轴心受力构件的受力性能

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钢结构设计原理第四章-轴心受力构件

因此，失稳时杆件的整个截面都处于加载的过程中，应力-应变关系假定遵循同一个切线模量 Et，此时轴心受压杆件的屈曲临界力为：
N cr ,t

2 Et I
2 二、实际的轴心受压构件的受力性能
在钢结构中，实际的轴压杆与理想的直杆受力性能之间差别很大，实际上，轴心受压杆的屈曲性能受许多因素影响，主要的影响因素有：
一、理想轴压构件的受力性能理想轴压构件是指满足下列4个条件： o杆件本身绝对直杆； o材料均质且各向同性； o无荷载偏心且在荷载作用之前无初始应力； o杆端为两端铰接。在轴心压力作用下，理想的压杆可能发生三种形式的屈曲：弯曲屈曲、扭转屈曲、弯扭屈曲——见教科书P97图4–6 轴心受压构件具体以何种形式失稳，主要取决于截面的形式和尺寸、杆的长度以及杆端的支撑条件。
l N 2 EI 对一无残余应力仅存在初弯曲的轴压杆，杆件中点截面边缘开始式中 N l2 NE 屈服的条件为：
0
1
经过简化为：
N N vm v0 v0 fy v m v0 v 1 1 N NE A W N N v0 N E fy A W NE N
An—构件的净截面面积_
N fy r f R An
P94式4-2
（1）当轴力构件采用普通螺栓连接时螺栓为并列布置：
n1 n2 n3
按最危险的截面Ⅰ-Ⅰ 计算，3个截面净截面面积相同，但 Ⅰ-Ⅰ截面受力最大。
N n
Ⅰ-Ⅰ：N Ⅱ-Ⅱ：N-Nn1/n Ⅲ-Ⅲ：N-N(n1+n2)/n
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
2 2
从上面两式我们可以看出，绕不同轴屈曲时，不仅临界力不同，且残余应力对临界应力的影响程度也不同。因为k1，所以残余应力对弱轴的影响比对强轴的影响严重的多。

轴心受力构件

失稳现象发生在构成构件旳板件
18
第6章轴心受力构件第三节轴心受压构件旳受力性能
2 承载力极限状态旳计算内容（1）截面强度破坏
（2）构件整体失稳（屈曲）
（3）板件局部失稳（屈曲）限制受压板件旳宽厚比
19
第6章轴心受力构件第三节轴心受压构件旳受力性能
3 稳定问题旳某些概念（1）应力刚化效应拉力提升构件旳弯曲刚度压力降低（2）只要构件旳截面中存在受压区域，就可能存在稳定问题（3）强度问题是应力问题，针正确是构件最单薄旳截面，加大截面积即可提升构件旳强度，计算以净截面为准（4）稳定问题是刚度（变形）问题，针正确是构件整体，减小变形（提升刚度）旳措施都能够提升构件旳稳定性，计算以毛截面为准
➢ 根据截面残余应力旳峰值大小和分布，弯曲屈曲旳方向，将截面分为a、b、c三类，相应地得到a、b、c三条柱子曲线
44
第6章轴心受力构件第七节规范中实腹式轴压构件弯曲屈曲时整体稳定计算
➢ a类截面临界应力最高，残余应力对临界应力起有利作用或影响很小，只涉及两种截面： ✓ 绕强（x）轴屈曲时旳热轧工字钢和热轧中翼缘、窄翼缘H型钢 ✓ 热轧无缝钢管
（1）发生弯扭屈曲旳条件 ✓ 截面形式：单轴对称截面 ✓ 失稳方向：绕对称轴失稳。绕非对称轴失稳必然是弯曲失稳 ✓ 原因：形心和剪心不重叠，弯曲时截面绕剪心转动
51
第6章轴心受力构件第八节实腹式轴压构件弯扭屈曲时整体稳定计算
（2）单角钢截面、双角钢组合截面弯扭屈曲旳规范计算措施 ➢ 用换算长细比（考虑扭转效应）替代弯曲屈曲时旳长细比查得稳定系数，再按下列公式验算杆件旳稳定
42
第6章轴心受力构件第七节规范中实腹式轴压构件弯曲屈曲时整体稳定计算

