钢结构实验轴心受压构件整体失稳实验
实验四在轴心受压荷载作用下钢结构柱整体压杆稳定试验
实验四 在轴心受压荷载作用下钢结构
柱整体压柱的轴心受压试验，加 深对受压杆件由于受长细比影响，而不 是由强度控制，而是随受压荷载的增加， 逐步弯曲失稳而失去承载力的认识。 2.验证钢柱轴心受压整体抗压稳定计算 公式。
二、试验内容和要求
1.量测在各级荷载下的钢柱中间断面的 应力—应变值； 2.量测在各级荷载下钢柱中间挠度值； 3.观察钢柱由于弯曲失稳而丧失承载力 的过程和特征； 4.记下钢柱失稳破坏荷载，并将试验值 与理论值进行比较。
四、试验方法
2.试验方法与试验步骤 1)试件安装：严格几何对中，试件初弯曲，初 偏心不大于3mm； 2)分级加载：按设计承载力的10%为一级，加 至80%时，减至5%为一级加荷； 3)每级荷载下测量其杆件中间挠度和应力—应 变值； 4)观察压杆整体失稳过程，记录失稳荷载。
五、注意事项
• 认真阅读试验指导书及相关参考资料， 明确本次试验的目的和要求。熟悉加载 装置和试件安装方法，了解试验方法和 测试内容。
三、试件和材料力学性能试验
1.采用圆形无缝钢管制 作，壁厚为4.5mm，总 高度为2.8m，如图所示。
2.钢材为Q235B.F。
3.设计整体失稳承载力 为165—195kN范围内。
四、试验方法
1.加载设备； 1)5000kN或2000kN压力试验机，直接加载试 验。 2)钢结构反力架，320kN油压千斤顶加载。 3)电阻应变仪，测量钢柱中间应力—应变值。 4)百分表或位移传感器测量中间挠度。
T型截面轴心受压构件试验
Iymm^470957.29
Amm^2445.34
yc1mm43.86
荷载读数
PkN9.67
应变读数
29_1με-94
29_2με-89
29_3με-71
29_4με-84
29_5με-94
29_6με-112
y1mm16.26
y2mm38.86
平均应变με-90.67
反推压力kN8.32
二、试验原理
1.轴心受压构件的整体稳定性及其基本微分方程
轴心受压构件是指其受力通过形心，而整体失稳破坏则是轴压破坏的主要破坏形式。理想压杆是无缺陷杆件，而实际杆件则是有初弯曲、初偏心、残余应力等缺陷的有缺陷杆件。
根据开口薄壁杆件理论，具有初始缺陷的轴心压杆的弹性微分方程为：
2.压杆整体失稳
压杆的整体失稳形式主要有三种，即弯曲失稳、弯扭失稳和扭转失稳。易知对于T形截面
刀口板已经碰到），千斤顶作用力无法继续增加，力不再增大位移也急剧增加，说明构件已经达到了极限承载力，无法继续加载。卸载后，有残余应变，说明构件已经发生了塑性变形。
4）破坏模式：弯扭失稳破坏。
2.荷载—应变曲线
3.荷载—位移曲线
4.实测承载力比较
实测极限承载力为111.09kN
1）和欧拉公式比较：
实测值小于欧拉荷载74.07kN
3321.84449.2624.00%
4333.33450.6722.00%
5285.71427.1427.00%
6321.43423.5720.00%
平均值306.77434.6424.50%
3.设备标定
需要标定的设备有：千斤顶；油压传感器；位移计；应变片；数据采集板。
同济钢结构实验报告
报告名称：《钢结构实验原理实验报告》一一H型柱受压构件试验姓名：学号：时间：2014年12月E-mail、实验目的1.通过试验掌握钢构件的试验方法，包括试件设计、加载装置设计、测点布置、试验结果整理等方法。
2.通过试验观察工字形截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式。
3.将理论极限承载力和实测承载力进行对比，加深对轴心受压构件稳定系数计算公式的理解。
.、实验原理1、轴心受压构件的可能破坏形式轴心受压构件的截面若无削弱，一般不会发生强度破坏，整体失稳或局部失稳总发生在强度破坏之前。
其中整体失稳破坏是轴心受压构件的主要破坏形式。
轴心受压构件在轴心压力较小时处于稳定平衡状态，如有微小干扰力使其偏离平衡位置，则在干扰力除去后，仍能回复到原先的平衡状态。
随着轴心压力的增加，轴心受压构件会由稳定平衡状态逐步过渡到随遇平衡状态，这时如有微小干扰力使基偏离平衡位置，则在干扰力除去后，将停留在新的位置而不能回复到原先的平衡位置。
随遇平衡状态也称为临界状态，这时的轴心压力称为临界压力。
当轴心压力超过临界压力后，构件就不能维持平衡而失稳破坏。
轴心受压构件整体失稳的破坏形式与截面形式有密切关系，与构件的长细比也有关系。
一般情况下，双轴对称截面如工形截面、H形截面在失稳时只出现弯曲变形，称为弯曲失稳。
2、基本微分方程（1 ）、钢结构压杆一般都是开口薄壁杆件。
根据开口薄壁杆件理论，具有初始缺陷的轴心压杆的弹性微分方程为：IVEl x v IVV o Nv Nx o0IVEl y U IVU o Nu Ny o0El IV IV 0GI t0Nx0v Ny0u r0 N R0由微分方程可以看出构件可能发生弯曲失稳，扭转失稳，或弯扭失稳。
对于H型截面的构件来说由于X0y。
0所以微分方程的变为EI x IV IV NvV V0EI y IVu IV U0Nu0EI IVJ■ CD IV 0GI t0r02N R 0由以上三个方程可以看出:3个微分方程相互独立只可能单独发生绕 x 弯曲失稳，或绕y 轴弯 曲失稳，或绕杆轴扭转失稳。
钢结构课件 轴心受压构件的整体稳定性
4.2.6 轴心受压构件扭转和弯扭屈曲
1、扭转屈曲
根据弹性稳定理论，两端铰支且翘曲无约束的杆件，其扭 转屈曲临界力，可由下式计算：
《钢结构稳定理论与设计》 陈骥 著
