鋼結(jié)構(gòu)第六章

1、l 軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用和截面形式軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用和截面形式l 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度l 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定l 實(shí)際軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定的計(jì)算實(shí)際軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定的計(jì)算l 軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定l 實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)6.1 軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用及截面形式軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用及截面形式+b)a)+軸心受力構(gòu)件是指承受通過截面形軸心受力構(gòu)件是指承受通過截面形心軸線的軸向力作用的構(gòu)件。包括心軸線的軸向力作用的構(gòu)件。包括軸心受拉構(gòu)件軸心受拉構(gòu)件（軸心拉桿）和（軸心拉桿）和軸心軸心受壓構(gòu)件受壓

2、構(gòu)件（軸心壓桿）。（軸心壓桿）。在鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛，如桁架、網(wǎng)在鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛，如桁架、網(wǎng)架、塔架中的桿件，工業(yè)廠房及高架、塔架中的桿件，工業(yè)廠房及高層鋼結(jié)構(gòu)的支撐，操作平臺(tái)和其它層鋼結(jié)構(gòu)的支撐，操作平臺(tái)和其它結(jié)構(gòu)的支柱等。結(jié)構(gòu)的支柱等。圖4.1.2 網(wǎng)架圖4.1.3 塔架圖4.1.4 神舟四號(hào)飛船與發(fā)射塔架圖圖4.1.5 臨時(shí)天橋臨時(shí)天橋圖4.1.8 棧橋圖4.1.7 腳手架 軸心受力構(gòu)軸心受力構(gòu)件常用的截面形件常用的截面形式可分為式可分為實(shí)腹式實(shí)腹式與與格構(gòu)式格構(gòu)式兩大兩大類。類。 軸心受力構(gòu)件截面形式實(shí)腹式柱實(shí)腹式柱yyxx柱腳柱身柱頭 截面由兩個(gè)截面由兩個(gè)或多個(gè)型鋼肢件或多個(gè)型鋼肢件

3、通過綴材連接而通過綴材連接而成。成。格構(gòu)式柱格構(gòu)式柱柱腳柱身柱頭綴板柱綴條柱l1綴板l01柱肢l01 =l1yyxx(虛軸)(實(shí)軸)(實(shí)軸)yyxx(虛軸)格構(gòu)式柱實(shí)例格構(gòu)式柱實(shí)例綴條柱綴板柱圖圖6.1.3 軸心受力構(gòu)件的截面形式軸心受力構(gòu)件的截面形式實(shí)實(shí)腹腹式式截截面面實(shí)腹式實(shí)腹式構(gòu)件比格構(gòu)件比格構(gòu)式構(gòu)件構(gòu)式構(gòu)件構(gòu)造簡構(gòu)造簡單，制造方便，單，制造方便，整體受力和抗剪整體受力和抗剪性能好性能好，但截面，但截面尺寸較大時(shí)尺寸較大時(shí)鋼材鋼材用量較多用量較多；而格；而格構(gòu)式構(gòu)件容易實(shí)構(gòu)式構(gòu)件容易實(shí)現(xiàn)兩主軸方向的現(xiàn)兩主軸方向的等穩(wěn)定性等穩(wěn)定性，剛度，剛度較大，抗扭性能較大，抗扭性能較好，用料較省。較好

4、，用料較省。格格構(gòu)構(gòu)式式截截面面實(shí)腹式組合截面實(shí)腹式組合截面型鋼截面型鋼截面格構(gòu)式組合截面格構(gòu)式組合截面軸心受拉構(gòu)件軸心受拉構(gòu)件強(qiáng)度強(qiáng)度 （承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)）剛度剛度 （正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)）軸心受壓構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件剛度剛度 （正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)）強(qiáng)度強(qiáng)度穩(wěn)定穩(wěn)定（承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)）軸心受力構(gòu)件的設(shè)計(jì)軸心受力構(gòu)件的設(shè)計(jì)6.2 6.2 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度NfA（6.2.1）式中：式中： N 軸心力設(shè)計(jì)值；軸心力設(shè)計(jì)值； A 構(gòu)件的毛截面面積；構(gòu)件的毛截面面積； f 鋼材抗拉或抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。鋼材抗拉或抗壓強(qiáng)度

5、設(shè)計(jì)值。 n/N Af圖圖6.2.1 截面削弱處的應(yīng)力分布截面削弱處的應(yīng)力分布NNNN0 max=30 fy ( (a) )彈性狀態(tài)應(yīng)力彈性狀態(tài)應(yīng)力( (b) )極限狀態(tài)應(yīng)力極限狀態(tài)應(yīng)力nNfA（6.2.2）NNbtt1b111n110AbndtNNtt1bc2c3c4c11122n42122021;Acnccn dt螺栓并列布置按最危險(xiǎn)的正螺栓并列布置按最危險(xiǎn)的正交截面（交截面（）計(jì)算：）計(jì)算：螺栓錯(cuò)列布置可能沿正交截面螺栓錯(cuò)列布置可能沿正交截面（）破壞，也可能沿齒（）破壞，也可能沿齒狀截面（狀截面（ ）破壞，取截）破壞，取截面的較小面積計(jì)算：面的較小面積計(jì)算：圖圖6.2.3 摩擦型高強(qiáng)螺栓

6、孔前傳力摩擦型高強(qiáng)螺栓孔前傳力,1100110.510.5nAbndtdnNNnnn 其中：；螺栓孔直徑；孔前傳力系數(shù)；計(jì)算截面上的螺栓數(shù)；連接一側(cè)的螺栓總數(shù)。,1nNfA對(duì)于高強(qiáng)螺栓的摩擦型連接，可以認(rèn)為連接傳力所依靠的摩擦力均對(duì)于高強(qiáng)螺栓的摩擦型連接，可以認(rèn)為連接傳力所依靠的摩擦力均勻分布于螺孔四周，故在孔前接觸面已傳遞一半的力（勻分布于螺孔四周，故在孔前接觸面已傳遞一半的力（50），因），因此最外列螺栓處危險(xiǎn)截面的凈截面強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算：此最外列螺栓處危險(xiǎn)截面的凈截面強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算：高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的構(gòu)件，除高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接的構(gòu)件，除按上式驗(yàn)算凈截面強(qiáng)度外，尚需按按上式驗(yàn)算凈截

7、面強(qiáng)度外，尚需按式式(6.2.1)驗(yàn)算毛截面強(qiáng)度。驗(yàn)算毛截面強(qiáng)度。NfA（6.2.1） 軸心受力構(gòu)件均應(yīng)具有一定的剛度，以免產(chǎn)生過大的變形和振軸心受力構(gòu)件均應(yīng)具有一定的剛度，以免產(chǎn)生過大的變形和振動(dòng)。通常用動(dòng)。通常用長細(xì)比長細(xì)比 來衡量，來衡量， 越大，表示構(gòu)件剛度越小。因此設(shè)計(jì)越大，表示構(gòu)件剛度越小。因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使構(gòu)件長細(xì)比不超過規(guī)定的容許長細(xì)比：時(shí)應(yīng)使構(gòu)件長細(xì)比不超過規(guī)定的容許長細(xì)比： 式中：式中： max構(gòu)件最不利方向的最大長細(xì)比；構(gòu)件最不利方向的最大長細(xì)比；l0計(jì)算長度，取決于其兩端支承情況；計(jì)算長度，取決于其兩端支承情況； i回轉(zhuǎn)半徑；回轉(zhuǎn)半徑； 容許長細(xì)比容許長細(xì)比 ，查表，查表