第四章轴心受力构件的性能与计算

第四章轴心受力构件的性能与计算1、为什么轴心受拉构件开裂后，当裂缝增至一定数量时，不再出现新的裂缝？答：相邻裂缝之间距离不足以使将混凝土开裂的拉力传递给混凝土。

2、如何确定受拉构件的开裂荷载和极限荷载？答：开裂荷载：混凝土与钢筋的应变达到混凝土的峰值应变。

极限荷载：钢筋达到屈服强度。

3、在轴心受压短柱的短期荷载试验中，随着荷载的增加，钢筋的应力增长速度和混凝土的应力增长速度那个快？为什么？答：钢筋的增长速度快。

钢筋的弹性模量大。

4、如何确定轴心受压短柱的极限承载力？为什么在轴压构件中不宜采用高强钢筋？答：极限承载力：混凝土的应变达到峰值。

当钢筋的抗压强度大于400MPa时，只取400。

5、构件设计时，为什么要控制轴心受力构件的最小配筋率？如何确定轴心受拉和轴心受压构件的最小配筋率？答：为保证所设计的极限承载力大于截面的开裂弯矩，避免在极限状态下出现脆性破坏。

最小配筋率近似等于f t/f y。

6、配有普通箍筋的钢筋混凝土轴心受压构件中，箍筋的作用主要是什么？答：防止纵向钢筋压屈，并与纵筋形成钢筋骨架，使截面中间部分混凝土成为约束混凝土，提高构件的强度和延性。

7、钢筋混凝土轴心受压构件在长期荷载作用下，随着荷载作用时间的增长，钢筋的应力和混凝土的应力各发生什么变化？混凝土的徐变是否会影响短柱的承载力？答：徐变使钢筋的变形也随之变大，钢筋的应力相应地增大，混凝土的应力减小。

8、钢筋混凝土轴心受压构件的承载力计算公式中为什么要考虑稳定系数φ，稳定系数φ与构件两端的约束情况有何关系？答：柱子的长细比对轴心受压强度有较大的影响。

两端铰接：l0=H 一端自由，一端固定：l0=2H一端固定，一端铰接：l0=0.7H 一端固定，一段滑动：l0=0.5H9、为什么长细比l0/b>12的螺旋筋柱，不考虑螺旋筋对柱承载力的有利作用？答：此时的长细比比较大，易发生失稳现象。

10、如箍筋能起到约束混凝土的横向变形作用，则轴心受压短柱的承载力将发生什么变化？为什么？答：承载力将变大。

基本受力状态

基本受力状态一、轴心受力构件的受力状态当构件受到位于形心轴向拉力作用时，为轴心受拉构件。

在钢筋混凝土结构构件中，桁架的受拉腹杆及下弦杆、拱的拉杆，承受内压力的环形截面管道管壁以及圆形储液池的池壁等通常按轴心受拉构件计算，当构件受位于形心轴向力作用时，为轴心受压构件，对于以恒载为主的等跨多层房屋的中间柱，只承受节点荷载的桁架的受压弦杆及腹杆等均可近似地按轴心受压构件计算，一般轴心受拉构件和轴心受拉构件内均配有纵向受力钢筋和环状的箍筋，轴心受拉构件中的纵筋的作用是帮助混凝土承受拉力，箍筋的作用主要是固定纵筋以形成钢筋骨架。

轴心受压构件的压力主要由混凝土负担设置纵筋的目的是：①协助混凝土承受压力以减少构件的尺寸；②承受可能有的不大的弯矩；3防止构件的突然地脆性破坏。

横向箍筋的作用是防止纵向钢筋压屈，并与纵筋形成骨架编制与施工。

二、受弯构件正截面的受力状态钢筋混凝土梁在两个对称的集中荷载P 作用下，梁中部受弯，端部既受弯又受剪。

在弯矩的做你用下，梁中会产生垂直于梁纵轴的裂缝（一般称为垂直裂缝），在剪力和弯矩的共同作用下梁中会产生斜交于梁纵轴的裂缝，为防止垂直裂缝所引起的手腕破坏，在梁的底部布置纵向受力钢筋：为防止斜裂缝所引起的受剪破坏，在梁的弯剪段布置环状的箍筋和弯起的钢筋；在非受力区的截面角部还配有架立钢筋。

