4柱(軸心受力構(gòu)件)

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1、《鋼結(jié)構(gòu)與施工》課件建筑工程系建筑工程技術(shù)教研室束必清緒論1鋼結(jié)構(gòu)的材料2鋼結(jié)構(gòu)的連接34梁(受彎構(gòu)件)5結(jié)構(gòu)類(lèi)型簡(jiǎn)介及識(shí)圖6鋼結(jié)構(gòu)的加工制作7鋼結(jié)構(gòu)的安裝8主要學(xué)習(xí)情境柱(軸心受力構(gòu)件)涂裝工程9課程主要內(nèi)容鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收10概述4.1實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定4.34、柱(軸心受力構(gòu)件)軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度及剛度4.2實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定4.4實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)4.5格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件4.6軸心受壓柱的柱頭與柱角4.74.1概述圖4-1軸心受力構(gòu)件NN1.結(jié)構(gòu)及受力特點(diǎn)（1）作用在構(gòu)件上的荷載是軸心壓力

2、或軸心拉力；（2）構(gòu)件理想的直桿；（3）構(gòu)件無(wú)初應(yīng)力；（4）節(jié)點(diǎn)鉸支。主要用于承重結(jié)構(gòu)，如：桁架、網(wǎng)架、塔架和支撐結(jié)構(gòu)等。2.應(yīng)用3.截面型式圖4-2軸心受力構(gòu)件截面形式a)b)熱軋型鋼、冷彎薄壁型鋼、實(shí)腹式組合、格構(gòu)式組合。4.2軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度及剛度式中，N—荷載引起的軸心拉力或壓力An—凈截面面積f—鋼材抗拉或抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度一、軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度要求：凈截面平均應(yīng)力不超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)度。1、驗(yàn)算公式(除高強(qiáng)螺栓摩擦型連接處)：2、驗(yàn)算公式(高強(qiáng)螺栓摩擦型連接處)：需同時(shí)滿(mǎn)足要求二、軸心受力構(gòu)件的剛度軸心受力構(gòu)件的剛度是以他的長(zhǎng)細(xì)比來(lái)

3、衡量的。式中l(wèi)---構(gòu)件最不利方向的長(zhǎng)細(xì)比，一般為兩主軸方向長(zhǎng)細(xì)比的較大值.lx=lox/ix，ly=loy/iylo-----相應(yīng)方向的構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度i-----相應(yīng)方向的截面回轉(zhuǎn)半徑[l]-----受拉或受壓構(gòu)件的容許長(zhǎng)細(xì)比。例題4.1試確定如圖所示截面的軸心受拉桿的最大承載能力設(shè)計(jì)值和最大容許計(jì)算長(zhǎng)度，鋼材為Q235，容許長(zhǎng)細(xì)比為350。解：最大承載能力設(shè)計(jì)值：f=215N/mm2查附表：A=2×19.26=38.52cm2ix=3.05cm,iy=4.52cm按強(qiáng)度條件N＝fA=215*38.52=828.18KN查表：按剛度

4、要求，4.3實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定一、關(guān)于穩(wěn)定問(wèn)題的概述(a)穩(wěn)定：擾動(dòng)變形可以恢復(fù)；(b)臨界(中性平衡)：維持?jǐn)_動(dòng)狀態(tài)；(c)不穩(wěn)定：擾動(dòng)變形持續(xù)增加；二、理想軸心受壓構(gòu)件的受力性能1、理想軸心受壓構(gòu)件桿件本身是絕對(duì)直桿，材料均勻，各向同性；無(wú)荷載偏心，無(wú)初始應(yīng)力，壓力作用線(xiàn)與形心縱軸重合；2、整體失穩(wěn)（屈曲）現(xiàn)象軸心壓桿在截面上的平均應(yīng)力低于屈服點(diǎn)的情況下，由于變形（可能是彎曲，也可能是扭轉(zhuǎn)或彎扭）過(guò)大，處于不穩(wěn)定狀態(tài)而喪失承載能力。這種現(xiàn)象稱(chēng)為整體失穩(wěn)。3、整體失穩(wěn)（屈曲）形式彎曲失穩(wěn)雙軸對(duì)稱(chēng)截面的軸壓桿扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)長(zhǎng)細(xì)比

