鋼結構基本原理(1構件穩(wěn)定07)課件

1、 單個構件的承載能力穩(wěn)定性穩(wěn)定問題的一般特點軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性實腹式柱和格構式柱的截面選擇計算受彎構件的彎扭失穩(wěn)壓彎構件的平面內(nèi)和平面外穩(wěn)定性擇計算局部穩(wěn)定1穩(wěn)定問題的一般特點 一、穩(wěn)定的分類分支點失穩(wěn)實例：鋼卷尺、工字形截面懸臂梁1、按失穩(wěn)前后位形分類：2 穩(wěn)定問題的一般特點 在臨界力狀態(tài)時，結構從初始的平衡位形突變到另一個平衡位形，表現(xiàn)出平衡位形的分岔現(xiàn)象。穩(wěn)定平衡：壓力較小不穩(wěn)定平衡：壓力達到臨界值PE時直線狀平衡位形曲線狀平衡位形又可以稱為平衡體形失穩(wěn)，表現(xiàn)為平衡體形的改變，從一種平衡體形過度到另一種平衡體形。應力遠未達到強度值，并且在該平衡體形下再進一步發(fā)展成為極值點失穩(wěn)。實例

2、：軸心受壓構件的平衡分支點失穩(wěn)的特點：3穩(wěn)定問題的一般特點樓板的側向約束作用使梁不能產(chǎn)生分岔失穩(wěn)4 穩(wěn)定問題的一般特點樓板的側向約束作用使梁不能產(chǎn)生分岔失穩(wěn)5 穩(wěn)定問題的一般特點維護結構與承重結構之間的相互約束作用對構件的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。6 穩(wěn)定問題的一般特點極值點失穩(wěn)特點：沒有平衡位形的分岔，臨界狀態(tài)表現(xiàn)為結構不能再承受荷載增量。塑性材料的偏心受壓構件，在經(jīng)歷足夠的塑性發(fā)展過程后，出現(xiàn)塑性鉸而使變形迅速增加，最終喪失承載能力。平衡體形沒有發(fā)生變化的原因是構件可能正處于穩(wěn)定體形或者受到約束而只能產(chǎn)生一種體形的變形。在這種狀態(tài)下，構件部分區(qū)域出現(xiàn)屈服而使構件有效承載面積減小，構件的承載能力可以繼

3、續(xù)增加，直至出現(xiàn)塑性鉸，構件由結構轉變成為機構而導致失穩(wěn)。塑性區(qū)塑性鉸機構結構7 穩(wěn)定問題的一般特點2、依屈曲后性能分為三類： 穩(wěn)定分岔屈曲：特點：分岔屈曲后，結構還可以承受荷載增量。極限荷載高于臨界荷載。構件：軸心壓桿和中面受壓的平板具有這種特征。軸心壓桿，尤其是平板具有相當可觀的屈曲后強度可資利用。缺陷使使結構不再呈現(xiàn)分岔失穩(wěn)形式，但屈曲后的極限荷載仍高于臨界荷載。臨界點8 穩(wěn)定問題的一般特點 不穩(wěn)定分岔屈曲：特點：分岔屈曲后，結構只能在比臨界荷載低的荷載下才能維持平衡體形。構件：承受軸向荷載的圓柱殼，承受均勻外壓的球殼都具有這種特征，以及長細比不大的圓管壓桿、薄壁方管壓桿。缺陷使極限荷載

4、大幅跌落9 穩(wěn)定問題的一般特點 躍越屈曲：特點：結構以大幅度的變形從一個平衡體形跳到另一個平衡體形。構件：鉸接坦拱、油罐的扁球殼頂蓋具有這種特征。10 穩(wěn)定問題的一般特點二、一階和二階分析考慮微小撓度的影響不能進行穩(wěn)定性分析構件失穩(wěn)，得構件歐拉臨界荷載此時不考慮微小撓度的影響圖11 穩(wěn)定問題的一般特點這個事實表明，在達到臨界荷載時，構件的剛度退化為零，從而無法保持穩(wěn)定平衡。失穩(wěn)的過程本質(zhì)是壓力使構件彎曲剛度減小，直到消失的過程。當 時，二階位移由知：臨界荷載是由構件整體所決定的，因此，失穩(wěn)是構件的整體行為，它的性質(zhì)與個別截面強度破壞完全不同。4、同理，結構的穩(wěn)定性也是由整個結構的整體性能所決定