纵筋、弯筋、箍筋和架立筋一起绑扎或焊接成钢筋笼。

施工时支好模板放入钢筋笼浇筑混凝土，振捣养护好，与梁相比钢筋混凝土板的厚度较小截面宽度较大，一般总是发生弯曲破坏，很少发生剪切破坏，因此在钢筋混凝土板中一般反配有纵向受力钢筋和固定受力钢筋的分布钢筋。

三、当构件截面上承受一偏心距为o e 的偏心力C N 或t N 时，该构件即为偏心受力构件。

若构件的截面上同时承受轴向C N 和弯矩M ，可将其看成是偏心距为o e =C N M ,偏心力为C N （或t N ）的偏心受力构件，偏心受力构件包括偏心受压和偏心受拉构件。

轴心受力构件的正常使用极限状态

轴心受力构件的正常使用极限状态一、引言轴心受力构件是机械工程中常见的零部件，用于承载受力和传递动力。

在实际工程应用中，轴心受力构件的正常使用极限状态是一个重要的设计考虑因素。

本文将从多个方面探讨轴心受力构件的正常使用极限状态，包括载荷和变形极限、强度极限、疲劳极限等。

二、载荷和变形极限2.1 受力分析对于轴心受力构件，在正常使用过程中会承受各种静载荷和动载荷。

静载荷包括静态拉力、静态压力等，动载荷包括冲击载荷、振动载荷等。

在设计中，需要对使用过程中可能出现的最大载荷进行分析和计算。

2.2 变形极限在受到不同载荷的作用下，轴心受力构件会发生一定程度的变形。

变形极限是指构件在正常使用过程中允许承受的最大变形量。

为了确保构件的正常工作，设计时应对变形极限进行合理估计，并保证构件的刚度足够以满足要求。

三、强度极限3.1 强度分析强度是指轴心受力构件抵抗形变和破坏的能力。

在设计中，需要分析构件各个部分的受力情况，计算应力和应变分布，从而评估其强度。

常见的强度分析方法包括静力学方法、材料力学方法等。

3.2 材料强度材料强度是指材料本身的抗拉强度、抗压强度等基本强度指标。

在设计过程中，需要根据实际材料的强度参数进行选择，以保证构件在正常使用过程中不会发生破坏。

3.3 构件强度构件强度是指轴心受力构件在整体受力下的破坏问题。

在设计过程中，需要对构件的各个部分进行强度计算，包括连接部位、受力集中部位等。

通过合理的强度设计，可以确保构件在正常使用过程中不会出现破坏问题。

四、疲劳极限4.1 疲劳损伤在频繁变载条件下，轴心受力构件可能会出现疲劳损伤问题。

疲劳损伤是由于构件在受到周期性载荷作用下发生的循环应力累积造成的。

在设计中，需要考虑疲劳问题，使用寿命需要满足一定的要求。

4.2 疲劳极限疲劳极限是指轴心受力构件在正常使用过程中能够承受的最大疲劳载荷。

通过对材料疲劳性能、载荷频率、载荷幅度等进行分析和计算，可以确定构件的疲劳极限。

(整理)第4章_轴心受力构件的性能_思考题参考答案

第4章思考题参考答案【4-1】为什么轴心受拉构件开裂后，当裂缝增至一定数量时，不再出现新的裂缝？在裂缝处的混凝土不再承受拉力，所有拉力均由钢筋来承担，钢筋通过粘结力将拉力再传给混凝土。

