偏心受力構(gòu)件的特點(diǎn)及截面形式

1、第六章偏心受力構(gòu)件6.1 偏心受力構(gòu)件的特點(diǎn)及截面形式一偏心受力構(gòu)件的受力特點(diǎn)：偏心受拉偏心受壓a)b)NNeeNN從偏心受力構(gòu)件的特點(diǎn)來看， 邊緣很容易達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度， 若按邊緣達(dá)塑性視為強(qiáng)度極限很不經(jīng)濟(jì)， 若按全截面達(dá)塑性， 又會(huì)產(chǎn)生很大變形， 因此與受彎構(gòu)件相似，部分發(fā)展塑性。（截面高度的 1/ 8 1 / 4 ）偏心受力構(gòu)件的平面內(nèi)穩(wěn)定問題屬于第二類穩(wěn)定，采用壓潰理論進(jìn)行計(jì)算，但當(dāng)達(dá)極限荷載時(shí)，變形過大，規(guī)范限制了塑性的發(fā)展。二偏心受力構(gòu)件的截面形式a)b)6.2 偏心受力構(gòu)件的強(qiáng)度對(duì)于全截面達(dá)塑性狀態(tài)， 變形過大，因此規(guī)范對(duì)不同截面限制其塑性發(fā)展區(qū)域?yàn)?(1/8 1/4) h。a)b)

2、NNNN maxcfyf yy-yab+NfyNfyfyyh+yobc-fyNM xM yAnxWnxfyWnyM x , M y 兩個(gè)主軸方向的彎矩x ,y 兩個(gè)主軸方向的塑性發(fā)展因數(shù)，如工字形，x =1.05, y =1.20需要計(jì)算疲勞的拉彎、壓彎構(gòu)件，宜取xy1.06.3 實(shí)腹式偏心壓桿的整體穩(wěn)定一彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定在彎矩作用平面內(nèi)失穩(wěn)屬第二類穩(wěn)定，偏心壓桿的臨界力與其相對(duì)偏心率e有關(guān)，W A 為截面核心矩，e大則臨界力低。通常采用的理論為壓潰理論。 即：根據(jù)臨界狀態(tài)內(nèi)外力平衡條件和變形調(diào)條件導(dǎo)出截面平均應(yīng)力和桿中撓度的關(guān)系。（cr , ym )0d(cr , ym )dy m0cr

3、如此算得的平均應(yīng)力值使變形過大，限制截面塑性發(fā)展在截面高度的(1 / 8 1/ 4) ，采用彈性相關(guān)公式加以修正。NMN e01N sNM s(1)N Exe0 偏心距2NExEA 歐拉臨界力2xN sAf y ， M sW1xI xf y， W1xy1y1 受壓最大點(diǎn)距中和軸距離1 N 彎矩放大因數(shù)（偏心矩增大因數(shù)）N Ex考慮部分塑性發(fā)展，令M p 代替 M s則:NMN e01N sNxW1x)f y (1N Ex當(dāng) M=0 時(shí)，即為具有初始偏心 e0 的軸心壓桿，設(shè)其為 N x（實(shí)際的軸心受力穩(wěn)定承載力），則由上式可得：( N s N x )( Ne0NN xExN x )W1xxEx

4、A代回上式得：NM1N xNN x)x W1xf y (1N sN E xN xcrA ， N xx， 上式變?yōu)镹 sNMf yx ANxW1x (1)x N Ex由此式算得結(jié)果與實(shí)際有出入，經(jīng)過修正：NmxMfx AN(1xW1x0.8)N Ex軸心受力構(gòu)件中的考慮l 1000的初撓度，而偏壓構(gòu)件中的e0 很大，故此式誤差就應(yīng)主要在這里。因?yàn)榍懊嫱茖?dǎo)過程中的M 是按兩端彎矩相等考慮的，mx 是考慮兩端彎矩不等時(shí)的等效彎矩因數(shù)，其原則是二端彎矩不等時(shí)在桿中某一位置產(chǎn)生最大撓度，如兩端彎矩相等，產(chǎn)生相同撓度，此彎矩為等效彎矩。mx 0.65 0.35M 1,M2 M1M 2規(guī)范對(duì)mx 作出具體規(guī)