NE
fy
弹塑性阶段
N A
Nv0
W 1 N
NE
fy
相对初弯曲 ε0 = v0 / ρ = v0 / (W/A)
N [1 A 1
0
N
] NE
fy
N A
1
1000
i
1
1 N
N
E
fy
上式的解即为Perry-Robertson公式(柏利公式)
i0—截面关于剪心的极回转半径。i02
e02
ix2
i
2 y
引进扭转屈曲换算长细比z ：
1、扭转屈曲
满足
I 0
z =5.07b/t
x (y) ≥ z =5.07b/t
z2
25.7
Ai02 It
25.7
Ix
Iy It
2t 2b3 12
25.7 4bt3 3
选择计算 §4.6 板件的稳定和屈曲后强度的利用
§4.3 实腹式柱和格构式柱的截面选择计算
4.3.1 实腹式柱的截面选择计算
1、实腹式轴心压杆的截面形式 ①考虑原则 ②常用截面
2、实腹式轴心压杆计算步骤
§4.3 实腹式柱和格构式柱的截面选择计算
十字形轴心受压钢柱整体稳定实验工程设计想法
十字形轴心受压钢柱整体稳定实验工程设计想法十字形轴心受压钢柱整体稳定实验工程的设计旨在评估钢柱在轴心受压下的整体稳定性，进而为实际工程应用提供理论支撑和设计指导。
以下是关于该实验工程设计的一些想法：一、实验目的1. 研究十字形轴心受压钢柱在不同荷载条件下的整体稳定性能。
2. 分析钢柱的失稳模式及破坏机理。
3. 为钢柱的优化设计和安全评估提供实验依据。
二、实验方案1. 设计并制作十字形轴心受压钢柱试件，确保试件的质量和尺寸精度。
2. 搭建加载装置，采用液压伺服系统对钢柱施加轴向压力，实现精确控制加载速率和荷载大小。
3. 在钢柱的关键部位布置应变片，实时监测钢柱在受压过程中的应变变化。
4. 利用位移传感器测量钢柱的侧向位移，观察钢柱的失稳现象。
5. 记录实验数据，包括荷载、应变、位移等，分析钢柱的整体稳定性能。
三、实验内容1. 对不同长细比的十字形轴心受压钢柱进行整体稳定实验，分析长细比对钢柱稳定性能的影响。
2. 研究不同荷载偏心距对钢柱整体稳定性的影响，分析偏心距与钢柱承载力的关系。
3. 考虑材料非线性因素，对钢柱进行极限承载力实验，分析钢柱的极限承载能力和破坏模式。
四、实验数据分析1. 根据实验数据绘制荷载-位移曲线，分析钢柱的变形特性和失稳过程。
2. 利用数值模拟方法对实验结果进行验证，分析数值模拟与实验结果的吻合程度。
3. 根据实验结果和数值模拟结果，提出钢柱整体稳定性能的设计建议和优化措施。
五、实验结论1. 总结十字形轴心受压钢柱在不同条件下的整体稳定性能，分析失稳模式和破坏机理。
2. 评估钢柱的承载能力和安全性能，为实际工程应用提供参考依据。
3. 提出钢柱优化设计和安全评估的建议，促进钢柱在工程实践中的合理应用。
以上是关于十字形轴心受压钢柱整体稳定实验工程设计的一些想法，具体实施时需要根据实际情况进行调整和完善。
[工学]钢结构轴心受压构件失稳
![[工学]钢结构轴心受压构件失稳](https://img.taocdn.com/s3/m/67f34213cd1755270722192e453610661ed95a73.png)
第二章轴心受压构件失稳轴心受力构件在钢结构中应用广泛，如桁架、网架中的杆件，工业厂房及高层钢结构的支撑，操作平台和其它结构的支柱等。
对轴心受压构件同样应按承载能力极限状态和正常使用极限状态设计。
就第一类极限状态而言，除了一些较短的轴心受力构件因局部有孔洞削弱，需要验算净截面强度，一般情况，轴心受力构件的承载力是由稳定条件决定的，即应满足整体稳定和局部稳定要求。
本章着重讨论轴心受力构件的整体稳定问题。
2.1轴心受压构件的失稳类型钢结构失稳在形式上具有多样性的特点。
对轴心受压构件而言，弯曲失稳是最常见的屈曲形式，但并非唯一的失稳形式，还可能发生扭转失稳和弯扭失稳。
对于一般双轴对称截面的轴心受压构件，可能绕截面的两个对称轴发生弯曲屈曲（图2.1a）；但是对于抗扭刚度和抗翘曲刚度很弱的轴心受压构件，如图2.1b所示的双轴对称十字形截面轴心受压构件，除了可能发生绕两个水平对称轴弯曲失稳外，还可能发生绕纵轴的扭转失稳；对单轴对称的轴心受压构件，如图2.1c 所示T形截面轴心受压构件，可能发生绕对称轴弯曲变形的同时伴有扭转变形的弯扭失稳。
轴心受压构件以什么样的形式失稳主要取决于截面的形状和几何尺寸，杆件长度和杆端的连接条件。
（a）弯曲失稳（b）扭转失稳（c）弯扭失稳图2.1 轴心受压构件的失稳类型2.2轴心受压构件的弯曲失稳轴心受压构件最简单的失稳形式是弯曲失稳，为了避免发生弯曲失稳，首先必须确定轴心受压构件的临界荷载值，然而求临界荷载并不简单，主要体现在：①理想轴心受压构件在实际结构中并不存在，因此在理想条件下求出的临界荷载值并不能直接用于轴心受压构件的稳定设计。
理想轴心受压构件与实际轴心受压构件的主要差别在于有无“缺陷”，受压构件的缺陷主要指杆轴的初始弯曲、荷载作用的初始偏心及加载前的残余应力。
有无缺陷对受压构件的稳定分析结果影响很大，虽然理想受压构件并不存在，但是其分析方法却是实际有缺陷受压构件的基础，对轴心受压构件稳定分析总是从理想轴心受压构件开始，然后再分别研究缺陷对其稳定性的影响。
钢结构基本原理实验报告
钢结构基本原理实验报告实验名称：H型截面轴心受压构件整体稳定性试验姓名：***学号：******实验日期：2012-3-29一、试验目的1、通过试验掌握钢构件的试验方法，包括试件设计、加载装置设计、测点布置、试验结果整理等方法。
2、通过试验观察工字形截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式。