5、。1、二階分析不僅考慮到橫向荷載的作用，而且還考慮到軸向壓力的影響。結論：2、3、5、內(nèi)力與變形之間不存在線性關系，所以迭加原理在穩(wěn)定分析中不適用12穩(wěn)定問題的一般特點三、穩(wěn)定極限承載能力影響穩(wěn)定承載能力 的因素：幾何缺陷力學缺陷1、影響穩(wěn)定承載能力 的因素：初始應力力學參數(shù)(彈性模量、屈服極限)的不均勻性初始彎曲初始偏心板件的初始不平整度初始應力中的殘余應力對穩(wěn)定承載能力的影響最大。它的存在使得構件截面的某一部分提前進入屈服，從而導致該區(qū)域的剛度提前消失，造成了穩(wěn)定承載能力的降低。穩(wěn)定承載能力計算：考慮幾何缺陷和力學缺陷的幾何非線性問題。只能通過數(shù)值計算才能夠解決。13 穩(wěn)定問題的一般特點2

6、、穩(wěn)定承載能力的簡化計算方法(1) 切線模量理論在非彈性階段，取應力-應變曲線上相應應力點的切線斜率 代替線彈性模量 。應力-應變關系曲線圖4-4所示軸心壓桿的非彈性臨界力為：14 穩(wěn)定問題的一般特點(2) 折算模量理論(雙模量理論)荷載達到臨界值后桿件即行彎曲，將導致截面上一部分加壓，而另外一部分減壓。減壓區(qū)應當采用彈性模量 ，整個截面的非彈性狀態(tài)以折算模量 反映。圖4-4所示軸心壓桿的非彈性臨界力為：式中：分別是截面的加壓區(qū)和減壓區(qū)對中性軸的慣性矩。15穩(wěn)定問題的一般特點四、 穩(wěn)定問題的多樣性、整體性和相關性1、穩(wěn)定問題的多樣性-受力構件可以有不同的失穩(wěn)形式 軸心受壓構件失穩(wěn)形式彎曲屈曲扭

7、轉屈曲彎扭屈曲 受彎構件的失穩(wěn)形式 彎扭屈曲 壓彎構件的失穩(wěn)形式 彎曲平面內(nèi)、外的屈曲 各種構件中受壓板件以及節(jié)點板的局部穩(wěn)定16穩(wěn)定問題的一般特點型鋼的穩(wěn)定性：整體穩(wěn)定性。組合截面構件的穩(wěn)定性整體穩(wěn)定性板件的局部穩(wěn)定性格構式構件的穩(wěn)定性整體穩(wěn)定性分肢的局部穩(wěn)定性不同截面形式的構件的穩(wěn)定性所涉及的內(nèi)容分肢板件的局部穩(wěn)定性（限分肢為組合截面構件）17 穩(wěn)定問題的一般特點2、穩(wěn)定問題的整體性-構件組成的單元作為整體喪失穩(wěn)定 結構中相連構件之間的相互約束作用對構件的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。18穩(wěn)定問題的一般特點19穩(wěn)定問題的一般特點20穩(wěn)定問題的一般特點 維護結構與承重結構之間的相互約束作用對構件的穩(wěn)定性產(chǎn)