8、6.2.1表表6.2.2 AIi maxyxmax),()(max0maxil（6.2.4） 理想軸心受壓構(gòu)件（理想直，理想理想軸心受壓構(gòu)件（理想直，理想 軸心受力）當(dāng)其壓力小于某軸心受力）當(dāng)其壓力小于某個(gè)值（個(gè)值（Ncr）時(shí)，只有軸向壓縮變形和均勻壓應(yīng)力。達(dá)到該值時(shí)，構(gòu)）時(shí)，只有軸向壓縮變形和均勻壓應(yīng)力。達(dá)到該值時(shí)，構(gòu)件可能彎曲或扭轉(zhuǎn)，產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。此現(xiàn)象稱：構(gòu)件整體失件可能彎曲或扭轉(zhuǎn)，產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。此現(xiàn)象稱：構(gòu)件整體失穩(wěn)或整體屈曲。意指穩(wěn)或整體屈曲。意指失去了原先的直線平衡形式的穩(wěn)定性。失去了原先的直線平衡形式的穩(wěn)定性。6.3 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定軸心壓

9、力N較小干擾力除去后，恢復(fù)到原直線平衡狀態(tài)N增大干擾力除去后，不能恢復(fù)到原直線平衡狀態(tài),保持微彎狀態(tài)N繼續(xù)增大干擾力除去后，彎曲變形仍然迅速增大，迅速喪失承載力理想軸心受壓桿件隨理想軸心受壓桿件隨N的增加，整個(gè)工作狀態(tài)如下：的增加，整個(gè)工作狀態(tài)如下：lNNFFFNNNNNcrNcrNcrNcrNNNcrNcr穩(wěn)定平衡狀態(tài)隨遇平衡狀態(tài)臨界狀態(tài) 理想的軸心受壓構(gòu)件理想的軸心受壓構(gòu)件( (桿件挺直、荷載無偏心、無初始桿件挺直、荷載無偏心、無初始應(yīng)力、無初彎曲、無初偏心、截面均勻等）應(yīng)力、無初彎曲、無初偏心、截面均勻等）的失穩(wěn)形式分為的失穩(wěn)形式分為: :彎曲失穩(wěn)彎曲失穩(wěn)扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)彎扭失穩(wěn)彎扭失穩(wěn)

10、（1 1）彎曲失穩(wěn)彎曲失穩(wěn)只發(fā)生彎曲變形，截面只繞一個(gè)主軸旋轉(zhuǎn)，桿縱軸由直線變只發(fā)生彎曲變形，截面只繞一個(gè)主軸旋轉(zhuǎn)，桿縱軸由直線變?yōu)榍€，是為曲線，是雙軸對(duì)稱截面雙軸對(duì)稱截面常見的失穩(wěn)形式；常見的失穩(wěn)形式；無缺陷的軸心受壓構(gòu)件無缺陷的軸心受壓構(gòu)件（雙軸對(duì)稱的工型截面）（雙軸對(duì)稱的工型截面）通常發(fā)生通常發(fā)生彎曲失穩(wěn)彎曲失穩(wěn)，構(gòu)，構(gòu)件的變形發(fā)生了性質(zhì)上件的變形發(fā)生了性質(zhì)上的變化，即構(gòu)件由直線的變化，即構(gòu)件由直線形式改變?yōu)閺澢问?，形式改變?yōu)閺澢问?，且這種變化帶有突然性。且這種變化帶有突然性。（2 2）扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)失穩(wěn)時(shí)除桿件的支撐端外，各截面均繞縱軸扭轉(zhuǎn)，失穩(wěn)時(shí)除桿件的支撐端外，各截面均繞縱

11、軸扭轉(zhuǎn)，是是十字形雙十字形雙軸對(duì)稱截面軸對(duì)稱截面可能發(fā)生的失穩(wěn)形式；可能發(fā)生的失穩(wěn)形式；對(duì)某些抗扭剛度較差的對(duì)某些抗扭剛度較差的軸心受壓構(gòu)件（十字形軸心受壓構(gòu)件（十字形截面），當(dāng)軸心壓力達(dá)截面），當(dāng)軸心壓力達(dá)到臨界值時(shí)，穩(wěn)定平衡到臨界值時(shí)，穩(wěn)定平衡狀態(tài)不再保持而發(fā)生微狀態(tài)不再保持而發(fā)生微扭轉(zhuǎn)。當(dāng)軸心力在稍微扭轉(zhuǎn)。當(dāng)軸心力在稍微增加，則扭轉(zhuǎn)變形迅速增加，則扭轉(zhuǎn)變形迅速增大而使構(gòu)件喪失承載增大而使構(gòu)件喪失承載能力，這種現(xiàn)象稱為能力，這種現(xiàn)象稱為扭扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)轉(zhuǎn)失穩(wěn)。（3 3）彎扭失穩(wěn)彎扭失穩(wěn)單軸對(duì)稱截面單軸對(duì)稱截面繞對(duì)稱軸屈曲時(shí)，桿件發(fā)生彎曲變形的同時(shí)必繞對(duì)稱軸屈曲時(shí)，桿件發(fā)生彎曲變形的同時(shí)必然伴隨著

12、扭轉(zhuǎn)。然伴隨著扭轉(zhuǎn)。截面為單軸對(duì)稱（截面為單軸對(duì)稱（T T形截形截面）的軸心受壓構(gòu)件繞對(duì)面）的軸心受壓構(gòu)件繞對(duì)稱軸失穩(wěn)時(shí)，由于截面形稱軸失穩(wěn)時(shí)，由于截面形心和剪切中心不重合，在心和剪切中心不重合，在發(fā)生彎曲變形的同時(shí)必然發(fā)生彎曲變形的同時(shí)必然伴隨有扭轉(zhuǎn)變形，這種現(xiàn)伴隨有扭轉(zhuǎn)變形，這種現(xiàn)象稱為象稱為彎扭失穩(wěn)彎扭失穩(wěn)。理想軸心受壓構(gòu)件理想軸心受壓構(gòu)件（1 1）桿件為等截面理想直桿；）桿件為等截面理想直桿；（2 2）壓力作用線與桿件形心軸重合；）壓力作用線與桿件形心軸重合；（3 3）材料為勻質(zhì)，各項(xiàng)同性且無限彈性，符合虎克定律；）材料為勻質(zhì)，各項(xiàng)同性且無限彈性，符合虎克定律；（4 4）構(gòu)件無初應(yīng)力，