3、将理论极限承载力和实测承载力进行对比，加深对轴心受压构件稳定系数计算公式的理解。
二、试验原理轴心受压构件的可能破坏形式有强度破坏、整体失稳破坏和局部失稳等几种，其中整体失稳破坏时轴心受压构件的主要破坏形式。
对于理想压杆模型，即杆件是等截面压杆，压力作用线与截面形心纵轴重合，材料是完全均匀和弹性的，其整体稳定性能可用欧拉临界力或欧拉临界应力表征：然而对于实际构件而言，都带有多种初始缺陷，根据开口薄壁杆件理论，引入初始缺陷的轴心压杆的弹性微分方程为：对于H型截面压杆，其欧拉临界力为图1 H型截面示意图对其弱轴x轴：正则化长细比：根据Perry公式H型截面压杆的稳定承载力我国规范通过试验统计获得了四组柱子曲线：图2钢结构规范柱子曲线从而获得稳定系数：三、试验设计1、试件设计试件截面（工字形截面）h×b×t w×t f=100mm×60mm×4mm×4m 试件长度：L＝1000~1300mm钢材牌号：Q235B图3 构件截面详图2、支座设计双刀口支座：刀口平行于构件弱轴方向布置。
图4 双刀口支座详图3、测点布置图5 应变片及位移计布置图4、承载力估算：根据欧拉公式：根据《钢结构设计规范》当λ≤0.215 时：当λ> 0.215 时：5、加载制度：单调加载：加载初期：分级加载，每级荷载约10%Pu，时间间隔约2min；接近破坏：连续加载，合理控制加载速率连续采集数据；卸载阶段：缓慢卸载。
四、试验准备1、试件截面实测：表1截面实测数据记录表图6实测截面示意图2、材料拉伸试验：表2材料拉伸试验数据记录表3、采用实测截面和实测材料特性估算承载力：（1）截面几何性质：面积：A=4.1×60.24×2+(102.55−8.2)×4=871.4mm2弱轴惯性矩：回转半径：长细比：（2）欧拉临界力：（3）规范法求临界力：构件为b类截面，α2=0.965α3=0.3求得：五、数据处理1、实测数据2、荷载—应变曲线图7 荷载—应变曲线3、荷载—位移曲线图8 荷载—位移曲线4、实测极限承载力分析实测极限承载力：N u=126.42Kn该结果远远小于欧拉临界力：N E=188.49k；而与规范临界力较吻合：N cr=φf y A=124.44kN （误差：1.6%），说明轴心受压构件的初始缺陷对于其整体稳定有较大影响，而规范的稳定承载力估算具有足够的精度。
钢结构实验轴心受压构件整体失稳实验
22(3.14)..()E Il 轴心受压构件整体失稳实验1 实验目的⑴．观察钢管轴心受压丧失稳定的现象过程。
⑵．比较轴心受压极限承载力与长细比的关系。
⑶．实测临界压力P cr 实与理论计算临界压力P cr 理进行比较，并计算其误差值。
2 设备和仪器⑴．100KN 或300KN 微机控制电子万能试验机。
⑵．计算机。
⑶．游标卡尺。
⑷．钢管。
3 实验原理及试件理想的轴心受压构件，当轴心压力小于某一数值时，杆件处于直杆平衡状态，这时假设有任意偶然外力作用并发生了弯曲，偶然外力停止作用后，可能性是：一杆件回复到直杆状态，即为稳定平衡；二是杆件不能恢复到直杆状态处于微弯曲的平衡状态，称为临界平衡状态。
当长细杆轴心受压达到某值时，杆件不能保持平衡，而是不断弯曲直至破坏，这种现象为轴心受压杆失去整体稳定性。
理想的轴心受压杆假设是： 1、杆件本身绝对直杆； 2、材料均质，各向同性；3、无偏心荷载，且在荷载作用之前无初始应力。
临界状态荷载为：cr F =钢结构的实际杆件不可避免地都存在一定的初始缺陷和残余应力，同时材料还可能不均匀，所以稳定承载力不能只按理想情况考虑。
设计规范根据现有的理论考虑了杆件的初弯曲和残余应力，按极限承载力理论进行弹塑性分析。
如图所示是两端铰接、有残余应力和初弯曲的轴心受压构件及其荷载-挠度曲线图。
在弹性受力阶段（oa 1段），荷载N 和最大挠度Ym 关系曲线与只有初弯曲、没有残余应力的弹性曲线完全相同，随着压力的N 增大构件截面中某一点达到钢材屈服强度f y 时，截面开始进入弹塑性状态。
开始屈服时 a1点的平均应力a1=Np/A,低于只有初弯曲而无残余应力的有效比例极限fp =fy-r;当构件凹侧边缘纤维有残余压应力时也低于只有弯曲而无残余应力的a点。
此后弹塑性状态，挠度的增加随N的增加而愈来愈快，直到C1点，此时已不可能再增加N，为了维持平衡，只能卸载，即曲线C1D1下降段。
N-Y曲线的极值点C1表示由稳定平衡过渡到不稳定平衡，相应于C1点的Nu为临界荷载，即极限荷载，它是构件不能维持内力平衡的极限承载力，属于第二类极值点失稳。
钢结构基本原理实验报告
钢结构基本原理实验报告学号： 姓名：实验名称：箱形截面轴心受压柱局部失稳实验组号：实验日期： 一、实验目的：本试验通过研究认识箱形截面构件在轴心压力作用下局部失稳的全过程，掌握研究和分析构件局部失稳形式的方法。
二、实验原理：根据弹性理论，简支矩形板在纵向均布压力Nx （单位板宽的荷载，单位 kN/mm ）作用下，板中面的屈曲平衡方程为022********=∂∂+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂+∂∂x w N y w y x w x w D x其中，板的单位宽度的抗弯刚度：()23112v Et D -=对于简支矩形板，方程的解w 可用下列双重三角级数表示：aym a x m A w m m mn ππsinsin11∑∑∞=∞==可得Nx 的临界值222⎪⎭⎫⎝⎛+=mb a a mbb D N xcr π当n=1时，得临界力最小值。
即当板屈曲时，沿y 轴方向只有一个半波。