8、生影響。21 穩(wěn)定問題的一般特點3、穩(wěn)定問題的相關性-不同的失穩(wěn)形式耦合在一起 不同失穩(wěn)模式的耦合作用。單軸對稱截面的軸心受壓構件在其對稱面外失穩(wěn)時，總表現(xiàn)為彎曲和扭轉的相關屈曲。 局部屈曲與整體屈曲中的相關性格構式受壓構件存在局部和整體穩(wěn)定的相關性。組成構件的板件之間發(fā)生局部屈曲時的相互約束。局部屈曲對構件整體穩(wěn)定的臨界力產(chǎn)生影響。22軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性1、軸心受壓構件的截面組成形式及穩(wěn)定性所涉及的內(nèi)容:型鋼的穩(wěn)定性：整體穩(wěn)定性。組合截面構件的穩(wěn)定性整體穩(wěn)定性板件的局部穩(wěn)定性格構式構件的穩(wěn)定性：整體穩(wěn)定性分肢的局部穩(wěn)定性分肢板件的局部穩(wěn)定性（限分肢為組合截面構件）概述23 軸心受壓構件

9、的整體穩(wěn)定性2、影響軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性的主要因素是：截面的縱向殘余應力構件的初彎曲荷載作用點的初偏心構件的端部約束條件以上四種因素將對軸心受壓構件的抗彎、抗扭能力產(chǎn)生影響。24軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性縱向殘余應力的影響1、殘余應力的分布鋼材焊接后、型鋼軋制后、鋼板切割后、構件經(jīng)冷校正后產(chǎn)生塑性變形。 其中前三種殘余應力的主要原因是構件不同部位冷卻不均勻而產(chǎn)生的。H形截面冷卻不均勻翼緣板冷卻不均勻翼緣板縱向殘余應力分布規(guī)律25 軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性26軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性殘余應力使構件的剛度降低，對壓桿的承載能力有不利影響，并且殘余應力的分布情況不同，影響的程度不同。2、殘余應力對

10、軸心受壓短柱的影響模型：長細比不大于10的短直柱的翼緣板殘余應力按三角形分布，且最大拉、壓應力的峰值相等。假設：荷載：軸向壓力N翼緣板的材料為理想彈塑性體。殘余應力有平行于桿軸線方向的縱向殘余應力和垂直于桿軸方向的橫向殘余應力兩種。橫向殘余應力的絕對值很小，而且對桿件承載力的影響甚微，故通常只考慮縱向殘余應力。27軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性加載：當截面的平均壓應力截面的應力-應變變化呈線性關系。彈性模量為常數(shù)E。kbp當截面平均壓應力截面的外側首先開始屈服，并逐漸向內(nèi)擴展，屈服區(qū)的承載不再增加。軸向壓力的增量dN由仍處于彈性狀態(tài)的kb段面積Ae承擔。28 軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性無殘余應力的翼緣

11、屈服時，外力產(chǎn)生的平均應力如果翼緣端部的殘余應力那么，當外力所產(chǎn)生的壓應力即：隨著外力的不斷增加，屈服區(qū)域不斷擴大，直至整個截面完全屈服。比較：翼緣端部就開始進入屈服。結論：殘余應力使柱段提前進入彈塑性受力狀態(tài)，必將降低軸心柱的承載能力。29軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性kb有殘余應力時，不僅柱子的承載能力降低了，而且柱子的抗彎剛度也降低了，對于兩端鉸支的等截面軸心受壓柱，當截面的平均臨界應力 ，柱外側首先屈服并產(chǎn)生塑性變形而提前退出工作。此時如果柱子發(fā)生微小彎曲，那么只能由截面的kb段的彈性區(qū)來抵抗彎矩，該區(qū)域的抗彎剛度應為 ，也就是說： 兩端鉸支的等截面軸心受壓柱的臨界力公式：兩端鉸支的等截面軸

12、心受壓柱的臨界應力公式：3、殘余應力對兩端鉸支軸心受壓柱的影響臨界力與臨界應力的計算截面受力分析彈性區(qū)的截面慣性矩(或有效慣性矩)全截面的慣性矩抗彎能力被削弱。30軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性對 y-y軸屈曲時，對 x-x軸屈曲時，所以殘余應力對弱軸的影響比對強軸的影響強得多，因為遠離弱軸的部分正好是翼緣殘余壓應力的部分，這部分屈服后對截面抗彎剛度的影響最為嚴重。(4-10)(4-11)由于k是未知量，根據(jù)截面力的平衡條件再建立一個截面平均應力的計算公式。31軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性(4-12) 聯(lián)合求解（4-10）和（4-12）或（4-11）和（4-12）就可以求得與長細比或相對或應的此時殘余應

