軸向受力構(gòu)件課件

第五章軸向受力構(gòu)件(8)主要內(nèi)容◆鋼結(jié)構(gòu)軸向受力構(gòu)件特點(diǎn)◆實(shí)腹式軸心受力構(gòu)件教學(xué)要求◆熟悉鋼結(jié)構(gòu)軸向受力構(gòu)件特點(diǎn)◆了解實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定分析原理◆了解實(shí)腹式軸向受力構(gòu)件的剛度要求◆掌握實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算方法3.受力構(gòu)件類型

三.鋼結(jié)構(gòu)軸向受力構(gòu)件（一）鋼結(jié)構(gòu)軸向受力構(gòu)件特點(diǎn)1.材料特點(diǎn)2.分析深入程度強(qiáng)度高、塑性韌性好、連續(xù)均勻、各向同性、存在初始缺陷……亞微觀——點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)6.重點(diǎn)問題整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定5.設(shè)計(jì)三要點(diǎn)格構(gòu)式強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定（二）實(shí)腹式軸心受力構(gòu)件

1.強(qiáng)度

◆截面無削弱注意：?jiǎn)蚊孢B接單角鋼等f尚須乘折減系數(shù)，詳P57◆截面有削弱彈性應(yīng)力狀態(tài)極限應(yīng)力狀態(tài)●普通螺栓連接

An計(jì)算方式2.剛度

4.由容許長(zhǎng)細(xì)比控制截面的桿件，在計(jì)算其長(zhǎng)細(xì)比時(shí)，可不考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。3.整體穩(wěn)定

◆軸心受壓構(gòu)件屈曲形式彎曲曲屈扭曲曲屈彎扭曲屈◆彎曲屈曲●彈性屈曲對(duì)于實(shí)腹式構(gòu)件，當(dāng)忽略剪切變形影響時(shí)，臨界力或臨界應(yīng)力只相差3‰左右。通過建立和求解分枝平衡狀態(tài)下關(guān)于y的微分方程有：●彈塑性屈曲

應(yīng)力-應(yīng)變曲線初始?xì)堄鄳?yīng)力柱子曲線以A點(diǎn)計(jì)算壓桿穩(wěn)定，稱“邊緣屈服準(zhǔn)則”以B點(diǎn)計(jì)算壓桿穩(wěn)定，稱“最大強(qiáng)度準(zhǔn)則”1.彈性分枝屈曲2.彈塑性分枝屈曲3.有初彎缺陷邊緣屈服極限狀態(tài)理想直桿有初彎曲桿●軸心壓桿極限承載力ⅰ.試驗(yàn)縱向殘余應(yīng)力簡(jiǎn)化圖ⅱ.數(shù)值積分法求彎曲穩(wěn)定承載力

若采用最大強(qiáng)度準(zhǔn)則，同時(shí)考慮殘余應(yīng)力（按簡(jiǎn)化圖）和初彎曲缺陷（假設(shè)為正弦曲線，矢高為），則沿橫截面各點(diǎn)以及沿桿長(zhǎng)方向各截面的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系都是變數(shù)，只能借助計(jì)算機(jī)用數(shù)值方法求解。各段中點(diǎn)的外力平衡條件●查表確定a類——附表33-1b類——附表33-2c類——附表33-3d類——附表33-4整體穩(wěn)定驗(yàn)算：◆扭轉(zhuǎn)曲屈扭轉(zhuǎn)曲屈一般發(fā)生于截面抗扭剛度較差的雙軸對(duì)稱薄壁型軸心受壓構(gòu)件。其彈性臨界力可在彎扭屈曲的推導(dǎo)中得到：●截面的剪切中心剪心形心兩心重合ⅱ.開口薄壁構(gòu)件約束扭轉(zhuǎn)翹曲受到約束，扭轉(zhuǎn)相伴產(chǎn)生彎曲變形，從而產(chǎn)生翹曲正應(yīng)力。約束扭轉(zhuǎn)截面應(yīng)力工字形截面的約束扭轉(zhuǎn)●在臨界狀態(tài)下的平衡微分方程設(shè)滿足邊界條件（兩端鉸）的解為:

詳李存權(quán)編著《結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和穩(wěn)定內(nèi)力》人民交通出版社2000.3.代入平衡微分方程，并令有解此方程所得最小N即為臨界力Ncr●單軸對(duì)稱截面構(gòu)件繞對(duì)稱軸屈曲的臨界壓力

單軸對(duì)稱截面當(dāng)繞Y軸發(fā)生彎扭屈曲時(shí)，其中●考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的換算長(zhǎng)細(xì)比令代入特征方程，有換算長(zhǎng)細(xì)比：①單軸對(duì)稱截面構(gòu)件繞對(duì)稱軸彎扭屈曲對(duì)于常用之雙角鋼組合T形和單角鋼截面，將相應(yīng)截面參數(shù)代入，可得簡(jiǎn)化計(jì)算公式:

ⅰ.等邊單角鋼截面

ⅱ.相并等邊雙角鋼截面ⅲ.長(zhǎng)肢相并不等邊雙角鋼截面ⅳ.短肢相并不等邊雙角鋼截面②單軸對(duì)稱截面繞非對(duì)稱主軸以外的任意軸屈曲應(yīng)按彎扭屈曲的特征方程計(jì)算穩(wěn)定性。如繞u軸彎扭屈曲，簡(jiǎn)化計(jì)算換算長(zhǎng)細(xì)比可按下式確定為，并按b類構(gòu)件確定穩(wěn)定系數(shù)●單軸對(duì)稱截面構(gòu)件整體穩(wěn)定計(jì)算◆規(guī)范規(guī)定●受壓構(gòu)件不宜采用無任何對(duì)稱軸的截面；●單面連接的單角鋼軸心受壓構(gòu)件，當(dāng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘折減系數(shù)（0.6+0.0015）后可不考慮彎扭效應(yīng)；●槽鋼用于格構(gòu)式構(gòu)件分肢時(shí)，計(jì)算分肢繞其對(duì)稱軸之穩(wěn)定計(jì)算可不考慮彎扭效應(yīng)。4.局部穩(wěn)定據(jù)薄板穩(wěn)定理論，臨界狀態(tài)基本微分方程:對(duì)四邊簡(jiǎn)支板，設(shè)滿足邊界條件的解為：◆臨界應(yīng)力橫向屈曲為一個(gè)半波的四邊簡(jiǎn)支板，n=1，代入方程求解后，可求得彈性波形屈曲臨界應(yīng)力:以工字形截面軸心受壓構(gòu)件為例，其腹板和翼緣邊界條件并非為四邊簡(jiǎn)支，另外，尚須考慮彈塑性屈曲問題。取嵌固系數(shù)取腹板翼緣根據(jù)等穩(wěn)定性準(zhǔn)則:據(jù)規(guī)范規(guī)定：◆局部穩(wěn)定驗(yàn)算5.設(shè)計(jì)題步驟

例題.

試設(shè)計(jì)一鋼結(jié)構(gòu)工作平臺(tái)軸心受壓實(shí)腹柱，柱采用焊接組合工字形截面，翼緣鋼板為火焰切割邊，鋼材采用Q345，柱長(zhǎng)l=3m，柱計(jì)算長(zhǎng)度l0x=6m，l0y=3m，柱頂軸心壓力設(shè)計(jì)值N=1570kN。解：①初步確定截面尺寸假定長(zhǎng)細(xì)比x=y=50<［］=150，且t、tw