22b DkN xcr π= 式中，板的稳定系数2⎪⎭⎫⎝⎛+=mb a a mb k当板屈曲时，沿y 轴方向总是有k 为最小值的半波数。
当2/≤b a 时，板屈曲成一个半波；当6/2≤≤b a 时，板屈曲成两个半波；当12/6≤≤b a 时，板屈曲成三个半波； 临界应力tb D k t N xcr xcr 22πσ==该截面由多块板件组成，故应考虑板组间的约束因素。
即k 值应包括板组间的约束系数ζ对箱形截面，有2020138.0⎪⎭⎫⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=b t tc t t ζ 231022⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=ζk 三、实验设计资料 3.1.1试件设计3.1.2支座设计3.1.3测点布置（CAD重做图）3.2 材料的力学性能参数3.3 实验设计内容3.3.1 实验装置加载设备：千斤顶；由千斤顶及反力梁施加压力，压力传感器测定荷载值；应变片测量试件纵向应变；纵向位移计测量试件侧向位移，竖向位移计测量试件纵向伸缩变形。
3.3.2 加载方式千斤顶通过厚钢板将荷载施加于构件两端，并调整使之作用点与截面形心尽量重合。
工字形截面轴压构件整体稳定实验
工字形截面轴压构件整体稳定实验实验名称：工字形截面轴压构件整体稳定实验实验日期：2015年12月5日实验目的：①掌握钢构件实验方法，包括试件设计、加载装置设计、实验结果整理等；②观察工字形截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式；③将理论极限承载力和实测值进行比较，加深对轴心受压构件极限承载力的理解；④分析思考极限承载力的影响因素。
注：表中未注明单位均为mm工字形截面轴压构件整体试件实验过程及结果;Step1 试件安装：将轴心抗压柱固定在微机控制电液伺服压力实验机，注意将轴心尽可能对准，为了防止轴心抗压破坏后柱子迸出，用绳子将柱子系住绑在微机控制电液伺服压力实验机。
Step2 根据构件两端固定条件，记录L 0x L 0yL0x =1540 L0y=770Step3 试件加载：启动压力机对试件进行加载，在电脑上观察曲线。
加载工况及结果记录图1 工字形截面轴压柱正立面图图2 工字形截面轴压柱侧立面图图3 工字形截面轴压柱横截面实验结果及思考1、描述轴心受压柱失稳模式并解释原因；对轴心受压构件而言，失稳模式有弯曲失稳，扭转失稳和弯扭失稳。
对于一般双轴对称截面的轴心受压构件，可能绕截面的两个对称轴发生弯曲屈曲；但是对于抗扭刚度和抗翘曲刚度很弱的轴心受压构件，双轴对称十字形截面轴心受压构件，除了可能发生绕两个水平对称轴弯曲失稳外，还可能发生绕纵轴的扭转失稳；对单轴对称的轴心受压构件，T形截面轴心受压构件，可能发生绕对称轴弯曲变形的同时伴有扭转变形的弯扭失稳。
轴心受压构件以什么样的形式失稳主要取决于截面的形状和几何尺寸，杆件长度和杆端的连接条件。
2、由已知条件查表求构件整体稳定系数及整体失稳时对应的承载力；已知截面为150×100×8×10，计算长度l0=1540mm惯性矩Iy=1/12×8×130³+2×100×10×70²+1/12×2×100×1000=1128.1cm4则i=(Iy/A)^0.5=61mmλ=l0/i=25.26实验所用截面为b类截面则λ(310/235)^0.5=29 则φ=0.939极限承载时N=φAf=0.939×3040×310=884.9kN故：φ=0.939 N=884.9kN3、将实验值同理论值进行比较并分析原因；实验中实测理论值为878kN，比理论计算值884.9kN稍微小一点。
钢构件内力及杆件失稳实验注意事项
钢构件内力及杆件失稳实验注意事项
一、构件的振动问题结构的整体稳定问题
钢结构构件刚度不够，在非静力荷载作用下易产生较大的振动和晃动，这类问题亦应归属于稳定的范畴。
二、结构的整体稳定问题
结构总体稳定是指结构在抵抗侧向作用下不产生倾覆和过大变
形及振动，空旷的单层工业厂房在这方面的问题比较突出。
目前解决单层工业厂房结构稳定问题的方法主要是设置支撑。
设置支撑后，整个厂房的结构构件形成整体，像一个大的网架，大大增加了结构抵抗侧向作用(如风、吊车制动，地震等)的能力。
三、单个构件的稳定问题
单个构件的稳定问题是指构件突然失稳破坏，这种现象常见于受压的构件，以及轻钢屋架平面外的失稳。
对于存有这类问题隐患构件的处理，一般应遵循减小构件长细比的原则。
而减小长细比通常有两种方祛，其一是减小构件的计算长度，其二是增大构件的截面面积。
钢梁稳定性实验报告
一、实验目的本次实验旨在通过实际操作和数据分析，验证钢梁在受力过程中的整体稳定性和局部稳定性，并探讨影响钢梁稳定性的主要因素。
通过实验，深入了解钢梁在受压、受弯等工况下的力学行为，为钢结构设计和安全评估提供理论依据。
二、实验原理钢梁的稳定性是指钢梁在受力过程中，能够保持原有形态，不发生过大变形或破坏的能力。
钢梁的稳定性包括整体稳定性和局部稳定性。
1. 整体稳定性：指钢梁在受压或受弯等工况下，不发生整体失稳的能力。
整体失稳是指钢梁在微小干扰下，发生侧向弯曲或扭转变形，导致承载能力急剧下降的现象。
2. 局部稳定性：指钢梁在受压或受弯等工况下，不发生局部失稳的能力。
局部失稳是指钢梁的腹板或翼缘在受压或受弯等工况下，发生偏离原平面位置的波状屈曲现象。
三、实验设备与材料1. 实验设备：万能试验机、钢梁、测力计、百分表、卷尺、剪刀、扳手等。
2. 实验材料：Q235钢材，规格为200mm×100mm×20mm的钢梁。