13、力對挺直軸心受壓柱的影響最大， 降低了31.2%，而 只降低23.4%無殘余應力影響的曲線根據(jù)結果繪制曲線32 軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性 構件初彎曲整體穩(wěn)定性的影響1、典型彈性初彎曲構件的軸壓-撓度曲線初彎曲函數(shù)式中中點最大撓度撓曲線微分方程撓曲線函數(shù)解稱為撓度放大系數(shù)式中材料符合彈性假設33軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性軸壓-中央截面撓度曲線特點：具有初彎曲的壓桿，一經(jīng)加載就產(chǎn)生撓度的增加，而總撓度v不是隨著壓力N按比例增加的，開始撓度增加慢，隨后增加較快，當壓力N接近NE時，中點撓度v趨于無限大。這與理想直桿只有當 N = NE 時才發(fā)生撓曲不同。壓桿的初撓度 v0 值愈大，在相同壓力N情況下，

14、桿的撓度愈大。初彎曲即使很小，軸心壓桿的承載力總是低于歐拉臨界力。所以歐拉臨界力是彈性壓桿承載力的上限。問題：實際壓桿并非無限彈性體，只要撓度增大到一定程度，桿件中央截面在軸心力N和彎矩Nv共同作用下邊緣開始屈服，隨后截面塑性區(qū)不斷擴大，桿件進入彈塑性階段，致使壓力還未達到 NE 之前就喪失承載能力。實際壓桿曲線屈服點實際壓桿曲線臨界點圖4-11 具有初彎曲壓桿的壓力撓度曲線m34軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性2、 典型彈塑性初彎曲構件的軸壓-撓度曲線W受壓最大纖維毛截面抵抗矩初彎曲率，歐拉臨界應力柏利公式(Perry)如果取，則式中截面核心距，回轉半徑桿件長細比可以得到 關系曲線屈服條件屈服應力解

15、35 軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性僅考慮初彎曲時的柱子曲線對各種截面及其對應軸，i/值各不相同，根據(jù)柏利公式確定相應的 曲線可以判定：i/值愈大，則截面邊緣纖維愈早屈服，初彎曲的不利影響愈大。構件的長細比 愈大， 愈小，初彎曲的不利影響愈大。對于同一個截面，初彎曲對弱軸的不利影響較大。曲線特點36軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性 構件初偏心對軸心受壓構件整體穩(wěn)定性的影響基本假設：彈性工作狀態(tài)撓曲線微分方程(4-20)撓曲線方程(4-21)壓桿中央最大撓度(4-22)37 軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性軸壓-中點撓度曲線特點 壓力-撓度曲線與初彎曲壓桿的特點相同，只是曲線的起始點位置不同，可以認為，初偏心影響與初

16、彎曲影響類似，但影響的程度卻有差別。初彎曲對中等長細比桿件的不利影響較大；初偏心的數(shù)值通常較小，除了對短桿有較明顯的影響外，桿件愈長影響愈小。彈塑性階段的壓力-撓度曲線38軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性桿端約束對軸心受壓構件整體穩(wěn)定性的影響一、工程中實際壓桿向兩端鉸支桿的簡化根據(jù)實際壓桿兩端的約束條件用等效計算長度代替實際壓桿的幾何長度，即取從而將工程實際中的壓桿簡化成為向兩端鉸支桿。相應的桿件臨界力為：具有不同理想約束條件的壓桿的計算長度系數(shù)列于表4-3中，考慮到實際與理想之間存在的差別，該表還給出了計算長度系數(shù)建議值實際壓桿的計算長度系數(shù)39 軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性結構中的壓桿的長度系數(shù)的取用