13、節(jié)點(diǎn)鉸支。）構(gòu)件無初應(yīng)力，節(jié)點(diǎn)鉸支。歐拉（歐拉（EulerEuler）早在）早在17441744年通過對(duì)理想軸心壓桿的整體穩(wěn)定問題進(jìn)年通過對(duì)理想軸心壓桿的整體穩(wěn)定問題進(jìn)行的研究，當(dāng)軸心力達(dá)到臨界值時(shí)，壓桿處于屈曲的微彎狀態(tài)。行的研究，當(dāng)軸心力達(dá)到臨界值時(shí)，壓桿處于屈曲的微彎狀態(tài)。在彈性微彎狀態(tài)下，根據(jù)外力矩平衡條件，可建立平衡微分方程，在彈性微彎狀態(tài)下，根據(jù)外力矩平衡條件，可建立平衡微分方程，求解后得到了著名的求解后得到了著名的歐拉臨界力歐拉臨界力和和歐拉臨界應(yīng)力歐拉臨界應(yīng)力。NBzCyy屈 曲 彎 曲狀 態(tài)ANz0/22 NydzyEIdkzBkzAycossinEINk/2222222/)

14、/(/EAilEAlEINcr2crcr2NEA方程通解：方程通解：臨界力：臨界力：歐拉公式：歐拉公式：02 yky（6.3.1）2220222EAlEIlEINEcr22EEEAN（6.3.2）式中：式中：Ncr 歐拉臨界力，常計(jì)作歐拉臨界力，常計(jì)作NE E 歐拉臨界應(yīng)力，歐拉臨界應(yīng)力，E材料的彈性模量材料的彈性模量A壓桿的截面面積壓桿的截面面積 構(gòu)件的計(jì)算長度系數(shù)構(gòu)件的計(jì)算長度系數(shù) 桿件長細(xì)比（桿件長細(xì)比（ = l/i）i回轉(zhuǎn)半徑（回轉(zhuǎn)半徑（ i2=I/A） 彈性臨界應(yīng)力彈性臨界應(yīng)力軸心受壓構(gòu)件的計(jì)算長度系數(shù)軸心受壓構(gòu)件的計(jì)算長度系數(shù) 表表6.3.1PppcrfEfE :22或或長長細(xì)細(xì)比

15、比(6.3.3)(6.3.4)在歐拉臨界力公式的推導(dǎo)中，假定材料無限彈性、符合虎克定理（在歐拉臨界力公式的推導(dǎo)中，假定材料無限彈性、符合虎克定理（E E為常量），因此當(dāng)截面應(yīng)力超過鋼材的比例極限為常量），因此當(dāng)截面應(yīng)力超過鋼材的比例極限fp后，歐拉臨界力公后，歐拉臨界力公式不再適用，式（式不再適用，式（6.3.26.3.2）應(yīng)滿足：）應(yīng)滿足：只有長細(xì)比較大（只有長細(xì)比較大（ p）的軸心受壓構(gòu)件，才能滿足上式的要求。）的軸心受壓構(gòu)件，才能滿足上式的要求。對(duì)于長細(xì)比較小對(duì)于長細(xì)比較小（ p）的軸心受壓構(gòu)件，截面應(yīng)力在屈曲前已經(jīng)的軸心受壓構(gòu)件，截面應(yīng)力在屈曲前已經(jīng)超過鋼材的比例極限，構(gòu)件處于彈塑性階

16、段，應(yīng)按彈塑性屈曲計(jì)算超過鋼材的比例極限，構(gòu)件處于彈塑性階段，應(yīng)按彈塑性屈曲計(jì)算其臨界力。其臨界力。22202AElIENtttcr（6.3.5）22ttE（6.3.6）式中：式中： Nt 切線模量臨界力切線模量臨界力 t 切線模量切線模量臨界應(yīng)力臨界應(yīng)力Et壓桿屈曲時(shí)材料的切線模量壓桿屈曲時(shí)材料的切線模量 非彈性臨界應(yīng)力非彈性臨界應(yīng)力E=tgfp crfyEt=d/d1dd crcr 用于理想壓桿分用于理想壓桿分枝失穩(wěn)分析的理論先枝失穩(wěn)分析的理論先由歐拉（由歐拉（EulerEuler）提出，）提出，后由香萊后由香萊(Shanley)(Shanley)用用切線模量理論完善了切線模量理論完善了分

17、枝后的曲線。分枝后的曲線。 初始缺陷初始缺陷幾何缺陷：幾何缺陷：初彎曲、初偏心初彎曲、初偏心等；等；力學(xué)缺陷：力學(xué)缺陷：殘余應(yīng)力、材料不均勻等。殘余應(yīng)力、材料不均勻等。A A、產(chǎn)生的原因、產(chǎn)生的原因 焊接時(shí)的不均勻加熱和冷卻；焊接時(shí)的不均勻加熱和冷卻； 型鋼熱扎后的不均勻冷卻；型鋼熱扎后的不均勻冷卻； 板邊緣經(jīng)火焰切割后的熱塑性收縮；板邊緣經(jīng)火焰切割后的熱塑性收縮； 構(gòu)件冷校正后產(chǎn)生的塑性變形。構(gòu)件冷校正后產(chǎn)生的塑性變形。其中焊接殘余其中焊接殘余應(yīng)力數(shù)值最大。應(yīng)力數(shù)值最大。B B、分布分布規(guī)律規(guī)律 實(shí)測(cè)的殘余應(yīng)力分布較復(fù)雜而離散，分析時(shí)常采用其簡實(shí)測(cè)的殘余應(yīng)力分布較復(fù)雜而離散，分析時(shí)常采用其簡

18、化分布圖。化分布圖。+-0.361f0.361fy y0.805f0.805fy y(a)熱扎工字鋼熱扎工字鋼0.3f0.3fy y0.3f0.3fy y0.3f0.3fy y(b)熱扎熱扎H型鋼型鋼f fy y(c)扎制邊焊接扎制邊焊接0.3f0.3fy y 1 1f fy y(d)焰切邊焊接焰切邊焊接0.2f0.2fy yf fy y0.75f0.75fy y(e)焊接焊接0.53f0.53fy yf fy y 2 2f fy y 2 2f fy y( f )熱扎等邊角鋼熱扎等邊角鋼殘余應(yīng)力分布規(guī)律殘余應(yīng)力分布規(guī)律0.3fy0.3fy0.3fy0.3fyr=0.3fy=0.7fyfy（A）

19、0.7fyfyfy（B） =fyfy（C）=N/A0fyfprfy-rABC當(dāng)當(dāng)N/Afp=fy- r時(shí)，截面出現(xiàn)塑性區(qū)，應(yīng)力時(shí)，截面出現(xiàn)塑性區(qū)，應(yīng)力分布如圖。分布如圖。臨界應(yīng)力為：臨界應(yīng)力為：2tx22 ()4(6.3.9)24exxxxEItb hEEEItbh對(duì)軸屈曲時(shí)：3e332 () 12(6.3.10)212ytyyyyEItbEEEItb對(duì)軸屈曲時(shí)：22crcr22(6.3.8)eeNIIEIEAl AII 柱屈曲可能的彎曲形式有兩種：柱屈曲可能的彎曲形式有兩種：沿強(qiáng)軸沿強(qiáng)軸（x x軸）軸）和和沿弱軸（沿弱軸（y y軸）軸）因此：因此：2cr2(6.3.11)xE23cr2(6.