四、实验步骤1. 准备工作：将钢梁固定在万能试验机上，调整测力计和百分表，确保其正常工作。
2. 加载试验：a. 整体稳定性试验：在钢梁的跨中施加均布荷载，逐渐增加荷载，观察钢梁的变形情况。
当钢梁发生侧向弯曲或扭转变形时，记录荷载值。
b. 局部稳定性试验：在钢梁的腹板或翼缘上施加集中荷载，逐渐增加荷载，观察钢梁的变形情况。
当钢梁发生局部屈曲时，记录荷载值。
3. 数据记录与分析：记录实验过程中的荷载值、变形值、失稳荷载值等数据，并进行分析。
五、实验结果与分析1. 整体稳定性试验：a. 实验结果表明，当荷载达到一定值时，钢梁发生侧向弯曲或扭转变形，导致整体失稳。
b. 通过对比不同长细比的钢梁，发现长细比越大，钢梁的整体稳定性越差。
2. 局部稳定性试验：a. 实验结果表明，当荷载达到一定值时，钢梁的腹板或翼缘发生局部屈曲，导致局部失稳。
b. 通过对比不同高厚比和宽厚比的钢梁，发现高厚比和宽厚比越大，钢梁的局部稳定性越差。
同济大学钢结构基本原理实验 H型截面轴心受压柱实验报告
应力对称与 Y轴，同时又有 u0 0 和0 0 ，则该式将始终和其他两式无关，可
单独研究。这样，压杆将只发生Y方向的位移，整体失稳呈弯曲变形状态，称 为弯曲失稳。这样，式（b）也是弯曲失稳，只是弯曲失稳的方向不同而已。
对于式（c），如果残余应力对称与 X轴和 Y轴分布，同时假定， u0 0 和
EI ( IV
IV
0
)
EIx (vIV v0IV ) Nv'' Nx0 '' 0
EI y (u IV u0IV ) Nu'' Ny0 '' 0
GI
t
(
''
''
0
)
Nx0 ''
2、扭转失稳欧拉荷载 H型截面为双轴对称截面，因其剪力中心和形心重合，有 x0 y0 0，代入
钢结构基本原理实验报告
一、实验目的：
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1、通过试验掌握钢构件的试验方法，包括试件设计、加载装置设计、测点布置、 试验结果整理等方法。 2、通过试验观察十字型截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式。 3、将理论极限承载力和实测承载力进行对比，加深对轴心受压构件稳定系数计 算公式的理解。
二、实验原理：
1、基本微分方程 根据开口薄壁杆件理论，具有初始缺陷的轴心压杆的弹性微分方程为：
绕Z轴扭转失稳计算长度： l0 l0 ，端部不能扭转也不能翘曲时 0.5 ，
长细比
1 I 1 GIt l02 Ar02 2 EAr02
上述长细比均可化为相对长细比： f y E
3、稳定性系数计算公式
H字型截面压杆的弯曲失稳极限承载力：
钢结构轴心受压构件稳定性分析
建材发展导&!"构轴％受压构件*定性分.袁业宏摘要：阐述了钢结构体系中的稳定性的概念、分类和基本原理，介绍了钢结构轴心受压构件局部失稳的原理、形式和在钢结构设计中相的解s关键词：钢结构体稳定性；局部稳定性钢构具有度高构震性具有良好的塑性和韧性等特点，随着社会的展，钢结构不断得到了广泛的应用，在钢构设计中，受构件占50%以上，轴受压构件的工作也占50%以上，其中，受压构件稳定性成了钢构设计的一突，钢构体系中的受构件稳定性验算已变成了中。
1钢结构轴心受压构件整体稳定性的概念钢结构轴心受压构件是指轴心方向受到压力等构件，钢结构轴心受压构件体稳定性是指构或者构件处于稳定的平衡状态，处平衡位置的构或构件，在任微小界扰动下，将偏离其平衡位置。
当界扰动去除，仍自动回复到初始平衡位置。
这是一种理想状态，可以说构整体处稳定状态。
2失稳的概念及引起钢结构轴心受压构件失稳的主要原因处平衡位置的构或构件，在当界扰动去除，不回复到初始平衡位置，初始平衡状态就是稳定的平衡状态：随遇平衡状态是从稳定状态向稳定状态渡的一中间状态。
构或构件由平衡形的稳定性.从初始平衡位置转变到另一平衡位置，即称屈曲，或称失稳。
引起钢构轴受压构件失稳的主要原因一般有如下几点：2.1构度不构件面度以引起构件失稳。
度这一，解所具有的…钢结构轴心受构件面度，的塑性变形而失去。
轴受构件度验算公:!!#=N/A(!几是指构或者构件在稳定平衡状态下由所引起的应力(或内力)没有超的极限度，因此是一应。
极限度的取取决的特性，钢常取的屈点作极限度。
而，有极的，或者有的轴受，会因面的平应到设计度而失，是度计算起作用。
2.2构度不构件面度以引起构件失稳。
度这一，解所具有变形的o轴受构件的度是用构件"来度的，考虑到轴受构件的截面2个轴向，取面2轴线方向中一方用"咖表示，由此得到构件长细比计算公式仏)碍！［"］,由上式可知：长细比愈小，表示I构件的度愈大，反之刚度愈小。
钢结构实验报告—T型柱受压
《钢结构实验原理实验报告》 —— T 型柱受压构件试验1551924张舒翔一、 实验目的1. 通过试验掌握钢构件的试验方法，包括试件设计、加载装置设计、测点布置、试验结果整理等方法。
2. 通过试验观察T 形截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式。
3. 将理论极限承载力和实测承载力进行对比，加深对轴心受压构件稳定系数计算公式的理解。