17、將在具體結構設計問題中專門討論。如節(jié)點剛接的桁架中的壓桿的計算長度系數(shù)將在教材-第5章中論述。二、結構中壓桿的簡化40 軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性 軸心受壓構件整體穩(wěn)定計算（彎曲屈曲）在軸壓力小于臨界力時，桿件保持穩(wěn)定的直線平衡狀態(tài)，只有軸壓力達到臨界力時，桿件才發(fā)生屈曲并產(chǎn)生撓度，并且能夠繼續(xù)承受荷載，都屬于分岔屈曲。軸壓力-撓度曲線為圖中的曲線1和2。一、理想壓桿的彈性、彈塑性彎曲屈曲的特點：二、實際壓桿的彈塑性彎曲屈曲的特點：存在幾何缺陷（初彎曲、初偏心）和殘余應力一經(jīng)壓力就產(chǎn)生撓度，軸壓力-撓度曲線為圖中的曲線3。圖中A點表示壓桿跨中截面邊緣屈服，然后壓桿進入彈塑性發(fā)展階段，軸壓力還可以

18、繼續(xù)增加，但撓度增加更快，到達C點后，壓桿的抵抗能力小于外力作用，不能維持穩(wěn)定平衡。C點的壓力 Nu 才是實際壓桿的真正的極限承載力。其彎曲失穩(wěn)屬于極值點失穩(wěn)問題。 crtuC41軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性三、軸心受壓柱的實際承載力不同于理想直桿的分岔屈曲，也不同于以截面邊緣纖維屈服為準則的壓桿穩(wěn)定計算，以極限承載力Nu為準則的“最大強度準則”。 影響柱子承載力的不利因素考慮初彎曲和殘余應力兩個主要不利因素的組合，初偏心不必考慮。 柱子的穩(wěn)定系數(shù)曲線示例軸心受壓構件的穩(wěn)定系數(shù) 穩(wěn)定系數(shù)的概念按照最大強度準則，繪制出工字形截面軸心受壓柱穩(wěn)定系數(shù)與正則化長細比之間的關系曲線，即軸心受壓柱承載力曲線其

19、中初彎曲42 軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性 列入規(guī)范的軸心受壓構件的穩(wěn)定系數(shù) 柱子曲線 穩(wěn)定系數(shù)各種類型截面的軸心受壓構件的穩(wěn)定系數(shù)見附表17。43 軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性 軸心受壓構件穩(wěn)定系數(shù)計算公式以b類截面為例，當 時當 時等效缺陷，綜合考慮了殘余應力和初彎曲對軸心壓桿的影響。44軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性式中N軸心受壓構件的壓力設計值；A構件的毛橫截面面積； 軸心受壓構件的穩(wěn)定系數(shù)，見附表17；f 鋼材的抗壓強度設計值，見附表11。 軸心受壓構件的整體穩(wěn)定計算45實腹式柱和格構式柱的截面選擇計算實腹式柱的截面一、實腹式軸心壓桿的截面形式熱軋型鋼截面冷彎薄壁型鋼截面截面形式46實腹式柱和格構

20、式柱的截面選擇計算取用原則經(jīng)濟：一般要選用壁薄而寬敞的截面。有較大的回轉半徑，長細比小，使構件具有較大的承載能力。等穩(wěn)定性：要使構件在兩個方向的穩(wěn)定系數(shù)接近相同。即 。不同類型截面構件的適用性 單角鋼截面適用于塔架、桅桿結構和起重機臂桿，輕便柿架也可用單角鋼作成。雙角鋼便于在不同情況下組成接近于等穩(wěn)定的壓桿截面，常用于由節(jié)點板連接桿件的平面桁架。 熱軋普通工字鋼雖然有制造省工的優(yōu)點，但因為兩個主軸方向的回轉半徑差別較大，而且腹板又較厚，很不經(jīng)濟。因此，很少用于單根壓桿。軋制H型鋼 的寬度與高度相同的截面對強軸的回轉半徑約為弱軸回轉半徑的二倍，對于在中點有側向支撐的獨立支柱最為適宜。 47實腹式

