端部部可可自自由由扭扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)屈屈曲曲的的計計算算長長度度，；面面近近似似取取、十十字字形形截截面面和和角角形形截截雙雙角角鋼鋼組組合合軋軋制制、雙雙板板焊焊接接、形形截截面面毛毛截截面面扇扇性性慣慣性性矩矩；對對毛毛截截面面抗抗扭扭慣慣性性矩矩；扭扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)屈屈曲曲的的換換算算長長細細比比徑徑；截截面面對對剪剪心心的的極極回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)半半毛毛截截面面面面積積；距距離離；截截面面形形心心至至剪剪切切

36、中中心心的的式式中中：ytzlllIIIiAe0000)(T yytb（a）A A、等邊單角鋼截面，圖、等邊單角鋼截面，圖a a）40220220040.850.5410.544.78113.5yyzyyyyyzbb tlbltltbb tlbtb當時：當時：B B、等邊雙角鋼截面，圖、等邊雙角鋼截面，圖b b）yybb（b b）40220220040.4750.5810.583.9118.6yyzyyyyyzbb tlbl tl tbb tlbtb當時：當時：C C、長肢相并的不等邊角鋼截面，圖、長肢相并的不等邊角鋼截面，圖c c090.4810.48

37、5.1117.4yyzyyyyyzbbtlbl tl tbbtlbtb當時:當時：yyb2b2b1（c c）D D、短肢相并的不等邊角鋼截面，圖、短肢相并的不等邊角鋼截面，圖d d）yyb2b1b1（d d）1012201104110.560.563.7152.7yyzyyyyzb tlbl tbb tlbtb當時，近似?。寒敃r：uub 當計算等邊角鋼構(gòu)件繞平行軸當計算等邊角鋼構(gòu)件繞平行軸u u軸軸) )穩(wěn)定時，可按下式計算換算長細比，并按穩(wěn)定時，可按下式計算換算長細比，并按b b類截面確定類截面確定值：值：402200000.250.6910.695.4uuzuuuuzuuubb tlbl

38、tbb tlbtliu當時：當時：式中：，構(gòu)件對 軸的長細比。1.1.無任何對稱軸且又非極對稱的截面單面連接的不等邊角無任何對稱軸且又非極對稱的截面單面連接的不等邊角鋼除外不宜用作軸心受壓構(gòu)件；鋼除外不宜用作軸心受壓構(gòu)件；2.2.單面連接的單角鋼軸心受壓構(gòu)件，考慮強度折減系數(shù)后，單面連接的單角鋼軸心受壓構(gòu)件，考慮強度折減系數(shù)后，可不考慮彎扭效應(yīng)的影響；可不考慮彎扭效應(yīng)的影響；y yy yx xx x實軸實軸虛虛軸軸1. 按軸心受力計算強度和連接乘以系數(shù)按軸心受力計算強度和連接乘以系數(shù) 0.85；2. 按軸心受壓計算穩(wěn)定性：按軸心受壓計算穩(wěn)定性： 等邊角鋼乘以系數(shù)等邊角鋼乘以系數(shù)0.6+0.00

39、15，且不大于，且不大于1.0； 短邊相連的不等邊角鋼乘以系數(shù)短邊相連的不等邊角鋼乘以系數(shù) 0.5+0.0025，且不大，且不大于于1.0； 長邊相連的不等邊角鋼乘以系數(shù)長邊相連的不等邊角鋼乘以系數(shù) 0.70；3. 對中間無連系的單角鋼壓桿，對中間無連系的單角鋼壓桿， 按最小回轉(zhuǎn)半徑計算按最小回轉(zhuǎn)半徑計算，當，當 16mm），），截面無削弱，試計算該軸心受壓構(gòu)件的截面無削弱，試計算該軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性。整體穩(wěn)定性。y-2508-25024ycyxx解解 1、截面及構(gòu)件幾何性質(zhì)計算、截面及構(gòu)件幾何性質(zhì)計算截面面積：截面面積：2250 24250 88000mmA 截面形心：截面形心：250

40、 8 (125 12)34.25mm8000cy 32327411250 24250 24 34.258 2501212250 8 (12522.25)3.886 10 mmxI 慣性矩：慣性矩：3374124 250250 83.126 10 mm12yI 回轉(zhuǎn)半徑：回轉(zhuǎn)半徑：73.126 1062.5mm8000yyIiA73886 1069.7mm8000 xxIiA長細比：長細比：30004862.5yyyli30004369.7xxxliy-2508-25024ycyxx222222200234.2569.762.59937mmxyieii對于對于T形截面形截面 I 033641(2