二、 实验原理1. 可能发生的失稳形式（1） 绕x 轴弯曲失稳（2） 绕y 轴弯曲同时绕杆轴扭转的弯扭失稳 2. 基本微分方程()000x EI v v Nv Nx θ''''-+-=()000y EI u u Nu Ny θ''''-++=()()20t 00000EI GI Nx v Ny u r N R ωθθθθθθ''''----++-=而对于T 型截面，X 0=0,Y 0≠0,得到()00x EI v v Nv ''''-+=()000y EI u u Nu Ny θ''''-++= ()()20t 00000EI GI Nx v Ny u r N ωθθθθθ''''----++= 3. 长细比计算4. T 型截面的欧拉荷载5.T型截面压杆的极限承载力三、实验设计1.T型截面加工示意图2.支座设计形成约束：双向可转动端部不可翘曲端部不可扭转3.应变片及位移计布置4. 承载力估算(1) 规范公式()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++-++==222322322ycr421λλλααλλααλσϕf(2) 欧拉公式2/1λϕ=所测得的承载力应介于两者之间四、实验前准备1.构件数据测量2. 承载力估算将截面特性带入公式得即发生弯扭失稳(1) 欧拉公式计算的承载力21/0.6586ϕλ==95.33E y N Af KN ϕ==(2) 规范公式计算的荷载ϕ查表为0.466167.47cr y N Af KN ϕ==则最终承载力应为67.47-95.33KN3.正式加载前准备检查应变片及位移计工作良好并进行预加载，预加载荷载一般为极限承载力的30%，可实现检测设备是否正常工作、检测应变片和位移计、压紧试件，消除空隙。
槽型刚轴心受压失稳试验报告
槽型刚轴心受压失稳试验报告报告人：倪荫豪1350871王慧琳135廖毅周1350860指导老师：王伟小组编号：实验日期：2015年12月7日一．试验目的● 通过实验掌握钢构件的实验方法，包括试件设计、加载装置设计、测点布置、实验结果整理等方法。
● 通过实验观察槽形截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式。
● 研究槽形轴心受压柱应力应变关系。
● 体会槽形轴心受压柱实际承载力与理论承载力之间的区别。
二．试验原理2.1基本微分方程本次试验构件所用截面为槽型截面，属于单轴对称截面的弯曲失稳和弯扭失稳。
单轴对称截面的剪力中心在对称轴上。
设对称轴为x 轴，可得如下弹性微分方程：由此方程可以看出，在弹性阶段，单轴对称截面轴心受压构件的三个微分方程中有两个是互相联立的，即在y 方向弯曲产生变形v 时，必定伴随扭转变形，反之亦然。
但第二式可独立求解。
综上，单轴对称截面轴心压杆在平面内失稳时，既可以弯扭失稳也可以弯曲失稳。
2.2承载力估算理论2.2.1采用欧拉“理想压杆模型”理论计算欧拉临界应力：22N λπEA E =试中 N E —— 欧拉临界应力 E —— 材料的弹性模量 A —— 压杆的截面面积λ —— 压杆最大长细比2.2.2采用《钢结构技术规范》计算我国《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018采用如下公式计算：⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡++++=2202024-111-11121———）（）（λλλεεϕ 试中ϕ —— 轴心压杆稳定系数—λ —— 相对长细比 Ef yπλλ=—0ε —— 初始偏心率，可查教材表5-2 最后，极限承载力y u f A N ∙∙=ϕ三．试验装置● 小型反力架● 手动千斤顶●单刀口支座●试件计算高度从两端铰支座的刀口处选取●用千斤顶加载时要注意力度，使荷载缓慢提高●试验时一定要注意安全，尤其在试件快要屈服时一定要远离断裂面五、试验数据处理5.1截面参数及承载力估算5.1.1截面参数示意图实测数据：实测截面平均值截面1 截面2 截面3截面高度H mm 61.91 61.98 61.83 61.91截面宽度B mm 24.53 24.26 24.43 24.90腹板厚度3.06 3.03 3.02 3.12Tw mm翼缘厚度Tf mm 3.17 3.16 3.19 3.15试件长度L mm 1133.00 1133.00 1133.00 1133.00 由材料力学可算的此截面的如下特性：面积A 325.5644 mm2惯性矩I x178039 mm4惯性矩I y17292 mm4旋转半径i x23.39 mm旋转半径i y7.29 mm5.1.2承载力估算● 按欧拉临界应力公式： 最大长细比4.155y ==yi lμλkN 38.27N E =● 按《钢结构设计规范》计算：672.1=-λ初始偏心率0ε查教材中表5-2得，0ε=0.469 所以，0.289=ϕkN cr 11.22N =5.2试验数据处理5.2.1荷载-位移，荷载-应变曲线本次试验中共用了4个应变传感器和2个位移传感器，它们在截面中布置方式如下图。
钢结构T型截面柱受压失稳报告
实验名称：T柱3实验组号：未知实验日期：2012 年4 月25日一. 实验目的：1.通过试验掌握钢构件的试验方法，包括试件设计、加载装置设计、测点布置、试验结果整理等方法；2.通过试验观察T型截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式；3.将理论极限承载力和实测承载力进行对比，加深对轴心受压构件稳定系数计算公式的理解。
二. 实验原理：1.轴心受压构件的可能破坏形式轴心受压构件的截面如无削弱，一般不会发生强度破坏，整体失稳或局部失稳总是发生在强度破坏之前。
而其中整体失稳破坏是轴心受压构件的主要破坏形式。
轴心受压构件在轴心压力较小时处于稳定平衡状态，如有微小干扰力使其偏离平衡位置，则干扰力除去后，仍能回复到原先的平衡状态。