随着荷载的增加，裂缝不断增加，裂缝处混凝土不断退出工作，钢筋不断通过粘结力将拉力传给相邻的混凝土。

当相邻裂缝之间距离不足以使混凝土开裂的拉力传递给混凝土时，构件中不再出现新裂缝。

【4-2】如何确定受拉构件的开裂荷载和极限荷载？（1）当0t t εε=时，混凝土开裂，这时构件达到的开裂荷载为：000(1)tcr c t c E t N E A E A εαρε==+（2）钢筋达到屈服强度时，构件即进入第Ⅲ阶段，荷载基本维持不变，但变形急剧增加，这时构件达到其极限承载力为：tu y s N f A =【4-3】在轴心受压短柱荷载试验中，随着荷载的增加，钢筋的应力增长速度和混凝土的应力增长速度哪个快？为什么？（1）第Ⅰ阶段，开始加载到钢筋屈服。

钢筋增长速度较快。

此时若忽略混凝土材料应力与应变关系之间的非线性关系，则钢筋与混凝土的应力分别为s E ε和c E ε，由于s c E E >，因此钢筋增长的速度较快，若考虑混凝土非线性的影响，此时混凝土应力与荷载关系呈一条上凸的曲线，则钢筋增长的速度相对混凝土更快。

（2）第Ⅱ阶段，钢筋屈服到混凝土被压碎。

混凝土增长速度较快。

当达到钢筋屈服后，此时钢筋的应力保持不变，增加的荷载全部由混凝土承担，混凝土的应力加速增加，应力与荷载关系由原来的上凸变成上凹。

（图4-9）【4-4】如何确定轴心受压短柱的极限承载力？为什么在轴压构件中不宜采用高强钢筋？（1）当00.002εε==时，混凝土压碎，短柱达到极限承载力cu c y s N f A f A ''=+（2）由于当轴压构件达到极限承载力时00.002sεεε'===，相应的纵筋应力值为：32200100.002400/s s s E N mm σε''=≈⨯⨯=由此可知，当钢筋的强度超过2400/N mm 时，其强度得不到充分发挥，因此不宜采用高强钢筋。

中南大学《钢结构原理》课件第五章轴心受力构件

☆措施(确保长细比不是很小，不扭转失稳)
y (x ) 5.07b / t
☆长细较大时，弯曲失稳起控制作用，作弯曲失稳验算。
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第五章轴心受力构件
5.5 轴心受压构件局部稳定性
1、局部稳定的概念
轴心受压柱局部屈曲变形
轴心受压构件翼缘的凸曲现象
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第五章轴心受力构件
1916年因施工问题又发生一次倒塌事故。

前苏联在1951～1977年间共发生59起重大钢结构事故，有17起属稳定问题。
（设计、制作、安装或使用不当都可能引发稳定事故）
例如：
1957年前苏联古比雪夫列宁冶金厂锻压车间，7榀1200m2屋盖塌落。起因是一对尺寸相同的拉压杆装配颠倒。 1974年，苏联一个俱乐部观众厅24×39m钢屋盖倒塌。起因是受力较大的钢屋架端斜杆失稳。
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第五章轴心受力构件
•荷载初始偏心降低稳定承载力
vm e0 (sec

2
N 1) NE
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第五章轴心受力构件
•残余应力降低稳定承载力
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第五章轴心受力构件
（1）使部分截面提前进入塑性状态，截面的弹性区域减少，干扰后只有弹性区产生抗力增量，故降低了稳定承载力。
N 1 fy A Ry
N 1 fu An Ru
偏安全简化处理
N 1 fy f An Ry
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第五章轴心受力构件
2、刚度计算
•刚度计算的目的：保证在安装、使用过程中正常使用要求
•实例1：九江桥主拱吊杆涡振现象
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第五章轴心受力构件