41、50 24250 8 )1.195 10 mm3tI 2 2、整體穩(wěn)定性驗算、整體穩(wěn)定性驗算因為繞對稱軸因為繞對稱軸y軸屬于彎扭失穩(wěn)，必須計算換算長細比軸屬于彎扭失穩(wěn)，必須計算換算長細比 yz T形截面的剪力中心在翼緣板和腹板中心線的交點，所以剪力形截面的剪力中心在翼緣板和腹板中心線的交點，所以剪力中心距形心的距離中心距形心的距離e0等于等于yc。即：。即：034.25mme 2220625.7 9937 800025.71709.661.195 10zti AIIl122222222202011()4 152.4522yzyzyzyzei yzx截面關(guān)于截面關(guān)于x軸和軸和y軸均屬于軸均屬于b

42、類，類，查表得：查表得：0.78834552.4563.55235235yyzf整體穩(wěn)定性不滿足要求。整體穩(wěn)定性不滿足要求。 從以上兩個例題可以看出，例題2的截面只是把例題1的工字形截面的下翼緣并入上翼緣，因此兩種截面繞腹板軸線的慣性矩和長細比是一樣的。只因例題2的截面是T形截面，在繞對稱軸失穩(wěn)時屬于彎扭失穩(wěn)，使臨界應(yīng)力設(shè)計值有所降低。3222000 10317N/mm295N/mm0.788 8000NfA3172957%295(a)(b) 在外壓力作用下，截面的某些部分在外壓力作用下，截面的某些部分板件），不能繼續(xù)維持平面平衡狀態(tài)而板件），不能繼續(xù)維持平面平衡狀態(tài)而產(chǎn)生凸曲現(xiàn)象，稱為局部失

43、穩(wěn)。局部失穩(wěn)產(chǎn)生凸曲現(xiàn)象，稱為局部失穩(wěn)。局部失穩(wěn)會降低構(gòu)件的承載力。會降低構(gòu)件的承載力。6.5 軸心受壓實腹構(gòu)件的局部穩(wěn)定軸心受壓實腹構(gòu)件的局部穩(wěn)定222xcrcrx)1 (12btEktNc（4.5.8）22cr212(1)kEtbc （6.5.1） 彈性模量修正系數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗：彈性模量修正系數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗：y220.101310.0248yffEE（6.5.2） 構(gòu)件兩方向長細比的較大值。構(gòu)件兩方向長細比的較大值。yfcr1222y12(1)kEbtfc （6.5.1*）即板件的臨界應(yīng)力不小于構(gòu)件整體穩(wěn)定的臨界應(yīng)力即板件的臨界應(yīng)力不小于構(gòu)件整體穩(wěn)定的臨界應(yīng)力ywfth/235)5 . 025

44、(00y(150.2 ) 235/hft0y(130.17 ) 235/hfty100.1235/bftywfthtb/2354000或)/235(100yftDh0tth0h0bbtwtw(a)(b)(c)(d)b0wttwttDtt30,30100100式中：構(gòu)件兩方向長細比較大值，當時 ?。划敃r，取。2對于對于H形、工字形和箱形截面腹板高厚形、工字形和箱形截面腹板高厚比不滿足規(guī)定時，也可以設(shè)縱向加勁肋來比不滿足規(guī)定時，也可以設(shè)縱向加勁肋來加強腹板。加強腹板。 縱向加勁肋與翼緣間的腹板，縱向加勁肋與翼緣間的腹板，應(yīng)滿足高厚比限值。應(yīng)滿足高厚比限值。 縱向加勁肋宜在腹板兩側(cè)成對配置，其縱向加

45、勁肋宜在腹板兩側(cè)成對配置，其一側(cè)的外伸寬度一側(cè)的外伸寬度bz10tw，厚度，厚度tz0.75tw。 橫向加勁肋的尺寸應(yīng)滿足外伸寬度橫向加勁肋的尺寸應(yīng)滿足外伸寬度bs（h0/30）+40mm，厚度，厚度ts bs /15?？v向加勁肋縱向加勁肋橫橫向向加加勁勁肋肋bz10twtz0.75twh0bsyxyx或6.6 實腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計實腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計fNA0yyli 0 xxli 系數(shù)。、式中：2121;yxibih43. 0 xih24. 0yibh0和和b宜取宜取10mm的倍數(shù)，的倍數(shù)，t和和tw宜取宜取2mm的倍數(shù)且應(yīng)符合鋼板規(guī)的倍數(shù)且應(yīng)符合鋼板規(guī)格，格，tw應(yīng)比應(yīng)比t