5、定：1. 彎矩作用平面同有側(cè)移的框架柱懸臂構(gòu)件mx =1；2. 無側(cè)移框架柱和兩端支承構(gòu)件：（1）沒有橫向荷載作用時(shí)，mx 0.650.35M1 / M2 ；（2）有端彎矩和橫向荷載同時(shí)作用，mx =1；產(chǎn)生反向曲率 mx =0.85（3）無端彎矩，有橫向荷載：mx =1對(duì)于單軸對(duì)稱截面，當(dāng)彎矩使較大翼緣受壓時(shí)， 受拉區(qū)可能先受拉出現(xiàn)塑性：Nmx M xfANxW2x(1 1.25)N ExI xW2x 受拉邊截面抵抗矩，W2xy2y2 受拉邊緣到中和軸的距離二彎矩作用平面外的穩(wěn)定彎矩作用平面外穩(wěn)定的機(jī)理與梁失穩(wěn)的機(jī)理相同，因此其失穩(wěn)形式也相同 平面外彎扭屈曲?；炯俣ǎ?由于平面外截面剛度很

6、大，故忽略該平面的撓曲變形。2桿件兩端鉸接，但不能繞縱軸轉(zhuǎn)動(dòng)。3材料為彈性。Ntx M x fy AbW1x 截面影響系數(shù)：閉口截面=0.7，其他截面=1.0；y 彎矩作用平面外的穩(wěn)定因數(shù)b 均布彎矩作用下梁的整體穩(wěn)定因數(shù)，工字形、T 形可按規(guī)范的簡(jiǎn)化方法計(jì)算；箱形截面b 1.0；M x 計(jì)算柱段內(nèi)最大彎矩tx 等效彎矩因數(shù)（見規(guī)范有關(guān)規(guī)定）以上計(jì)算結(jié)果是基于雙軸對(duì)稱工字形截面彈性工作范圍得出的，對(duì)于單軸對(duì)稱偏壓構(gòu)件以及彈塑性范圍內(nèi)，上述相關(guān)公式偏于安全。對(duì)于不產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的雙軸對(duì)稱截面（包括箱形截面），當(dāng)彎矩作用在兩個(gè)主平面時(shí)，公式可以推廣驗(yàn)算穩(wěn)定：Nmx M xty M yfx AxW1x (

7、1 0.8N)W1yby及Ntx M xmy M yfy Abx W1xNyW1y(1 0.8)NEyM x , M y 最大彎矩mx ,my ,tx ,ty 等效彎矩因數(shù)，查規(guī)范。bx ,by 受均布彎矩受彎構(gòu)件對(duì)x,y 軸的整體穩(wěn)定因數(shù)6.4 格構(gòu)式偏心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定對(duì)于寬度很大的偏心受壓柱為了節(jié)省材料常采用格構(gòu)式構(gòu)件，且通常采用綴條柱。xa)xc)exyyy0b)exxd)yyy0xa1A 1eyyyyA 1y 2y11xx exN 2NNeN 1yl 1y0MxN_ f y+xx一偏心作用在虛軸上（繞實(shí)軸屈曲）計(jì)算方法與實(shí)腹式柱偏心壓桿相同，即：平面內(nèi)：NmyMy Af(1NyW1

8、y0.8)NEy平面外：Nty M yx AfbW1y但是計(jì)算過程中，長(zhǎng)細(xì)比應(yīng)選用換算長(zhǎng)細(xì)比0x （平面外）查x ，b 應(yīng)取1.0。二偏心作用在實(shí)軸上（繞虛軸屈曲）彎矩作用平面內(nèi)：NmxMfx ANW1x(1)x N E xx 換算長(zhǎng)細(xì)比對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定因數(shù)N Ex 換算長(zhǎng)細(xì)比下的歐拉臨界力I xW1xy0y0 受壓肢中心到中和軸的距離彎矩作用平面外：因?yàn)槠矫嫱鈴澢鷦偠却笥谄矫鎯?nèi)（實(shí)軸） ，故整體穩(wěn)定不必驗(yàn)算，但要進(jìn)行單肢的驗(yàn)算：N y2N ey2eN1aaNa當(dāng)兩肢相同時(shí)， y1y2驗(yàn)算單肢在 N1 作用下繞 1 1 和 y 軸的穩(wěn)定。平面內(nèi)， l 0xl 1 ， l 0y 取決于支撐情況，當(dāng)不設(shè)支撐時(shí)，即為全高度。x1l 1，l 0yi 1y1i y取max x1 ,y1N 1fA1當(dāng)采用綴板柱時(shí)，單肢平面內(nèi)除N1 外，還有局部彎矩，應(yīng)按偏壓實(shí)腹式構(gòu)件驗(yàn)算穩(wěn)定。綴件計(jì)算應(yīng)采用實(shí)際剪力與計(jì)算剪力VmaxAff y的較大值計(jì)算，當(dāng)實(shí)85235際剪力大于計(jì)算剪力時(shí)，宜采用實(shí)腹式構(gòu)件（截面）。三雙向偏心的格構(gòu)式偏壓構(gòu)件平面內(nèi)：Nmx M xty M yfx ANW1yW1x(1x N Ex )平面外：（驗(yàn)算單肢）：N1Ny2N eyy2eyNay1y2aI 1M y 1