第三章轴心受力构件的受力性能

3.2.3 建筑工程中轴心受拉构件正截面承载力计算建筑工程中轴心受拉构件正截面承载力计算
1 构造要求
钢筋连接有绑扎连接、焊接连接、钢筋连接有绑扎连接、焊接连接、螺栓连套筒挤压连接等多种方式。接、套筒挤压连接等多种方式。轴拉构件不得采用绑扎的搭接接头。得采用绑扎的搭接接头。纵筋一侧配筋率 ρ ≥ 0.2% ，且 ≥ 45 f t f y。为混凝土轴心抗拉强度设计值）（ f t 为混凝土轴心抗拉强度设计值）纵筋应沿截面周边均匀对称布置，纵筋应沿截面周边均匀对称布置，并宜优先采用直径较小的钢筋。采用直径较小的钢筋。箍筋直径 d≥6mm, 间距s ≤200mm (腹杆中间距腹杆中 s ≤150mm)。。
3.3.1 配有普通箍筋的轴心受压构件
2. 受力分析及破坏特征短柱受力分析及破坏特征-短柱
初始偏心距对构件承载力没有明显影响极限荷载时，极限荷载时，短柱的极限压应变与混凝土棱柱体受压破坏时的压应变相同，受压破坏时的压应变相同，混凝土应力达到棱柱体抗压强度f 体抗压强度 ck 不论受压钢筋在构件破坏时是否屈服，不论受压钢筋在构件破坏时是否屈服，构件的最终承载力都是由混凝土被压碎来控制
3.3 轴心受压构件正截面承载力计算
3.3.1 配有普通箍筋的轴心受压构件
1. 柱的分类短柱（短构件）：短柱（短构件）： l0 /i≤28 矩形截面短柱：矩形截面短柱： l0 /b≤8 长柱（长构件）：长柱（长构件）： l0 /i＞28 ＞矩形截面长柱：矩形截面长柱：l0 /b＞8 ＞为柱计算长度，为回转半径 l0 为柱计算长度， i为回转半径
计算注意事项：计算注意事项：
方柱尺寸、模数方柱尺寸、 φ的计算的计算钢筋强度表示f 钢筋强度表示 y，，fy 纵筋个数小数位数的选取钢筋表示，钢筋表示，前后呼应单位统一验算，验算，构造要求

钢结构设计原理4轴心受力构件

轧制普通工字钢，腹板较薄，热轧后首先冷却；翼缘在
冷却收缩过程中受到腹板的约束，因此翼缘中产生纵向
残余拉应力，而腹板中部受到压缩作用产生纵向压应力
。轧制H型钢，由于翼缘较宽，其端部先冷却，因此具
有残余压应力，其值为＝0.3
f
左右，残余应力在翼缘宽
y
度上的分布，常假设为抛物线或取为直线。翼缘是轧制
边或剪切边的焊接工字形截面，其残余应力分布情况与
Ncrx
2EIx 2
x
I ex Ix
2EIx 2
x
2t(kb)h2 / 4 2tbh2 / 4
2EIx 2
x
k
N cry
2EI y 2
y
I ey Iy
2EI y 2
y
2t(kb)3 /12 2tb3 /12
2EI y 2
y
k3
由于k＜l.0，故知残余应力对弱轴的影响比对强轴的影响要大得多。
N f
An
采用高强度螺栓摩擦型连接的构件，验算净截面强度时应考虑一部分剪力已由孔前接触面传递，验算最外列螺栓处危险截面的强度时，应按下式计算
N' f
An
N ' N (1 0.5 n1 ) n
摩擦型连接的拉杆，除验算净截面强度外，还应验算毛截面强度
N f
A
4.2.2轴心受力构件的刚度计算为满足正常使用要求，构件应具有一定的刚度，保证构件不会在运输和安装过程中产生弯曲或过大的变形，以及使用期间因自重产生明显下挠，还有在动力荷载作用下发生较大的振动。
GIt
1 i02
2E 2z
A
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Ai02 GIt