随着轴心压力的增加，轴心受压构件会由稳定平衡状态逐步过渡到随遇平衡状态，这时如有微小干扰力使基偏离平衡位置，则在干扰力除去后，将停留在新的位置而不能回复到原先的平衡位置。
随遇平衡状态也称为临界状态，这时的轴心压力称为临界压力。
当轴心压力超过临界压力后，构件就不能维持平衡而失稳破坏。
轴心受压构件整体失稳的破坏形式与截面形式有密切关系，与构件的长细比也有关系，单轴对称截面如T形截面在失稳时可能分别出现弯扭失稳或弯曲失稳。
2.基本微分方程钢结构受压杆件一般都是开口薄壁杆件。
根据开口薄壁理论，具有初始缺陷的轴心压杆的弹性微分方程为EI x (v IV -v 0IV )+Nv ”-Nx 0=0 EI y (u IV -u 0IV )+Nu ”-Ny 0=0EI (IV-0IV )+GI t (-0”)- Nx 0v ”+Ny 0u ”+r 02N”-”=0其实质为力的平衡方程。
单轴堆成截面的剪力中心在对称轴上。
设对称轴为x 轴，则有=0，带入基本微分方程后 可得IV IV''''IV IV ''IV IV ''''''2''''0()0(2)()0(2)()()0(2)x o o y o w o t o o o EI v v Nv Nx a EI u u Nu b EI GI Nx v r N R c θθθθθθθ-+-=--------------------+=----------------------------+-=-------由经过变形后的微分方程可以看出，在弹性阶段，单轴对称截面轴心受压构件的三个微分方程中有两个是相互联立的，即在y 方向弯曲产生变形v 时，必定伴随扭转变形θ，反之依然。
钢结构实验报告
钢结构实验报告钢结构试验实验报告专业班级学号姓名指导教师1、概述结构的可靠性是指结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力。
所谓规定时间，是指设计所假定的结构使用时间，既设计基准期。
按《建筑结构设计统一标准》，建筑结构设计的基准期一般为50年。
所谓规定条件，是指正常设计、正常施工、正常使用等条件。
所谓预定功能，是指结构的安全性、适用性、耐久性。
安全性是指建筑结构在规定的条件下应能承受可能出现的各种作用，以及遇到偶然事件是应能保持必要的整体稳定性。
这里所指的作用包括荷载及外加变形或外加约束作用。
适用性是指建筑结构在正常使用时，应能满足正常的使用要求，如不能有过大的变形大裂缝等。
耐久性是指建筑结构在正常使用下正常维护下材料性能时间推移而变化，但仍应满足预订功能的要求。
如在基准期内，结构材料的锈蚀或其他腐蚀均不应超过规定的限值。
结构的可靠性是指结构的安全性、适用性、耐久性的总称。
建筑结构在规定的正常的使用条件下，在规定的基准使用期内，如果其安全性、适用性和耐久性均能得到满足，就意味着这个结构是可靠的。
我国规定设计基准期为50年，是指在50年内能保持要求的可靠概率，而为计算这个可靠概率所依靠的各随机变量的统计参数，也是以这个基准期统计的时间范围。
超过50年则可靠概率会降低，但不等于马上报废。
所以设计基准期50年不是建筑物报废期限，也不是建筑物的寿命。
建筑结构物的检测和可靠性鉴定的目的，是通过科学分析并利用检测手段，按结构设计规范和相应标准要求，评估其继续使用的寿命。
结构可靠性鉴定的基本方法主要有经验法、实用鉴定法和可靠度鉴定法。
2、鉴定目的、内容、步骤1）鉴定的目的1．检测结构的质量，说明结构的可靠性2．判断旧结构的实际承载能力，为改建扩建工程提供依据3．找出事故的原因，作为今后的教训和借鉴4．处理工程事故，提供技术依据2）鉴定的内容及步骤：（一）初步调查初步调查应包含以下内容1．原设计图和竣工图、工程地质报告、历次加固和改造设计图、事故处理报告、竣工验收文件和检查观测记录等；2．原始施工情况；3．建筑物的使用情况；4．根据已有资料与实物进行初步核对、检查和分析；5．填写初步调查表，表格格式应符合有关规范要求；6．制定详细调查计划。
工字形截面轴心受压柱的整体稳定实验
《钢结构基本原理》实验报告实验名称：工字形截面轴心受压柱的整体稳定实验实验组号：25组 9号工字钢实验组员：一、实验目的1 ．了解工字形截面轴心受压钢构件的整体稳定实验方法，包括试件设计、实验装置设计、测点布置、加载方式、试验结果整理与分析等。
2 ．观察工字形截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式，加深对其整体稳定概念的理解。
3 ．将柱子理论承载力和实测承载力进行比较，加深对工字形截面轴心受压构件整体稳定系数及其计算公式的理解。
二、实验原理●轴心受压构件整体稳定性能概述整体失稳破坏是轴心受压钢构件的主要破坏形式。
轴心受压构件在轴心压力较小时处于稳定平衡状态，如有微小干扰力使其偏离平衡位置，则在干扰力除去后，仍能回复到原先的平衡状态。
随着轴心压力的增加，轴心受压构件会由稳定平衡状态逐步过渡到随遇平衡状态，这时如有微小干扰力使其偏离平衡位置，则在干扰力除去后，将停留在新的位置而不能回复到原先的平衡位置。
随遇平衡状态也称为临界状态，这时的轴心压力称为临界压力。
当轴心压力超过临界压力后，构件就不能维持平衡而失稳破坏。
实际轴心压杆与理想轴心压杆有很大区别。
实际轴心压杆都带有多种初始缺陷，如杆件的初弯曲、初扭曲、荷载作用的初偏心、制作引起的残余应力，材性的不均匀等等。
这些初始缺陷使轴心压杆在受力一开始就会出现弯曲变形，压杆的失稳属于极值型失稳。