5、不大，而板件較薄的十字形截面彎扭失穩(wěn)截面無(wú)對(duì)稱(chēng)或單軸對(duì)稱(chēng)4、兩類(lèi)穩(wěn)定問(wèn)題（1）第一類(lèi)穩(wěn)定問(wèn)題a.存在兩種平衡狀態(tài)直線(xiàn)平衡直線(xiàn)平衡彎曲平衡N＜Ncr○○。Ncr○○。Ncr?！稹餘>Ncr?！稹饛澢茐氖ブ本€(xiàn)平衡直線(xiàn)平衡曲線(xiàn)平衡b.失穩(wěn)前后變形狀態(tài)不同特點(diǎn)：（2）第二類(lèi)穩(wěn)定問(wèn)題只存在曲線(xiàn)平衡狀態(tài)，失穩(wěn)前后變形狀態(tài)一樣5、歐拉臨界力和臨界應(yīng)力E－－材料的彈性模量l0－－構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度取值見(jiàn)表3-9I－－構(gòu)件截面繞屈曲方向中和軸的慣性矩EI－－構(gòu)件的抗彎剛度－－構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比－－截面繞屈曲方向的回轉(zhuǎn)半徑三、實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的受力性能1、實(shí)際

6、軸心受壓構(gòu)件與理想構(gòu)件的區(qū)別存在殘余應(yīng)力存在初彎曲存在初偏心N?！稹饄02、失穩(wěn)過(guò)程第二類(lèi)穩(wěn)定問(wèn)題3、初始缺陷對(duì)構(gòu)件屈曲臨界力的影響四、實(shí)際軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定性的實(shí)用計(jì)算方法1、計(jì)算公式N—軸心受壓柱的計(jì)算壓力A—毛截面面積?—穩(wěn)定系數(shù)。與截面類(lèi)型、構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比?、所用鋼種有關(guān)，從附錄二查得P306。?—材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度2、?值的意義材料抗力分項(xiàng)系數(shù)（4-34a）（4-34b）（1）鋼種不同?不同分鋼種確定。主要因素3、?值的確定（2）截面的種類(lèi)（3）構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比臨界應(yīng)力和屈服應(yīng)力之比值4、?值的確定步驟①計(jì)算長(zhǎng)細(xì)比?②確定截面類(lèi)別P304

7、附表2－1、2使用規(guī)范圖表查穩(wěn)定系數(shù)?。③按鋼種、截面類(lèi)別和?查表P306附表2－3～6得?例題4.2驗(yàn)算下圖所示軸心受壓柱的整體穩(wěn)定。柱兩端鉸接，柱長(zhǎng)5m，焊接工字形組合截面，火焰切割邊翼緣，承受軸心壓力設(shè)計(jì)值N=1200KN，采用Q235鋼，在柱中央有一側(cè)向（x軸方向）支撐。解：構(gòu)件屬于b類(lèi)截面，查表得所以，該軸心受壓柱的整體穩(wěn)定不滿(mǎn)足要求。4.4實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定一、概述寬肢薄壁構(gòu)件回轉(zhuǎn)半徑大，提高構(gòu)件的整體穩(wěn)定承載力，節(jié)省鋼材。板件過(guò)薄，在構(gòu)件達(dá)到臨界應(yīng)力前，板件可能先發(fā)生屈曲而失去穩(wěn)定——局部失穩(wěn)。局部失穩(wěn)受壓構(gòu)

8、件中板件的寬厚比較大，當(dāng)壓力達(dá)到某一數(shù)值（小于臨界力）時(shí)，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，這種現(xiàn)象稱(chēng)為板件的局部失穩(wěn)現(xiàn)象。危害性雖無(wú)整體失穩(wěn)危險(xiǎn)，但由于截面某個(gè)板件失穩(wěn)而退出工作后，將使截面有效承載部分減小，同時(shí)還使截面不