第六章轴心受力构件承载力分解

螺旋式箍筋柱的受力特点：
轴向压力较小时，混凝土和纵筋分别受压，螺旋箍筋受拉但对混凝土的横向作用不明显；接近极限状态时，螺旋箍筋对核芯混凝土产生较大的横向约束，提高混凝土强度，从而间接提高柱的承载能力。当螺旋箍筋达到抗拉屈服强度时，不能有效约束混凝土的横向变形，构件破坏。在螺旋箍筋受到较大拉应力时其外侧的混凝土保护层开裂，计算时不考虑此部分混凝土。
前述是短柱的破坏特征。对于长细比较大的长柱，试验表明，由于各种偶然因素造成的初始偏心距的影响是不可忽略的。加载后由于有初始偏心距将产生附加弯距，这样相互影响的结果使长柱最终在弯矩及轴力共同作用下发生破坏。对于长细比很大的长柱，还有可能发生“失稳破坏”的现象，长柱的破坏荷载低于其他条件相同的短柱破坏荷载。
⑵箍筋
◆ 受压构件中箍筋应采用封闭式，其直径不应小于d/4，且不小于6mm，此处d为纵筋的最大直径。 ◆ 箍筋间距不应大于400mm，也不应大于截面短边尺寸；对绑扎钢筋骨架，箍筋间距不应大于15d；对焊接钢筋骨架不应大于20d，此处d为纵筋的最小直径。 ◆ 当柱中全部纵筋的配筋率超过3%，箍筋直径不宜小于 8mm，且箍筋末端应应作成135°的弯钩，弯钩末端平直段长度不应小于5 d（箍筋直径），或焊成封闭式；此时箍筋间距不应大于10纵筋最小直径，也不应大于200mm。 ◆ 当柱截面短边大于400mm，且各边纵筋配置根数超过多于3根时，或当柱截面短边未大于400mm，但各边纵筋配置根数超过多于4根时，应设置复合箍筋。 ◆ 对截面形状复杂的柱，不得采用具有内折角的箍筋，以避免箍筋受拉时使折角处混凝土破损。
试验表明，长柱的破坏荷载低于其他条件相同的短柱破坏荷载，《规范》中采用稳定系数表示承载能力的降低程度，即