46、小，但一般不小于小，但一般不小于4mm。構(gòu)件的截面驗算：構(gòu)件的截面驗算： A A、截面有削弱時，進行強度驗算；、截面有削弱時，進行強度驗算； B B、整體穩(wěn)定驗算；、整體穩(wěn)定驗算； C C、局部穩(wěn)定驗算；、局部穩(wěn)定驗算； 對于熱軋型鋼截面，因板件的寬厚比較大，可不對于熱軋型鋼截面，因板件的寬厚比較大，可不進行局部穩(wěn)定的驗算。進行局部穩(wěn)定的驗算。 D D、剛度驗算：、剛度驗算： 可與整體穩(wěn)定驗算同時進行?？膳c整體穩(wěn)定驗算同時進行。式中：式中： N 軸心壓力設(shè)計值；軸心壓力設(shè)計值； An 壓桿的凈截面面積；壓桿的凈截面面積； f 鋼材抗壓強度設(shè)計值。鋼材抗壓強度設(shè)計值。 nNfA（6.2.2） 式

47、中：式中：N軸心壓力設(shè)計值，軸心壓力設(shè)計值， A構(gòu)件毛截面面積，構(gòu)件毛截面面積，材料設(shè)計強度材料設(shè)計強度軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)。與截面類型、構(gòu)件長細比軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)。與截面類型、構(gòu)件長細比、所用鋼、所用鋼種有關(guān)種有關(guān) 。 AfNfAN max0maxil（6.2.4）ywfth/235)5 . 025(0y/2351 . 010ftb（6.5.4）（6.5.3）bs橫向加勁肋橫向加勁肋3h03h0h0ts大型實腹式構(gòu)件應(yīng)在受有較大橫向力處、在運輸單大型實腹式構(gòu)件應(yīng)在受有較大橫向力處、在運輸單元的端部以及其它需要處設(shè)置橫隔。橫隔的中距不元的端部以及其它需要處設(shè)置橫隔。橫隔的中距不得大

48、于柱截面較大寬度的得大于柱截面較大寬度的9倍，也不得大于倍，也不得大于8m。 對于組合截面，其翼緣與腹板間的焊縫受力較小，對于組合截面，其翼緣與腹板間的焊縫受力較小，可不于計算，按構(gòu)造選定焊腳尺寸即可?？刹挥谟嬎?，按構(gòu)造選定焊腳尺寸即可。對于實腹式柱，當腹板的高厚比對于實腹式柱，當腹板的高厚比h0/tw80時，為提高柱的抗扭剛時，為提高柱的抗扭剛度，防止腹板在運輸和施工中發(fā)生過大的變形，應(yīng)設(shè)橫向加勁肋，度，防止腹板在運輸和施工中發(fā)生過大的變形，應(yīng)設(shè)橫向加勁肋，要求如下：要求如下： 橫向加勁肋間距橫向加勁肋間距3h0； 橫向加勁肋的外伸寬度橫向加勁肋的外伸寬度bsh0/30+40 mm； 橫向加

49、勁肋的厚度橫向加勁肋的厚度tsbs/15。xxxxyyyy90235yf714. 0 xy0.621223dmincm8.11910215621.0101600fNAcm67.6906000 xxlicm33.3903000yyli32221600 10199.84N / mm205N / mm0.5914 135.38 10NfA 15026.2701.22600 x0 xxil 15034.9418.3300y0yyilyyyy94.344.20.5916235f由，查附表得xy60235yf807. 0223cm2 .9210215807.0101600fNAcm0 .10606000

50、xxlicm0 . 5603000yyli2223mm/N215mm/N12.2091018.9283. 0101600fAN 1506 .558 .10600 x0 xxil 1507 .4729. 6300y0yyil83. 0446 .55235xxyx得，查附表由f6 .55x類，故取長細比較大值值均屬軸軸和因?qū)yxcm2343. 0100.43xihcm2124. 0524. 0yib60235yf807.0223dcm2 .9210215807.0101600fNAcm0 .10606000 xxlicm0 .5603000yyli433cm36458 .025254 .1212