●工字形截面轴心受压构件的弯曲失稳工字形截面属于双轴对称截面，因此工字形截面轴心受压构件只可能发生弯曲失稳或扭转失稳。
对于常见的非薄壁工字形截面，其截面的抗扭刚度和翘曲刚度都很大，因此不会发生扭转失稳。
当构件未设置沿截面强轴的支撑时，由于工字形截面绕强轴的惯性矩大于绕弱轴的惯性矩，因此构件将发生绕弱轴的弯曲失稳。
如图所示工字形截面柱的弯曲失稳三、试件几何参数，包括名义几何参数和实测几何参数截面尺寸参数截面编号构件长度l/cm 截面高H/mm翼缘宽度B/mm翼缘厚度tf/mm腹板厚度tw/mm1 93.88 60.74 25.57 3.01 3.012 93.91 60.59 25.49 3.08 3.083 93.87 60.73 25.7 3.06 3.064 93.93 60.66 25.79 3 3平均值93.9 60.68 25.64 3.04 3.04计算长度/mm 939+70=1009四、实验装置、加载方式、测点布置概述●实验装置图为进行工字形截面轴心受压构件整体稳定实验采用的实验装置，加载设备为千斤顶。
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22
(3.14)..()E I
l 轴心受压构件整体失稳实验
1 实验目的
⑴．观察钢管轴心受压丧失稳定的现象过程。
⑵．比较轴心受压极限承载力与长细比的关系。
⑶．实测临界压力P cr 实与理论计算临界压力P cr 理进行比较，并计算其误差值。
2 设备和仪器
⑴．100KN 或300KN 微机控制电子万能试验机。
⑵．计算机。
⑶．游标卡尺。
⑷．钢管。
3 实验原理及试件
理想的轴心受压构件，当轴心压力小于某一数值时，杆件处于直杆平衡状态，这时假设有任意偶然外力作用并发生了弯曲，偶然外力停止作用后，可能性是：一杆件回复到直杆状态，即为稳定平衡；二是杆件不能恢复到直杆状态处于微弯曲的平衡状态，称为临界平衡状态。
当长细杆轴心受压达到某值时，杆件不能保持平衡，而是不断弯曲直至破坏，这种现象为轴心受压杆失去整体稳定性。
理想的轴心受压杆假设是： 1、杆件本身绝对直杆； 2、材料均质，各向同性；
3、无偏心荷载，且在荷载作用之前无初始应力。
临界状态荷载为：cr F =
钢结构的实际杆件不可避免地都存在一定的初始缺陷和残余应力，同时材料还可能不均匀，所以稳定承载力不能只按理想情况考虑。
设计规范根据现有的理论考虑了杆件的初弯曲和残余应力，按极限承载力理论进行弹塑性分析。
如图所示是两端铰接、有残余应力和初弯曲的轴心受压构件及其荷载-挠度曲线图。
在弹性受力阶段（oa 1段），荷载N 和最大挠度Ym 关系曲线与只有初弯曲、没有残余应力的弹性曲线完全相同，随着压力的N 增大构件截面中某一点达到钢材屈服强度f y 时，截面开始进入弹塑性状态。
开始屈服时 a1点的平均应力
a1=Np/A,低于只有初弯曲而无残余应力的有效比例极限f
p =f
y
-
r
;当构件凹侧
边缘纤维有残余压应力时也低于只有弯曲而无残余应力的a点。
此后弹塑性状态，挠度的增加随N的增加而愈来愈快，直到C
1
点，此时已不可能再增加N，为
了维持平衡，只能卸载，即曲线C
1D
1
下降段。
N-Y曲线的极值点C
1
表示由稳定平
衡过渡到不稳定平衡，相应于C
1点的N
u
为临界荷载，即极限荷载，它是构件不
能维持内力平衡的极限承载力，属于第二类极值点失稳。
平均应力称为临界应力，
u =cr=N
u
/A
理想的轴心受压构件的临界力在弹性阶段是长细比的单一函数。
实际轴
压构件受残余应力、初弯曲、初偏心的影响，且影响程度还受截面开关尺寸和屈曲方向的不同而不同，每个柱子都有自己不同的曲线，下面是规范的柱子曲线运动。
因每根柱子因各原因极限承载力相差很大，柱子曲线有较大的分布带。
双轴对称的或极对称的构件在失稳时只发生弯曲屈曲.
由实验可发现，当载荷略超出临界载荷时，挠度急剧增加，轴向变形也随之增大，这说明了压杆失稳的危险性。
我国规范采用的轴心受压整体稳定计算公式为:
N<Af
式中是轴心受压构件的整体稳定系数取截面两主轴稳定系数中较小者，
应根据构件的长细比、钢材的屈服强度以及截面的分类根据规范来取。
4 实验步骤
⑴．量取试件的几何尺寸：长度、壁厚、外径；安装试件两端压头；
⑵．打开计算机，双击桌面上TestExpert.exe图标，登陆、联机、启动、进入实验操作系统，选择实验方法、查询、轴压构件整体失稳实验；
把试验压杆装上实验机
⑶．点击开始实验，即可缓慢加载试验，填入几何参数，确定后即开始实验，观察试验曲线，即负荷-变形曲线。
当图形由直线转变为曲线时，说明压杆临界力出现，曲线继续弯曲压力直至最大值后下降1.5kN后点结束实验，点击保存数据。
⑷．进行试验分析，鼠标在保存图象窗口点右键，点菜单曲线遍历，记录有关数据。
重复以上操作，完成三根试件的实验。
记录数据。
5 实验结果处理
⑴．根据测量的试样尺寸，计算压杆横载面的最小惯性矩I，计算各种支承下的临界压力载荷P
cr
理论值，以理论值为准，计算临界压力载荷实验值的相对误差，计算结果写入表格11－1。
⑵．分析讨论，支承方式对临界载荷的影响，并分析误差原因。
f=800mpa E=210Gpa
杆件序号
长度
（L）
壁厚外径
临界载荷
(实验值）
杆件设计值
N=Af
临界载荷
(理论值)
实验值与
设计值比
较相对误
差
实验值与
理论值相
对误差 %
1
2
3
6 思考题
⑴．临界载荷是在什么情况下测得的？
⑵．压杆失稳后，变形与载荷是否还是线性关系？
⑶．讨论p
实验值误差产生的原因。
cr实
⑷.比较实验值与设计值有什么结论？实验值与理论值比较有什么结论？。