轴心受力构件的概念及其类型

轴心受力构件的概念及其类型轴心受力构件是工程结构中常见的一种构件形式，它由多个轴心受力元件组成，能够承受内力、外力和变形。

轴心受力构件广泛应用于建筑、桥梁、机械等各种领域，具有结构简单、强度高、稳定可靠等特点。

本文将详细介绍轴心受力构件的概念、分类、设计原则和应用领域。

一、概念介绍轴心受力构件是指由一根或多根轴向受力的线材、板条、形状复杂的截面、系统部件等构成的构件。

轴心受力构件通常具有良好的轴向力传递能力，能够在内力作用下产生轴向应变和轴向应力。

在设计中，轴心受力构件通常通过选取适当的截面形状和尺寸来满足强度、刚度和稳定性的要求。

二、类型分类根据构件的材料和截面特点，轴心受力构件可以分为以下几种类型：1.线材构件：线材构件通常由圆钢、角钢、工字钢等线材形成。

这种构件截面形状简单，常用于承受拉力和压力。

2.板条构件：板条构件通常由薄板和矩形截面钢材构成，如钢板、钢带等。

板条构件适用于承受弯曲力、剪切力和压力。

3.有孔构件：有孔构件通常应用于承受剪切力和扭矩，如圆孔、槽孔等形状的构件。

4.混凝土构件：混凝土构件通常由钢筋和混凝土组成。

这种构件在承受压力和弯曲力时具有良好的性能。

5.复合构件：复合构件由不同材料组成，可以充分发挥各种材料的特点以及各自的优势。

三、设计原则在轴心受力构件的设计过程中，需要遵循以下原则：1.合理选材：根据结构的要求，选择合适的材料，考虑强度、刚度、稳定性等因素。

2.合理选截面：根据内力的特点和作用方式，选择合适的截面形状和尺寸。

3.合理分布内力：在设计中，应尽量合理分配内力，避免集中在某一截面或某一部位，提高构件的整体性能。

4.考虑边界条件：结构系统的边界条件对构件的应力分布和变形有重要影响，应在设计中充分考虑。

5.考虑构件的连接方式：在设计中需考虑构件之间的连接方式和连接强度，保证构件的力学性能。

四、应用领域轴心受力构件广泛应用于各个工程领域，包括建筑、桥梁、航空航天、交通运输、能源等。

钢结构设计原理-轴心受力构件

焊接构件和轧制型钢构件均会产生残余应力，但残余应力在构件内是自相平衡的内应力，在轴力作用下，除了使构件部分截面较早地进入塑性状态外，并不影响构件的静力强度。
所以在验算轴心受力构件强度时，不必考虑残余应力的影响。
钢结构设计原理
铜仁学院土木工程专业
§5.2.2 轴心受力构件的刚度计算
1) 进行刚度计算的原因
因此轴心受力构件是以截面的平均应力达到钢材的屈服强度fy作为强度计算准则的，而不是fu。
钢结构设计原理
铜仁学院土木工程专业
2) 有截面削弱时的极限状态
对有孔洞等削弱的轴心受力构件，存在应力集中现象。孔壁边缘的应力可能达到构件毛截面平均应力的3倍。
继续加载，孔壁边缘应力达到材料的屈服强度以后，应力不再继续增加而截面发展塑性变形，应力渐趋均匀。到达极限状态时，净截面上的应力为均匀屈服应力。
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l2A I
1947年Shanley指出切线模量临界应力是轴心受压构件弹塑性屈曲应力的下限，双模量临界应力是其上限，切线模量临界应力更接近实际的弹塑性屈曲应力。因此，切线模量理论更有实用价值。
钢结构设计原理
铜仁学院土木工程专业
§5.3.3 力学缺陷对轴心受压构件弯曲屈曲的影响
1) 残余应力的产生与分布规律
①热轧型钢截面，如圆钢、圆管、方管、角钢、工字钢、 T型钢、宽翼缘H型钢和槽钢等，最常用工字形或H形截面；
②第二种是冷弯型钢截面，如卷边和不卷边的角钢或槽钢与方管；
③第三种是型钢或钢板连接而成的组合截面。
钢结构设计原理
铜仁学院土木工程专业格构式构件：一般由两个或多个分肢用缀件联系组成，采用较多的是两分肢格构式构件。通过分肢腹板的为实轴，通过分肢缀件的为虚轴。分肢采用轧制槽钢或工字钢。缀件的作用是将各分肢连成整体，使其共同受力，并承受绕虚轴弯曲时产生的剪力。缀件有缀条或缀板两种。缀条由斜杆组成、或斜杆与横杆共同组成，缀条常采用单角钢，与分肢翼缘组成桁架体系，使承受横向剪力时有较大的刚度。缀板常采用钢板，与分肢翼缘组成刚架体系，刚度略低。

钢结构基础第六章轴心受力构件

杆长中点总挠度为：
v0 m 0 1 N NE
根据上式，可得理想无限弹性体的压力挠度曲线如右图所示。实际压杆并非无限弹性体，当
具有初弯曲压杆的压力挠度曲线
N达到某值时，在N和N∙v的共同作用下，截面边缘开始屈
服，进入弹塑性阶段，其压力—挠度曲线如虚线所示。
第六章轴心受力构件
便于和相邻的构件连接
截面开展而壁厚较薄
第六章轴心受力构件
6.2 轴心受拉构件的受力性能和计算
承载极限：截面平均应力达到fu ，但缺少安全储备
毛截面平均应力达fy ，结构变形过大
计算准则：
毛截面平均应力不超过fy
钢材的应力应变关系
第六章轴心受力构件
应力集中现象
孔洞处截面应力分布
应用：主要承重结构、平台、支柱、支撑等截面形式热轧型钢截面
热轧型钢截面
第六章轴心受力构件
冷弯薄壁型钢截面
冷弯薄壁型钢截面
第六章轴心受力构件
型钢和钢板的组合截面
实腹式组合截面
格构式组合截面
第六章轴心受力构件
对截面形式的要求能提供强度所需要的截面积制作比较简便
1数值积分法2有限单元法6324稳定极限承载能力第六章轴心受力构件稳定问题的相关性6325稳定问题的多样性整体性和相关性第六章轴心受力构件64理想轴心受压构件的整体稳定性不考虑构件初弯曲初偏心对轴心受压构件整体稳定性的影响不考虑焊接残余应力对轴心受压构件整体稳定性的影响第六章轴心受力构件641理想轴心受压构件的整体稳定弯曲屈曲轴心受压柱的实际承载力实际轴心受压柱不可避免地存在几何缺陷和残余应力同时柱的材料还可能不均匀
μ—计算长度系数。