51、1yI433cm13250252 .248 .2725121xIcm36.6903645AIiyycm13.129013250AIixx2223mm/N215mm/N2071090859. 0101600fAN859. 04446.49235xxyx得，查附表由f46.49x類，故取長細比較大值值均屬軸軸和因?qū)yx 15046.4913.12600 xoxxil 15009.4737.6300yoyyil59.1423523556.491 .0109 .814282501tb75.4923523556.495 . 02525.3182500wth比較上面比較上面3種截面耗材熱軋工字型鋼：種截

52、面耗材熱軋工字型鋼： A135.38cm2 熱軋熱軋H型鋼：型鋼：A=92cm2； 組合工字鋼：組合工字鋼：A=90cm26.7 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件圖圖6.7.1 格構(gòu)式構(gòu)件格構(gòu)式構(gòu)件綴條綴條 肢件肢件綴板綴板肢件肢件l1 圖圖6.7.2 格構(gòu)式柱的截面型式格構(gòu)式柱的截面型式(b)x xx xy yy y虛軸虛軸虛虛軸軸x xx xy yy y虛軸虛軸虛虛軸軸xyxyxy(a)虛軸虛軸虛軸虛軸虛軸虛軸實軸實軸實軸實軸柱腳yyxxx11柱腳(實軸)xxy1y(虛軸)(虛軸)y1x(實軸)y柱頭柱身柱身ll綴板l = l綴條柱頭綴條和綴板綴條和綴板一般設(shè)置在分肢翼緣兩側(cè)平面內(nèi)，其

53、作用是將各一般設(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，使其共同受力，并承受繞虛軸彎分肢連成整體，使其共同受力，并承受繞虛軸彎曲時產(chǎn)生的剪力。曲時產(chǎn)生的剪力。綴條用斜桿組成或斜桿與橫桿共同組成，它們與綴條用斜桿組成或斜桿與橫桿共同組成，它們與分肢翼緣組成桁架體系；綴板常用鋼板，與分肢分肢翼緣組成桁架體系；綴板常用鋼板，與分肢翼緣組成剛架體系。翼緣組成剛架體系。格構(gòu)式構(gòu)件截面中，通過分肢腹板的主軸叫實格構(gòu)式構(gòu)件截面中，通過分肢腹板的主軸叫實軸，通過分肢綴件的主軸叫虛軸。軸，通過分肢綴件的主軸叫虛軸。盡可能做到等穩(wěn)定性要求。盡可能做到等穩(wěn)定性要求。得。并按相應(yīng)的截面分類查由yyy)2 .

54、 4 . 6( fAN則穩(wěn)定計算：則穩(wěn)定計算：y yy yx xx x實軸實軸虛虛軸軸對于常見的格構(gòu)式截面形式，只能產(chǎn)生彎曲屈曲。對于常見的格構(gòu)式截面形式，只能產(chǎn)生彎曲屈曲。1x2xcrAAEcossin2221x222x0 xcossinAA20 xcrE2VV 規(guī)范在設(shè)計上用換算長細比規(guī)范在設(shè)計上用換算長細比0 x代替對代替對x軸的長細比軸的長細比x來考來考慮剪切變形對臨界力的影響。慮剪切變形對臨界力的影響。cossin/2227cossin/221x2x0 x27AA102030405060708090(度度)10080604020027 cossin22的關(guān)系曲線如右圖：與由于)cos

55、(sin221x222x0 xcossinAA2122112k2x0 x（6.7.5） 1相應(yīng)分肢長細比相應(yīng)分肢長細比 1l1/i1k綴板與分肢線剛度比值綴板與分肢線剛度比值k(Ib/c)/(I1/l1)212x0 x 1分肢對最小剛度軸的長細比分肢對最小剛度軸的長細比 1l01/i1 max構(gòu)件兩方向長細比對虛軸取換算長細比的較大值；構(gòu)件兩方向長細比對虛軸取換算長細比的較大值；max17 .0（6.7.7）405 . 01max1且（6.7.8）當當 max50時，取時，取 max=50。的距離。取相鄰兩綴板邊緣螺栓螺栓連接時，；，取相鄰綴板間凈距離分肢計算長度，焊接時；的長細比分肢對最小剛