20、3.12)yEth ht b bb bxxy 根據(jù)內(nèi)外力的平衡條件，建立根據(jù)內(nèi)外力的平衡條件，建立的關(guān)系式，并求的關(guān)系式，并求解，解，可將其畫成可將其畫成柱子曲線柱子曲線，如下；，如下；fy0歐拉臨界曲線歐拉臨界曲線1.0crxcrxcrycryE E圖圖6.3.7 僅考慮殘余應(yīng)力的柱子曲線僅考慮殘余應(yīng)力的柱子曲線殘余應(yīng)力對(duì)弱軸的影響要大于對(duì)強(qiáng)軸的影響（殘余應(yīng)力對(duì)弱軸的影響要大于對(duì)強(qiáng)軸的影響（ 11）。原因是遠(yuǎn)離弱）。原因是遠(yuǎn)離弱軸的部分是殘余壓應(yīng)力最大的部分，而遠(yuǎn)離強(qiáng)軸的部分則是兼有殘軸的部分是殘余壓應(yīng)力最大的部分，而遠(yuǎn)離強(qiáng)軸的部分則是兼有殘余壓應(yīng)力和殘余拉應(yīng)力。余壓應(yīng)力和殘余拉應(yīng)力。1.

21、1. 構(gòu)件初彎曲（初撓度）的影響構(gòu)件初彎曲（初撓度）的影響2. 2. 初偏心的影響初偏心的影響 6.4.1 實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定承載力計(jì)算方法實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定承載力計(jì)算方法6.4 實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定實(shí)際軸心受壓構(gòu)件受殘余應(yīng)力、初彎曲、初偏心的影響，且影響程實(shí)際軸心受壓構(gòu)件受殘余應(yīng)力、初彎曲、初偏心的影響，且影響程度還因截面形狀、尺寸和屈曲方向而不同，因此度還因截面形狀、尺寸和屈曲方向而不同，因此每個(gè)實(shí)際構(gòu)件都有每個(gè)實(shí)際構(gòu)件都有各自的柱子曲線各自的柱子曲線。規(guī)范在制定軸心受壓構(gòu)件的柱子曲線時(shí)，根據(jù)規(guī)范在制定軸心受壓構(gòu)件的柱子曲線時(shí)，根據(jù)不同截面形狀和尺寸

22、不同截面形狀和尺寸、不同加工條件不同加工條件和和相應(yīng)的殘余應(yīng)力分布和大小相應(yīng)的殘余應(yīng)力分布和大小、不同的彎曲屈曲方向不同的彎曲屈曲方向以及以及l(fā)/1000的初彎曲的初彎曲，按照，按照極限承載力理論極限承載力理論，采用數(shù)值積分法，對(duì)，采用數(shù)值積分法，對(duì)多種實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件彎曲屈曲算出了近多種實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件彎曲屈曲算出了近200200條柱子曲線。條柱子曲線。規(guī)范將這些曲線分成四組，也就是將分布帶分成四個(gè)窄帶，取每組的規(guī)范將這些曲線分成四組，也就是將分布帶分成四個(gè)窄帶，取每組的平均值曲線作為該組代表曲線，給出平均值曲線作為該組代表曲線，給出a、b、c、d四條柱子曲線，四條柱子曲線，如圖如圖6.

23、4.2。歸屬。歸屬a、b、c、d四條曲線的軸心受壓構(gòu)件截面分類見表四條曲線的軸心受壓構(gòu)件截面分類見表6.4.1和和表表6.4.2。圖圖6.4.2規(guī)范規(guī)范的柱子曲線的柱子曲線ycrcrRyRfNfAfNfA即： 式中：式中：N軸心壓力設(shè)計(jì)值；軸心壓力設(shè)計(jì)值；A構(gòu)件毛截面面積構(gòu)件毛截面面積 軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)；軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)；與與截面類型、截面類型、構(gòu)件長細(xì)比構(gòu)件長細(xì)比 、所用、所用鋼種有關(guān)。鋼種有關(guān)?？筛鶕?jù)表可根據(jù)表6.4.1和表和表6.4.2的截面分類和構(gòu)件長細(xì)比，按附錄的截面分類和構(gòu)件長細(xì)比，按附錄4附表附表4.14.4查出。查出。 材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度。材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度。軸軸心心受受壓

24、壓構(gòu)構(gòu)件件的的截截面面分分類類n0.215yfE當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，n0.215yfE當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，2cr1ny1f （6.4.3）22222cr23nn23nnnny()()4/ 2f （6.4.4）規(guī)范采用最小二乘法將各類截面的穩(wěn)定系數(shù)值規(guī)范采用最小二乘法將各類截面的穩(wěn)定系數(shù)值 擬合成數(shù)學(xué)公式表達(dá)：擬合成數(shù)學(xué)公式表達(dá)：系數(shù)系數(shù) 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure第六章第六章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件6.4.3 軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定計(jì)算的構(gòu)件長細(xì)比軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定計(jì)算的構(gòu)件長細(xì)比1、截面為雙軸對(duì)稱或極對(duì)稱構(gòu)件：截面為雙軸對(duì)稱或

25、極對(duì)稱構(gòu)件：xxyyyoyyxoxxilil 對(duì)于雙軸對(duì)稱十字形截面，為了防止扭轉(zhuǎn)屈曲，對(duì)于雙軸對(duì)稱十字形截面，為了防止扭轉(zhuǎn)屈曲，尚應(yīng)滿足：尚應(yīng)滿足：懸懸伸伸板板件件寬寬厚厚比比。或或 tbtbyx07. 5 xxyyb bt t2 2、截面為單軸對(duì)稱構(gòu)件：、截面為單軸對(duì)稱構(gòu)件：xxyyxoxxilx 軸軸：繞繞非非對(duì)對(duì)稱稱軸軸繞對(duì)稱軸繞對(duì)稱軸y軸屈曲時(shí)，一般為彎扭屈曲，其臨界力軸屈曲時(shí)，一般為彎扭屈曲，其臨界力低于彎曲屈曲，所以計(jì)算時(shí)，以換算長細(xì)比低于彎曲屈曲，所以計(jì)算時(shí)，以換算長細(xì)比yz代代替替y ，計(jì)算公式如下：，計(jì)算公式如下：鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principl

26、es of Steel Structure第六章第六章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件122222222220014 12yzyzyzyzei 222022220025.7ztxyi AIIlieii。構(gòu)構(gòu)件件，取取或或兩兩端端嵌嵌固固完完全全約約束束的的翹翹曲曲對(duì)對(duì)兩兩端端鉸鉸接接端端部部可可自自由由扭扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)屈屈曲曲的的計(jì)計(jì)算算長長度度，；面面近近似似取取、十十字字形形截截面面和和角角形形截截雙雙角角鋼鋼組組合合軋軋制制、雙雙板板焊焊接接、形形截截面面毛毛截截面面扇扇性性慣慣性性矩矩；對(duì)對(duì)毛毛截截面面抗抗扭扭慣慣性性矩矩；扭扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)屈屈曲曲的的換換算算長長細(xì)細(xì)比比徑徑；截截面面對(duì)對(duì)剪剪心心的的極極回

