压弯构件稳定-陈绍蕃

图5.3.2所示
钢 线段BC表示压弯构件失稳时
总是先有一部分材料进入塑
结 性，但是受力最大的截面并
构
没有完全塑化，因为塑性铰 到C点才开始形成。
稳 线段CF是属于造成塑性铰的 定 端弯矩和变形的关系曲线。
设
EGCF 为 端 弯 矩 曲 线 ， 与 OAGD 相 交 于 G 点 表 示 杆 件
结
需要验算疲劳时，应取
；x y 1.0
构
An、 Wnx、 Wny—分别是构件的净截面面积和两个主平
面的净截面抵抗矩。
稳
拉弯和压弯构件的刚度计算和轴心受力构件相同，按下式
定
验算：
设
计
max[] (5.2.2)
指
南
2015年11月18日
第5章 兼承轴力和弯矩的构件稳定
第5.3节 压弯构件的稳定
钢
结
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钢
截面形式和一般轴心受压构件相同。当构件承受的弯矩相对
结
较大时，除了采用截面高度较大的双轴对称截面外，有时还
采用单轴对称截面（图5.1.3），以获得较好的经济效果。
构
压弯构件截面形式有实腹式和格构式两种。
稳
定
设
计
指
南
图5.1.3 截面形式
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第5章 兼承轴力和弯矩的构件稳定
压弯构件整体破坏的形式有以下三种：（1）因端部弯矩很
结
载作用的压杆及图5.1.2c有端弯矩作用的压杆，都属于压弯
构件。该类构件应用十分广泛，如有节间荷载作用的屋架的
构
上弦杆，厂房的框架柱，高层建筑的框架柱和海洋平台的立
稳
柱等均属于压弯构件。
定
设
图5-1-2 压弯构件
计
指
南
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第5章 兼承轴力和弯矩的构件稳定
对于压弯构件，当承受的弯矩很小而轴心压力很大时，其
稳
能力的极限。但对格构式构件或冷弯薄壁型钢构件，截面边 缘出现塑性即已基本上达到强度的极限。一般情况下，拉弯
定 构件丧失整体稳定性和局部稳定性的可能性不大。
设
计 指 南
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第5章 兼承轴力和弯矩的构件稳定
5.1.2 压弯构件
钢
图5.1.2a承受偏心压力作用的构件，图5-1-2b有横向荷
构 1. 弯矩作用平面内的稳定性
稳 2. 弯矩作用平面外的稳定
定 3. 双向弯曲实腹式压弯构件的整体稳定
设
计 指 南
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第5章 兼承轴力和弯矩的构件稳定
5.3.1 弯矩作用平面内的稳定性
N
钢
通常压弯构件的弯矩M作用在弱轴
结
平面内，使构件截面绕强轴并且为长细
构
比较小的轴受弯（图5.3.1），这样，当
稳
度范围）为强度极限状态。由此可得强度验算公式为：
定 设
N Mx My f
An xWnx yWny
(5.2.1)
计
式中：
N—设计荷载引起的轴心力；
指
Mx、My—分别是作用在两个主平面内的计算弯矩；
南
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第5章 兼承轴力和弯矩的构件稳定
钢
γx、γy—分别是截面在两个主平面内的截面塑性发展系数，
构件截面绕长细比较大的轴受弯时，压
稳
弯构件就不可能发生弯矩作用平ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ外的
定
弯扭屈曲，这时，只需验算弯矩作用平
N
强轴
设
面内的稳定性。但一般情况下，都使构
e
弱轴
计
件截面绕长细比较小的轴受弯，因此，
荷载
既要验算弯矩作用平面内的稳定性，又
指
要验算弯矩作用平面外的稳定性。
图5.3.1
南
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第5章 兼承轴力和弯矩的构件稳定
大或有较大削弱而发生强度破坏，（2）在弯矩作用平面内发
钢
生弯曲屈曲，（3）在弯矩作用平面外发生弯扭屈曲。
结
组成截面的板件在压应力作用下也可能发生局部屈曲。
构
稳
定
X
设
计
指
南
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第5章 兼承轴力和弯矩的构件稳定
钢
第5.2节 拉弯和压弯构件的强度
结
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构
稳
1.拉弯和压弯构件的强度和刚度计算
第5章 兼承轴力和弯矩的构件稳定
钢
本章目录
结
5.1 概述
构
5.2 拉弯和压弯构件的强度
稳
5.3 压弯构件的稳定
定
5.4 框架柱的计算长度
设
5.5 框架柱的柱脚
计
指
南
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第5章 兼承轴力和弯矩的构件稳定
钢
第5.1节 概述
结
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构
1. 拉弯构件
稳
2. 压弯构件
定
基本要求
设
1 . 建立拉弯构件与压弯构件的概念
定
基本要求
设
1.掌握拉弯和压弯构件的强度和刚度计算公式。
计
指
南
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第5章 兼承轴力和弯矩的构件稳定
5.2.1 拉弯和压弯构件的强度和刚度计算
钢
拉弯和压弯构件同时受轴心力和弯矩的共同作用，截面
结
上的应力分布是不均匀的。按照《钢结构设计规范》的要求，
构
应以部分截面出现塑性（塑性区高度限制在1/8-1/4截面高
构
构件。钢结构中拉弯构件应用较少。
稳
定
设
计
指
南
图5.1.1 拉弯构件
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第5章 兼承轴力和弯矩的构件稳定
钢
对于拉弯构件，如果弯矩不大而主要承受轴心拉力作用时，
它的截面形式和一般轴心拉杆一样。弯矩很大时则应在弯矩
结 作用的平面内采用较高大的截面。
构
在拉力和弯矩的共同作用下，截面出现塑性铰即视为承载
稳 得过于保守。因此，钢结构
设 计 规 范 取 A′ 点 作 为 稳 定 承
定 载力的极限状态，即将截面
设
的 塑 性 区 限 制 在 1/4 ～ 1/8 截 面高度范围。由此可借用强
计 度相关公，来导出稳定承载
力的实用计算公式。
图5.3.2 压弯构件的平面失稳
指
南
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第5章 兼承轴力和弯矩的构件稳定
计
衡状态。曲线的B点表示承 载力的极限状态，对应的极
图5.3.2 压弯构件的平面失稳
指 限荷载要用压溃理论来确定。
南
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第5章 兼承轴力和弯矩的构件稳定
钢
实际上，当达到该极限状态 时所对应的挠度太大而不能
结 满足使用要求。如取构件截
面边缘屈服（A点）作为稳
构 定承载力的极限状态，则显
图5.3.2所示为一根在两端
作用有相同弯矩的等截面压
钢 弯构件，当N与M共同作用时，
结 可以画出压力N和杆中点挠
度v的关系曲线。图中的虚线
构 0AD是把压弯构件看作完全
稳
弹性体时的关系曲线。实曲 线 0ABC 则 代 表 弹 性 塑 性 杆
定 的关系曲线，曲线的上升段
0B表示杆处于稳定平衡状态，
设 下降段则表示处于不稳定平
计
2 . 了解设计计算的内容
指
南
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第5章 兼承轴力和弯矩的构件稳定
5.1.1 拉弯构件
钢
承受轴心拉力和弯矩共同作用的构件称为拉弯构件，它
结
包 括 偏 心 受 拉 构 件 （ 图 5.1.1a ） 和 有 横 向 荷 载 作 用 的 拉 杆
（图5.1.1b）。钢屋架的下弦杆节间有横向荷载就属于拉弯