56、度軸0110111,11lil當綴件采用綴條時，l01取綴條節(jié)點間距 分肢為軋制型鋼一般可以滿足，焊接組合截面應(yīng)驗算翼分肢為軋制型鋼一般可以滿足，焊接組合截面應(yīng)驗算翼緣和腹板的寬厚比。緣和腹板的寬厚比。ywfth/235)5 . 025(0y/2351 . 010ftbdzdMV NM 圖圖6.7.3 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的彎矩和剪力格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的彎矩和剪力VlyN(a)(b)M=NYV=NdY(c)dzyYmaxVzNNcosN曲線Yy載力曲線初彎曲maxMV=NsinN簡化(d)V Vmax Vzy0mm極限承023585ymaxfAfV（6.7.9）圖圖6.7.4 綴條的內(nèi)力綴條的內(nèi)

57、力sin11VNd（5-83） fANtd1綴板與構(gòu)件兩個分肢組成單跨多層平面剛架體系。當它彎曲時，綴板與構(gòu)件兩個分肢組成單跨多層平面剛架體系。當它彎曲時，反彎點分布在各段分肢和綴板中點，從柱中取出脫離體如圖反彎點分布在各段分肢和綴板中點，從柱中取出脫離體如圖b，則，則可得綴板所受的剪力可得綴板所受的剪力Vb1和端部彎矩和端部彎矩Mb1為：為：式中：式中： l1 綴板中心線間綴板中心線間的距離；的距離； c 肢件軸線間的肢件軸線間的間隔。間隔。 圖圖6.7.5綴板格構(gòu)構(gòu)件的剪力及受力分綴板格構(gòu)構(gòu)件的剪力及受力分析析l1/2l1/2l1l1/2clVV111b211b1lVM（6.7.11）32

58、ch bmmb640和和ct VMMlwd1MfWb1vb b1.5Vfh t)/( fNAreq設(shè)計截面時，當軸力設(shè)計值設(shè)計截面時，當軸力設(shè)計值 N N 、計算長度（、計算長度（ l0 xl0 x和和l0yl0y）、）、鋼材強度設(shè)計值鋼材強度設(shè)計值f f和截面類型都已知時，截面選擇分為兩個步驟：和截面類型都已知時，截面選擇分為兩個步驟：首先按實軸穩(wěn)定要求選擇截面兩分肢的尺寸，其次按繞虛軸與實首先按實軸穩(wěn)定要求選擇截面兩分肢的尺寸，其次按繞虛軸與實軸等穩(wěn)定條件確定分肢間距。軸等穩(wěn)定條件確定分肢間距。假定長細比假定長細比 ，一般在，一般在6060100100范圍內(nèi)，當軸力大而計算長范圍內(nèi)，當軸力

59、大而計算長度度l0yl0y小時，小時，取較小值，反之取較大值。根據(jù)取較小值，反之取較大值。根據(jù)y y及鋼號和截面及鋼號和截面分類查得分類查得 值，按下式計算所需的截面面積值，按下式計算所需的截面面積A A。對于型鋼截面，根據(jù)對于型鋼截面，根據(jù)A A、iyiy查型鋼表，可選擇分肢型鋼的規(guī)格。查型鋼表，可選擇分肢型鋼的規(guī)格。對于焊接組合截面，根據(jù)截面的面積和寬度對于焊接組合截面，根據(jù)截面的面積和寬度b b 初選截面尺寸。以上初選截面尺寸。以上要進行實軸穩(wěn)定和剛度驗算，必要時還應(yīng)進行強度驗算和板件寬厚要進行實軸穩(wěn)定和剛度驗算，必要時還應(yīng)進行強度驗算和板件寬厚比驗算。比驗算。1x2yx27AA212y

60、xy1x2x0 x27AAy212x0 x1xih 格構(gòu)柱的構(gòu)造要求：格構(gòu)柱的構(gòu)造要求：0 x0 x和和yy；為保證分肢不先于整體失穩(wěn)，應(yīng)滿足：為保證分肢不先于整體失穩(wěn)，應(yīng)滿足：綴條柱的分肢長細比：綴條柱的分肢長細比：綴板柱的分肢長細比：綴板柱的分肢長細比： yxil ，0maxmax111max7 .0 50,50max5 .040maxmax0maxmax1011 取取時時當當，且且yxil807.02 .460235yyyy得得，查查附附表表由由f2cm9210215807.010160023fNAcm10606000yyliA245.62=91.24cm2，iy10.5910.6cm，