27、回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)半半毛毛截截面面面面積積；距距離離；截截面面形形心心至至剪剪切切中中心心的的式式中中：ytzlllIIIiAe0000)(T 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure第六章第六章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件yytb（a）A A、等邊單角鋼截面等邊單角鋼截面，圖（，圖（a a）40220220040.850.5410.544.78113.5yyzyyyyyzbb tlbltltbb tlbtb當(dāng)時(shí)：當(dāng)時(shí)：3、單角鋼截面和雙角鋼組合單角鋼截面和雙角鋼組合T T形截面可采取以形截面可采取以下簡化計(jì)算下簡化計(jì)算B B、等邊雙角鋼截面等邊

28、雙角鋼截面，圖（，圖（b b）yybb（b b）40220220040.4750.5810.583.9118.6yyzyyyyyzbb tlbl tl tbb tlbtb當(dāng)時(shí)：當(dāng)時(shí)：鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure第六章第六章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件C C、長肢相并的不等邊角鋼截面長肢相并的不等邊角鋼截面，圖（，圖（c c090.4810.485.1117.4yyzyyyyyzbbtlbl tl tbbtlbtb當(dāng)時(shí):當(dāng)時(shí)：yyb2b2b1（c c）D D、短肢相并的不等邊角鋼截面短

29、肢相并的不等邊角鋼截面，圖（，圖（d d）yyb2b1b1（d d）1012201104110.560.563.7152.7yyzyyyyzb tlbl tbb tlbtb當(dāng)時(shí)，近似取：當(dāng)時(shí)：鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure第六章第六章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件uub當(dāng)計(jì)算等邊角鋼構(gòu)件繞平行軸（當(dāng)計(jì)算等邊角鋼構(gòu)件繞平行軸（u u軸軸) )穩(wěn)定時(shí)，穩(wěn)定時(shí)，可按下式計(jì)算換算長細(xì)比，并按可按下式計(jì)算換算長細(xì)比，并按b b類截面確定類截面確定值：值：402200000.250.6910.695.4uuzuuuuzuuubb tlbl

30、 tbb tlbtliu當(dāng)時(shí)：當(dāng)時(shí)：式中：，構(gòu)件對(duì) 軸的長細(xì)比。4、單軸對(duì)稱的軸心受壓構(gòu)件在繞非對(duì)稱軸以外的任意軸失單軸對(duì)稱的軸心受壓構(gòu)件在繞非對(duì)稱軸以外的任意軸失穩(wěn)時(shí)，應(yīng)按彎扭屈曲計(jì)算其穩(wěn)定性。穩(wěn)時(shí)，應(yīng)按彎扭屈曲計(jì)算其穩(wěn)定性。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure第六章第六章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件1.無任何對(duì)稱軸且又非極對(duì)稱的截面無任何對(duì)稱軸且又非極對(duì)稱的截面（單面連接的不等邊角（單面連接的不等邊角鋼除外）鋼除外）不宜用作軸心受壓構(gòu)件；不宜用作軸心受壓構(gòu)件；2.單面連接的單角鋼軸心受壓構(gòu)件，考慮單面連接的單角鋼軸心受壓構(gòu)件，

31、考慮強(qiáng)度折減系數(shù)強(qiáng)度折減系數(shù)后，后，可不考慮彎扭效應(yīng)的影響；可不考慮彎扭效應(yīng)的影響；3.格構(gòu)式截面中的槽形截面分肢，計(jì)算其繞對(duì)稱軸（格構(gòu)式截面中的槽形截面分肢，計(jì)算其繞對(duì)稱軸（y y軸）軸）的穩(wěn)定性時(shí)，不考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，直接用的穩(wěn)定性時(shí)，不考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，直接用y y查穩(wěn)定系數(shù)。查穩(wěn)定系數(shù)。y yy yx xx x實(shí)軸實(shí)軸虛虛軸軸其他注意事項(xiàng)：其他注意事項(xiàng)：鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure第六章第六章 軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件1、按軸心受力計(jì)算強(qiáng)度和連接乘以系數(shù)、按軸心受力計(jì)算強(qiáng)度和連接乘以系數(shù) 0.85；2、按軸心受壓計(jì)算穩(wěn)定

32、性：、按軸心受壓計(jì)算穩(wěn)定性： 等邊角鋼乘以系數(shù)等邊角鋼乘以系數(shù)0.6+0.0015，且不大于，且不大于1.0； 短邊相連的不等邊角鋼乘以系數(shù)短邊相連的不等邊角鋼乘以系數(shù) 0.5+0.0025，且不大，且不大1.0； 長邊相連的不等邊角鋼乘以系數(shù)長邊相連的不等邊角鋼乘以系數(shù) 0.70；3 3、式中、式中 = =l0 0/ /i0 0，計(jì)算長度，計(jì)算長度l0 0取節(jié)點(diǎn)中心距離，取節(jié)點(diǎn)中心距離，i0 0為角鋼的最小回轉(zhuǎn)半徑，為角鋼的最小回轉(zhuǎn)半徑，當(dāng)當(dāng) 2080時(shí)，為提高柱的抗扭剛度，時(shí)，為提高柱的抗扭剛度，防止腹板在運(yùn)輸和施工中發(fā)生過大的變形，應(yīng)設(shè)橫向加勁肋，要防止腹板在運(yùn)輸和施工中發(fā)生過大的變形，

33、應(yīng)設(shè)橫向加勁肋，要求如下：求如下： 橫向加勁肋間距橫向加勁肋間距3h0； 橫向加勁肋的外伸寬度橫向加勁肋的外伸寬度bsh0/30+40 mm； 橫向加勁肋的厚度橫向加勁肋的厚度tsbs/15。xxxxyyyy 90235yf714.0 xy0.621223dmincm8.11910215621.0101600fNAcm67.6906000 xxlicm33.3903000yyli32221600 10199.84N / mm205N / mm0.5914 135.38 10NfA 15026.2701.22600 x0 xxil 15034.9418.3300y0yyilyyyy94.344.

34、20.5916235f由，查附表得xy6.7 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件圖圖6.7.1 格構(gòu)式構(gòu)件格構(gòu)式構(gòu)件綴條綴條 肢件肢件綴板綴板肢件肢件l1 圖圖6.7.2 格構(gòu)式柱的截面型式格構(gòu)式柱的截面型式(b)x xx xy yy y虛軸虛軸虛虛軸軸x xx xy yy y虛軸虛軸虛虛軸軸xyxyxy(a)虛軸虛軸虛軸虛軸虛軸虛軸實(shí)軸實(shí)軸實(shí)軸實(shí)軸柱 腳yyxxx11柱 腳( 實(shí) 軸 )xxy1y( 虛 軸 )( 虛 軸 )y1x( 實(shí) 軸 )y柱 頭柱 身柱 身ll綴 板l = l綴條柱 頭綴條和綴板綴條和綴板一般設(shè)置在分肢翼緣兩側(cè)平面內(nèi)，其作用是將各一般設(shè)置在分肢翼緣兩側(cè)平面內(nèi)，其作用

