第六章轴心受力和拉弯压弯构件-PPT精品文档

② 初弯曲（初偏心）越大,同样压力下变形越大。
③ 初弯曲（初偏心）即使很小,也有
z
z
Nk
e0
N /NE
Ncr NE
N /NE
y0=0
1.0
1.0
v0 v
v
y0=0.3
e0 = 0 e 0 = 0.3
0.5
0.5
y
y
y0=0弹.1 塑性阶段
e 0 = 0.1
压力挠度曲线
Nk
e0
0
0
图4.15 轴心压杆及其压力挠度曲线
图4.11 轴心压杆的屈曲变形
(a)弯曲屈曲；(b)扭转屈曲；(c)弯扭屈曲
弯曲屈曲：双轴对称截面，单轴对称截面绕非对称轴； 扭转屈曲：十字形截面； 弯扭屈曲：单轴对称截面（槽钢，等边角钢）。
a）理想轴心压杆弹性弯曲屈曲临界应力
Ncr
NE
2EI
l2
l/2
NE — 欧拉（Euler）临界力
欧拉临界应力
§6-3 轴心受压构件的整体稳定
1、整体稳定的临界应力
（1）理想轴心压杆----屈曲准则
理想轴心压杆：假定杆件完全挺直、荷载沿杆件形心轴 作用, 杆件在受荷之前无初始应力、初弯曲和初偏心, 截面 沿杆件是均匀的。
此种杆件失稳, 称为发生屈曲。 屈曲形式:
1)弯曲屈曲：只发生弯曲变形, 截面绕一个主轴旋转； 2)扭转屈曲：绕纵轴扭转; 3)弯扭屈曲：即有弯曲变形也有扭转变形。
(c)双角钢
(d)冷弯薄壁型钢 图 轴心受力实腹式构件的截面形式
2.格构式构件的常用截面形式
图4.4 格构式构件常用截面形式
图4.5 缀板柱
l1 0 1 l l1
3、格构式构件缀材布置——缀条、缀板
图 格构式构件的缀材布置
(a) 缀条柱；(b)缀板柱
二、拉弯、压弯构件的应用
1、应用
一般工业厂房 和多层房屋的框 架柱均为拉弯和 压弯构件。
直接承受动力 荷载的结构
350
250
250
300
200
—
400
350
—来自百度文库
项次 1 2
表 受压构件的容许长细比 构件名称
柱、桁架和天窗架构件 柱的缀条、吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑 支撑(吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑除外)
用以减小受压构件长细比的杆件
容许长细比 150 200
轴心拉杆的设计
受拉构件的极限承载力一般由强度控制，设计时只考 虑强度和刚度。
算方法； 4、掌握拉弯和压弯的强度和刚度计算; 5、掌握实腹式压弯构件设计方法及其主要的构造要求； 6、掌握格构式压弯构件设计方法及其主要的构造要求；
§6-1 构件类型
一、轴心受力构件的应用
1.桁架
2.网架
3.塔架
轴心受力构件常用截面形式—实腹式、格构式
图 柱的组成
1、实腹式构件截面形式
(a)型钢 (b)组合截面 图 轴心受力实腹式构件的截面形式
钢材比其他材料更适于受拉，所以钢拉杆不但用于钢 结构，还用于钢与钢筋混凝土或木材的组合结构中。此种 组合结构的受压构件用钢筋混凝土或木材制作，而拉杆用 钢材做成。
§6-3 轴心受压构件的稳定
一、轴心受压构件的整体稳定
（一）轴压构件整体稳定的基本理论 1、轴心受压构件的失稳形式 理想的轴心受压构件(杆件挺直、荷载无偏心、无 初始应力、无初弯曲、无初偏心、截面均匀等）的 失稳形式分为：
l/2
图4.12 有初弯曲的轴心压杆
cr
E

NE A
l
2EI 2A
l
2E(
2
I A
)2

2E
l2
i
2
(l/2IE)22E2
λ ——杆件长细比，λ=l/i；
i ——截面对应于屈曲的回转半径， i = I/A。
E为常量, 因此σ cr 不超过材料的比例极限 fp
cr

2E 2
轴心受压 构件，当 截面无削 弱时，强 度不必计 算。
二、刚度计算（正常使用极限状态）
保证构件在运输、安装、使用时不会产生过 大变形。
l0 [] i
l0 构件的计算长度； i I 截面的回转半径；
A
[]构件的容许长取 细值 比详 ，见 其规范
二 刚度计算 l0 [ ]
挠度 v 增大到一定程度,杆件中点截面边缘( A或A′), 塑性区增加----弹塑性阶段, 压力小于Ncr丧失承载力。
A表示压杆跨中截面边缘屈服——“边缘屈服准则” ——以NA作为最大承载力
i
λ —构件的最大长细比
x

l0 x ix

[ ]
y

l0 y iy

[ ]
l 0 — 构件计算长度 i--截面的回转半径
表 受拉构件的容许长细比
项 次
构件名称
1
桁架的杆件
2
吊车梁或吊车桁架以 下的柱间支撑
3
其他拉杆、支撑、系 杆(张紧的圆钢除外)
承受静力荷载或间接承受动力荷载的结构 一般建筑结构 有重级工作制吊车的厂房
第 六 章
大纲要求
1、了解“轴心受力构件”的应用和截面形式； 2、掌握轴心受拉构件设计计算； 3、了解“轴心受压构件”稳定理论的基本概念和分 析方法； 4、掌握现行规范关于“轴心受压构件”设计计算 方法，重点及难点是构件的整体稳定和局部稳定； 5、掌握格构式轴心受压构件设计方法。
大纲要求:
1、了解拉弯和压弯构件的应用和截面形式； 2、了解压弯构件整体稳定的基本原理；掌握其计算方法； 3、了解实腹式压弯构件局部稳定的基本原理；掌握其计
eN
MN
a) b)
NN e
e NN
2、截面形式
a) b)
§6-2 轴心受力构件的强度和刚度
轴 心
强度 （承载能力极限状态） 轴心受拉构件 刚度 （正常使用极限状态）
受 力 构
强度 （承载能力极限状态） 轴心受压构件 稳定
件
刚度 （正常使用极限状态）
一、强度计算（承载能力极限状态）
N f A n N—轴心拉力或压力设计值； An—构件的净截面面积； f—钢材的抗拉强度设计值。
(2)实际轴心受压构件
考虑初始缺陷的临界应力---边缘屈服准则
实际轴心受压构件存在初始缺陷 ---- 初弯曲、初偏心、残余应力
N k e0
N
Nu
A
B
v0 v
O
Nk e0
v
图4.14 有初弯曲的轴心压杆及其压力挠度曲线
a）初弯曲和初偏心的影响
① 有初弯曲(初偏心)时，一开始就产生挠曲,荷载↑，v↑, 当N→ NE时，v →∞

fp
或长细比 p E/ fp
b)理想压杆的弹塑性弯曲屈曲临界应力
当
，
，压杆进入弹塑
σ
性阶段。 采 用p切线模cr 量 f理p 论计算。
σ cr fp
E
ε
图4.13 应力-应变曲线
Ncr
,
t


2E l2
t
I
Et ---切线摸量

cr
,
t

2E 2
t
屈曲准则建立 的临界应力