建筑结构——轴心受力构件计算

求出初选截面面积及回转 ixT和iyT 。
A N
f
ixT
l0 x
（21.9） (21.10)
ixT
l0 x
（21.11）
b.根据 A，ixT和iyT 在型钢表中选一适当的型钢截面。
(2) 组合截面如果在型钢表中不能够找到比较适当的规格时，可采用组合截面。
a. 初定截面轮廓尺寸 h ixT
1
b iyT
表21.1
表21.2
（4）屈曲分析 a. 如（图21.7）所示两端铰支的理想细长压杆，当N力较小时，杆件只有
轴心压缩变形，杆轴保持平直。这时如有外力F干扰，使它微弯，当F力撤去后，杆件又恢复原来的直线状态，这时杆件处于稳定的平衡状态。
b. 随着N力逐渐加大到某一数值时，如有外力F干扰，杆件微弯，撤除 F力后，杆件仍保持微弯状态，不再恢复到原来的直线状态。这种平衡状态叫随遇平衡。
l0
2EI l
l0 l , 称为计算长度系数。其值见表21.3
（21.5）
表21.3
1.实际轴心受压构件的实用计算方法
（1）柱子曲线
轴心受压杆件失稳时临界应力与cr 长细比
之间的关系曲线称为
柱子曲线，《钢结构设计规范》将柱子曲线归纳为a,b,c,d四组。详见表21.4
（本表只列出常用的a、b、c三种类型）。
2C1.3 轴心受力构件
1.轴心受力构件的强度（1）概述
承载能力是以截面的平均应力达到钢材的屈服强度为极限状态。当构件截面有削弱时，截面的应力分布不再是均匀的，如图（21.4a）
图21.4 有孔洞拉杆的截面应力分布
构件孔洞附近有应力集中现象。但最后截面上各点的应力均可达到屈服强度，如

轴心受力构件知识点总结

轴心受力构件知识点总结一、概念轴心受力构件是指受力对象的截面积负重心和受力方向一致的构件，在受力作用下，截面上各点受到的应力主要是轴向拉力或轴向压力，受力构件一般用材料强度和截面形状进行受力设计。

轴心受力构件的主要特点是受力为单轴应力，只产生轴向应力，不产生剪切应力。

轴心受力构件一般用钢、木、混凝土、玻璃等材料制作。

二、受力情况1. 轴向拉力当受力构件受到拉力作用时，构件内部各点受到的应力都是轴向拉力。

这时构件上每一个截面都受到一般的拉力，截面上的应力为均匀的拉应力。

2. 轴向压力当受力构件受到压力作用时，构件内部各点受到的应力都是轴向压力。

这时构件上每一个截面都受到一般的压力，截面上的应力也为均匀的压应力。

三、受力工作原理受力构件在受力作用下，内部各点受到的应力都是轴向拉力或轴向压力，主要受力方式包括：拉伸、压缩、弯曲、扭转等。

受力构件的受力工作原理主要包括静力平衡条件和应力平衡条件。

1. 静力平衡条件轴心受力构件在受力作用下，整个构件的外力和内力要达到平衡，即受力构件所受外力和内力的合力和合力矩为零。

2. 应力平衡条件轴心受力构件在受力作用下，截面上各个微元受到的应力要达到平衡，即受力构件所受应力和强度平衡，截面上各点的应力和应变满足静力平衡和变形条件。

四、受力公式1. 拉力公式受力构件受到拉力作用时，其拉力公式为N = A * σN为拉力，A为受力构件的截面积，σ为截面受力构件所受的应力。

2. 压力公式受力构件受到压力作用时，其压力公式为N = A * σN为压力，A为受力构件的截面积，σ为截面受力构件所受的应力。

3. 应变公式受力构件在受力情况下，其应变公式为ε = δ / Lε为应变，δ为受力构件的变形量，L为受力构件的长度。

五、受力计算1. 根据静力平衡和应力平衡条件，可以计算受力构件所受的拉力和压力大小，受力构件的承载能力等。

2. 在计算受力构件的承载能力时，需要考虑受力构件的截面形状、材料强度、受力方式等因素。