35、是將各分肢連成整體，使其共同受力，并承受繞虛軸彎分肢連成整體，使其共同受力，并承受繞虛軸彎曲時(shí)產(chǎn)生的剪力。曲時(shí)產(chǎn)生的剪力。綴條用斜桿組成或斜桿與橫桿綴條用斜桿組成或斜桿與橫桿共同組成，它們與共同組成，它們與分肢翼緣組成桁架體系；分肢翼緣組成桁架體系；綴板常用鋼板綴板常用鋼板，與分肢，與分肢翼緣組成剛架體系。翼緣組成剛架體系。格構(gòu)式構(gòu)件截面中，通過分肢腹板的主軸叫實(shí)格構(gòu)式構(gòu)件截面中，通過分肢腹板的主軸叫實(shí)軸，通過分肢綴件的主軸叫虛軸。軸，通過分肢綴件的主軸叫虛軸。盡可能做到等穩(wěn)定性要求。盡可能做到等穩(wěn)定性要求。得。并按相應(yīng)的截面分類查由yyy)2 . 4 . 6( fAN則穩(wěn)定計(jì)算：則穩(wěn)定計(jì)算：

36、y yy yx xx x實(shí)軸實(shí)軸虛虛軸軸對(duì)于常見的格構(gòu)式截面形式，只能產(chǎn)生對(duì)于常見的格構(gòu)式截面形式，只能產(chǎn)生彎曲屈曲彎曲屈曲。1x2xcrAAEcossin2221x222x0 xcossinAA20 xcrE2VV 規(guī)范在設(shè)計(jì)上用換算長細(xì)比規(guī)范在設(shè)計(jì)上用換算長細(xì)比 0 x代替對(duì)代替對(duì)x軸的長細(xì)比軸的長細(xì)比 x來考慮剪來考慮剪切變形對(duì)臨界力的影響。切變形對(duì)臨界力的影響。cossin/2227cossin/221x2x0 x27AA10 20 30 40 50 60 70 80 90 ( (度度) )10080604020027 cossin22的關(guān)系曲線如右圖：與由于)cos(sin221x2

37、22x0 xcossinAA2122112k2x0 x（6.7.5） 1相應(yīng)分肢長細(xì)比相應(yīng)分肢長細(xì)比 1l1/i1k綴板與分肢線剛度比值綴板與分肢線剛度比值k(Ib/c)/(I1/l1) 2(1+2/k)/12=1.0970.905，212x0 x 1分肢對(duì)最小剛度軸的長細(xì)比分肢對(duì)最小剛度軸的長細(xì)比 1l01/i1用式（用式（6.7.5）計(jì)算）計(jì)算 max構(gòu)件兩方向長細(xì)比（對(duì)虛軸取換算長細(xì)比）的較大值；構(gòu)件兩方向長細(xì)比（對(duì)虛軸取換算長細(xì)比）的較大值；max17 .0（6.7.7）405 . 01max1且（6.7.8）當(dāng)當(dāng) max50時(shí)，取時(shí)，取 max=50。 的距離。取相鄰兩綴板邊緣螺栓螺

38、栓連接時(shí)，；，取相鄰綴板間凈距離分肢計(jì)算長度，焊接時(shí)；的長細(xì)比分肢對(duì)最小剛度軸0110111,11lil當(dāng)綴件采用綴條時(shí)，l01取綴條節(jié)點(diǎn)間距 分肢為軋制型鋼一般可以滿足，焊接組合截面應(yīng)驗(yàn)算翼分肢為軋制型鋼一般可以滿足，焊接組合截面應(yīng)驗(yàn)算翼緣和腹板的寬（厚）比。緣和腹板的寬（厚）比。ywfth/235)5 . 025(0y/2351 . 010ftbdzdMV NM 圖圖6.7.3 格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的彎矩和剪力格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件的彎矩和剪力VlyN(a )(b )M = N YV = N d Y(c )d zyYm a xVzNN c o sN曲 線Yy載 力 曲 線初 彎 曲m a xMV

39、 = N sin N簡 化(d )VVm a xVzy0mm極 限 承023585ymaxfAfV（6.7.9）圖圖6.7.4 綴條的內(nèi)力綴條的內(nèi)力式中：式中： V1分配到一個(gè)綴條面上的剪力；分配到一個(gè)綴條面上的剪力； 斜綴條與構(gòu)件軸線的夾角。斜綴條與構(gòu)件軸線的夾角。sin11VNd（5-83） fANtd1綴板與構(gòu)件兩個(gè)分肢組成單跨多層平面剛架體系。綴板與構(gòu)件兩個(gè)分肢組成單跨多層平面剛架體系。式中：式中： l1 綴板中心線間綴板中心線間的距離；的距離； c 肢件軸線間的肢件軸線間的距離。距離。 圖圖6.7.5綴板格構(gòu)構(gòu)件的剪力及受力分綴板格構(gòu)構(gòu)件的剪力及受力分析析l1/2l1/2l1l1/2

40、clVV111b211b1lVM（6.7.11）32ch b mmb640和和ct VMMlwd1MfWb1vb b1.5Vfh t)/( fNAreq設(shè)計(jì)截面時(shí)，當(dāng)軸力設(shè)計(jì)值設(shè)計(jì)截面時(shí)，當(dāng)軸力設(shè)計(jì)值 N 、計(jì)算長度（、計(jì)算長度（l0 x和和l0y）、鋼材）、鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f和截面類型都已知時(shí)，截面選擇分為兩個(gè)步驟：和截面類型都已知時(shí)，截面選擇分為兩個(gè)步驟：首先首先按實(shí)軸穩(wěn)定要求選擇截面兩分肢的尺寸，其次按繞虛軸與實(shí)軸等按實(shí)軸穩(wěn)定要求選擇截面兩分肢的尺寸，其次按繞虛軸與實(shí)軸等穩(wěn)定條件確定分肢間距。穩(wěn)定條件確定分肢間距。假定長細(xì)比假定長細(xì)比 ，一般在，一般在60100范圍內(nèi)，當(dāng)軸力大而

41、計(jì)算長度范圍內(nèi)，當(dāng)軸力大而計(jì)算長度l0y小時(shí)，小時(shí)， 取較小值，反之取較大值。根據(jù)取較小值，反之取較大值。根據(jù) y及鋼號(hào)和截面分類查及鋼號(hào)和截面分類查得得 值，按下式計(jì)算所需的截面面積值，按下式計(jì)算所需的截面面積A。對(duì)于對(duì)于型鋼截面型鋼截面，根據(jù)，根據(jù)A、iy查型鋼表，可選擇分肢型鋼的規(guī)格。查型鋼表，可選擇分肢型鋼的規(guī)格。對(duì)于對(duì)于焊接組合截面焊接組合截面，根據(jù)截面的面積和寬度，根據(jù)截面的面積和寬度b 初選截面尺寸。以上初選截面尺寸。以上要進(jìn)行實(shí)軸穩(wěn)定和剛度驗(yàn)算，必要時(shí)還應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算和板件寬厚要進(jìn)行實(shí)軸穩(wěn)定和剛度驗(yàn)算，必要時(shí)還應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算和板件寬厚比驗(yàn)算。比驗(yàn)算。兩兩分肢翼緣間的凈空應(yīng)分肢翼

42、緣間的凈空應(yīng)大于大于100mm。1x2yx27AA212yxy1x2x0 x27AAy212x0 x ：1xih 格構(gòu)柱的構(gòu)造要求：格構(gòu)柱的構(gòu)造要求：0 x0 x和和y y ；為保證分肢不先于整體失穩(wěn)，應(yīng)滿足：為保證分肢不先于整體失穩(wěn)，應(yīng)滿足：綴條柱的分肢長細(xì)比：綴條柱的分肢長細(xì)比：綴板柱的分肢長細(xì)比：綴板柱的分肢長細(xì)比： yxil ，0maxmax111max7 .0 50,50max5 .040maxmax0maxmax1011 取取時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng)，且且yxil 807.02 .460235yyyy得得，查查附附表表由由f2cm9210215807.010160023fNAcm10606000y

43、yliA245.62=91.24cm2，iy10.5910.6cm，y02.02cm，i12.3cm，I1242.1cm4柱自重：柱自重：g235.819.81.21.36572N825. 02 . 46 .566 .10600yil得得查查附附表表y0yy223ymm/N215mm/N2139124825. 06572101600AgN4 .5397. 624.91276 .562721x2yxAAcm24.1153.4600 x0 xxlixyxyb1128b24x27 2 2.022242.1 45.6212509cm2I xx1250911.7cm91.24IiA0 xxx60051.

44、2811.7li220 xx1x2791.242751.2854.616.97AA32221600 106572210.88N / mm215N / mm0.83591.24 10NgfAy0 x0 xx54.614.20.835235f由，查附表得 15069.56max11122.969.980.756.6939.682.3li N23078235235852151024.91235852ymaxfAfV01122.9636.5cos0.890.707llii1102307816321Nsin2sin45VN21VV 00.60.00150.60.001536.50.65482112016

45、32151.34N/mm0.912348.60.6548215140.78N/mmNAf493 .286 .5622212yxA91.24cm2，iy10.5910.6cm，y02.02cm，i12.3cm，I1242.1cm4柱自重：柱自重：g235.819.81.21.36572Nxyxyb1128bcm2 .1249600 x0 xxli42xcm13579202. 222862.451 .2422I2 .4912.2600 x0 xxilcm2 .1224.9113579xxAIi8 .563 .282 .4922212x0 x824.02 .48 .56235x0 xy0 x得得，查

46、查附附表表由由f2223mm/N215mm/N7 .2131024.91824. 06572101600fAgN 1508 .56max cm653 .283 . 211il cm96.2302. 2228cmm15.97cmbb200396.23232hch取取綴板長度取綴板長度取200mm，綴板的中心距，綴板的中心距 l1l0+200=650+200=850mmmm6cm599.04096.2340bbtct取N23078235235852151024.91235852ymaxfAfVNb14111009.46 .239285023078clVV21VV mmN6111090. 42285

47、0230782lVM2226N/mm215N/mm5 .12262006109 . 4fWM2v24bbb1N/mm125N/mm1 .5162001009. 45 . 15 . 1fthV1、設(shè)計(jì)內(nèi)容：、設(shè)計(jì)內(nèi)容： 2、構(gòu)件類型：（實(shí)腹式、格構(gòu)式）、構(gòu)件類型：（實(shí)腹式、格構(gòu)式） 3、截面設(shè)計(jì)：（等穩(wěn)定性原則；先初選截面，后驗(yàn)算）、截面設(shè)計(jì)：（等穩(wěn)定性原則；先初選截面，后驗(yàn)算） 4、整體穩(wěn)定的概念及柱子曲線的應(yīng)用：（歐拉公式、影響因、整體穩(wěn)定的概念及柱子曲線的應(yīng)用：（歐拉公式、影響因素、截面分類）素、截面分類）5、（板件）局部穩(wěn)定的概念及其寬厚比限值、（板件）局部穩(wěn)定的概念及其寬厚比限值6、格

48、構(gòu)式構(gòu)件單肢穩(wěn)定的概念、格構(gòu)式構(gòu)件單肢穩(wěn)定的概念 軸心受力構(gòu)件小結(jié)軸心受力構(gòu)件小結(jié) 采用限制構(gòu)件截面采用限制構(gòu)件截面板件寬厚比板件寬厚比的辦法來實(shí)現(xiàn)，即限制板的辦法來實(shí)現(xiàn)，即限制板件寬度與厚度之比不要過大，否則臨界應(yīng)力件寬度與厚度之比不要過大，否則臨界應(yīng)力cr很低，會(huì)過早很低，會(huì)過早發(fā)生局部屈曲。發(fā)生局部屈曲。 確定板件寬（高）厚比限值的準(zhǔn)則：確定板件寬（高）厚比限值的準(zhǔn)則： 使構(gòu)件整體屈曲前其板件不發(fā)生局部屈曲，即使構(gòu)件整體屈曲前其板件不發(fā)生局部屈曲，即局部屈曲局部屈曲臨界應(yīng)力臨界應(yīng)力大于或等于大于或等于整體臨界應(yīng)力整體臨界應(yīng)力（或極限應(yīng)力），稱作等（或極限應(yīng)力），稱作等穩(wěn)定性準(zhǔn)則。穩(wěn)定性準(zhǔn)

49、則。 fAN6.1 軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用及截面形式軸心受力構(gòu)件的應(yīng)用及截面形式實(shí)腹式構(gòu)件和格構(gòu)式構(gòu)件實(shí)腹式構(gòu)件和格構(gòu)式構(gòu)件格構(gòu)式構(gòu)件格構(gòu)式構(gòu)件實(shí)軸和虛軸實(shí)軸和虛軸綴條和綴板綴條和綴板軸心受力構(gòu)件軸心受力構(gòu)件軸心受拉構(gòu)件軸心受拉構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件軸心受壓構(gòu)件強(qiáng)度強(qiáng)度 （承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)）剛度剛度 （正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)）強(qiáng)度強(qiáng)度剛度剛度 （正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)）穩(wěn)定穩(wěn)定（承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)）軸心受力構(gòu)件的設(shè)計(jì)軸心受力構(gòu)件的設(shè)計(jì)6.2 6.2 軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度NfA（6.2.1）軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算軸心受力構(gòu)件的強(qiáng)

50、度計(jì)算1. 1. 截面無削弱截面無削弱2. 有孔洞等削弱有孔洞等削弱nNfA（6.2.2）軸心受力構(gòu)件采用螺栓連接時(shí)最危險(xiǎn)凈截面的計(jì)算軸心受力構(gòu)件采用螺栓連接時(shí)最危險(xiǎn)凈截面的計(jì)算軸心受力構(gòu)件的剛度計(jì)算（正常使用極限狀態(tài)）軸心受力構(gòu)件的剛度計(jì)算（正常使用極限狀態(tài)）)(max0maxil（6.2.4）6.3 軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定無缺陷軸心受壓構(gòu)件的屈曲無缺陷軸心受壓構(gòu)件的屈曲1、彈性彎曲屈曲、彈性彎曲屈曲222cr2220EIEIEANll22EEEAN2、彈塑性彎曲屈曲、彈塑性彎曲屈曲22ttcr220E IE ANl22tcrE3、柱子曲線、柱子曲線鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)

51、設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure力學(xué)缺陷對(duì)軸心受壓構(gòu)件彎曲屈曲的影響力學(xué)缺陷對(duì)軸心受壓構(gòu)件彎曲屈曲的影響1 1、殘余應(yīng)力影響下短柱的、殘余應(yīng)力影響下短柱的 曲線曲線殘余應(yīng)力對(duì)短柱應(yīng)力應(yīng)變曲線的影響是：降低了構(gòu)件的比例極限；當(dāng)外殘余應(yīng)力對(duì)短柱應(yīng)力應(yīng)變曲線的影響是：降低了構(gòu)件的比例極限；當(dāng)外荷載引起的應(yīng)力超過比例極限后，殘余應(yīng)力使構(gòu)件的平均應(yīng)力應(yīng)變曲線荷載引起的應(yīng)力超過比例極限后，殘余應(yīng)力使構(gòu)件的平均應(yīng)力應(yīng)變曲線變成非線性關(guān)系，同時(shí)減小了截面的有效面積和有效慣性矩，從而降低了變成非線性關(guān)系，同時(shí)減小了截面的有效面積和有效慣性矩，從而降低了構(gòu)件的穩(wěn)定

52、承載力。構(gòu)件的穩(wěn)定承載力。=N/A=N/A0f fy yf fp prcrcf fy y- -rcrcABC2 2、殘余應(yīng)力對(duì)構(gòu)件穩(wěn)定承載力的影響、殘余應(yīng)力對(duì)構(gòu)件穩(wěn)定承載力的影響IIEIIlEIlEINecreecr 222222 fy0cryf歐拉臨界曲線歐拉臨界曲線crxcrxcrycryE E僅考慮殘余應(yīng)力僅考慮殘余應(yīng)力的柱子曲線的柱子曲線 p構(gòu)件幾何缺陷對(duì)軸心受壓構(gòu)件彎曲屈曲影響構(gòu)件幾何缺陷對(duì)軸心受壓構(gòu)件彎曲屈曲影響1 1、構(gòu)件初彎曲（初撓度）的影響、構(gòu)件初彎曲（初撓度）的影響0.50v0 0=3mm=3mm1.0Ym/v0 0=1mm=1mmv0 0=0=0ENNABBA有初彎曲的軸

53、心受壓構(gòu)件的荷載撓度曲線如圖，具有以下特點(diǎn)：有初彎曲的軸心受壓構(gòu)件的荷載撓度曲線如圖，具有以下特點(diǎn)： y和和Y與與 0 0成正比，隨成正比，隨N N的增大而加速增大；的增大而加速增大； 初彎曲的存在使初彎曲的存在使壓桿承載力低于歐拉臨界力壓桿承載力低于歐拉臨界力NE；當(dāng)；當(dāng)y趨于無窮時(shí)，趨于無窮時(shí)，N趨于趨于NE fyfy0歐拉臨界曲線歐拉臨界曲線對(duì)對(duì)x x軸軸僅考慮初彎曲的柱子曲線僅考慮初彎曲的柱子曲線對(duì)對(duì)y y軸軸x xx xy yy y01000l crcr鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure6.4 實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的整體

54、穩(wěn)定實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定a、b、c、d四條柱子曲線四條柱子曲線實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定計(jì)算公式實(shí)際軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定計(jì)算公式y(tǒng)crcrRyRfNfAfNfA即：軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定計(jì)算的構(gòu)件長細(xì)比軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定計(jì)算的構(gòu)件長細(xì)比1、截面為雙軸對(duì)稱或極對(duì)稱構(gòu)件截面為雙軸對(duì)稱或極對(duì)稱構(gòu)件2 2、截面為單軸對(duì)稱構(gòu)件、截面為單軸對(duì)稱構(gòu)件3、單角鋼截面和雙角鋼組合單角鋼截面和雙角鋼組合T T形截面可采取簡化計(jì)算形截面可采取簡化計(jì)算4、單軸對(duì)稱的軸心受壓構(gòu)件在繞非對(duì)稱軸以外的任意軸失單軸對(duì)稱的軸心受壓構(gòu)件在繞非對(duì)稱軸以外的任意軸失穩(wěn)時(shí)，應(yīng)按彎扭屈曲計(jì)算其穩(wěn)定性。穩(wěn)時(shí)，應(yīng)按彎扭屈曲計(jì)算其穩(wěn)定

55、性。6.5 軸心受壓實(shí)腹構(gòu)件的局部穩(wěn)定軸心受壓實(shí)腹構(gòu)件的局部穩(wěn)定1 均勻受壓板件的屈曲均勻受壓板件的屈曲22crcr212(1)NEtktb（4.5.8）22cr212(1)kEtb （6.5.1）板在彈性階段的臨界應(yīng)力表達(dá)式為：板在彈性階段的臨界應(yīng)力表達(dá)式為：考慮塑性發(fā)展的臨界應(yīng)力表達(dá)式：考慮塑性發(fā)展的臨界應(yīng)力表達(dá)式：2 軸心受壓構(gòu)件局部穩(wěn)定的計(jì)算方法軸心受壓構(gòu)件局部穩(wěn)定的計(jì)算方法實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的板件應(yīng)滿足實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的板件應(yīng)滿足yfcr我國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范用限制板件寬厚比的方法來實(shí)現(xiàn)局部穩(wěn)定的設(shè)我國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范用限制板件寬厚比的方法來實(shí)現(xiàn)局部穩(wěn)定的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。計(jì)準(zhǔn)則。(100.1

56、) 235/ybft翼緣翼緣ywfth/235)5 . 025(0腹板腹板工字形截面工字形截面1 截面設(shè)計(jì)原則截面設(shè)計(jì)原則等穩(wěn)定性原則等穩(wěn)定性原則寬肢薄壁寬肢薄壁6.6 實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)制造省工制造省工連接方便連接方便2. 截面選擇截面選擇NAf（2）求截面兩個(gè)主軸方向所需的回轉(zhuǎn)半徑求截面兩個(gè)主軸方向所需的回轉(zhuǎn)半徑0yyli 0 xxli （1）確定所需的截面面積。確定所需的截面面積。假定長細(xì)比假定長細(xì)比 根據(jù)根據(jù) 及截面分類查及截面分類查得得 值，按下式計(jì)算所需的截面面積值，按下式計(jì)算所需的截面面積A。對(duì)于對(duì)于型鋼截面型鋼截面，根據(jù)，根據(jù)A、ix、iy查型鋼表，可選擇型鋼的型號(hào)（附查型鋼表，可選擇型鋼的型號(hào)（附錄錄8 8）。對(duì)于）。對(duì)于焊接組合截面焊接組合截面，根據(jù)截面的回轉(zhuǎn)半徑求截面輪廓尺寸，根據(jù)截面的回轉(zhuǎn)半徑求截面輪廓尺寸，即求高度即求高度h和寬度和寬度b 。（查。（查P394P394附錄附錄5 5）12;yxiihb（3 3）確定截