21、柱和格構式柱的截面選擇計算方管或由鋼板焊成的箱形截面，因其承載能力和剛度都較大，雖然和其他構件連接構造相對復雜些，但可用作輕型或高大的承重支柱。 在輕型鋼結構中，可以靈活地應用各種冷彎薄壁型鋼截面組成的壓桿，從而獲得經(jīng)濟效果。冷彎薄壁方管是輕鋼屋架中常用的一種截面形式。 焊接工字形截面可以利用自動焊作成一系列定型尺寸的截面，其腹板按局部穩(wěn)定的要求可作得很薄以節(jié)省鋼材，應用十分廣泛。為使翼緣與腹板便于焊接，截面的高度和寬度作得大致相同。工字形截面的回轉半徑與截面輪廓尺寸的近似關系是， 。所以，只有兩個主軸方向的計算長度相差一倍時，才有可能達到等穩(wěn)定的要求。 48小結：實腹式軸心受壓構件整體穩(wěn)定的

22、計算對于具有截面削弱的構件，在滿足 之后，還需驗算軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性49 注： 構件長細比的確定：（1）截面為雙軸對稱構件：（2）截面為單軸對稱的構件：截面剪心和形心不重合的構件，沿形心縱軸受壓時必須考慮繞對稱軸（y軸）發(fā)生彎扭屈曲的可能性。構件繞非對稱軸（x軸）仍然發(fā)生彎曲屈曲。4.2 軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性第4章 單個構件的承載力-穩(wěn)定性50把按彈性穩(wěn)定理論算得的彎扭屈曲臨界力換算成為長細比較大的彎曲屈曲桿件，再按換算長細比從規(guī)范中查得相應的穩(wěn)定系數(shù)。軸壓彎扭屈曲的實用計算方法是： 軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性51 軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性52 軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性53b1b2b2

23、 軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性542b2btt 軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性第4章 單個構件的承載力-穩(wěn)定性55200020002000軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性第4章 單個構件的承載力-穩(wěn)定性56軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性第4章 單個構件的承載力-穩(wěn)定性574.2 軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性第4章 單個構件的承載力-穩(wěn)定性5860004601650022 軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性第4章 單個構件的承載力-穩(wěn)定性5960004601650022 軸心受壓構件的整體穩(wěn)定性第4章 單個構件的承載力-穩(wěn)定性60計算回轉半徑 實腹式柱和格構式柱的截面選擇計算二、實腹式軸心壓桿的計算步驟 初選截面假定桿的長細比由表4

24、-4確定截面分類計算截面面積從附表17查出相應的穩(wěn)定系數(shù)荷載小于1500kN，計算長度為5-6m的壓桿，可假定=80100；荷載為30003500kN的壓桿，可假定=6070 。已知鋼材的標號 f，壓力設計值 N，計算長度 截面形式以后，可按照下列步驟設計截面尺寸 。61實腹式柱和格構式柱的截面選擇計算選擇型鋼？YN截面各部分的尺寸應滿足等穩(wěn)定條件、板件穩(wěn)定等要求，也可以參考已有的設計資料確定。 查型鋼表，選擇滿足面積和回轉半徑要求的型鋼注意慣性軸的對應關系由附表4-14中截面回轉半徑與截面輪廓尺寸的關系確定截面的高度h和寬度b。根據(jù)等穩(wěn)定條件、板件局部穩(wěn)定條件確定截面各部分尺寸。下一頁驗算6

25、2 實腹式柱和格構式柱的截面選擇計算截面強度校核截面特性計算 ？截面有削弱？YYYN調(diào)整截面尺寸NN檢驗長細比是否滿足構造要求NY規(guī)范規(guī)定對柱和主要壓桿，其容許長細比為 =150，對次要構件如支撐等則取=200 。遇到內(nèi)力很小的壓桿，截面尺寸應該用容許長細比來確定，使它具有足夠大的回轉半徑以滿足剛度要求。 根據(jù)截面分類查表得 取截面特性63實腹式柱和格構式柱的截面選擇計算二、格構式軸心壓桿的截面形式-型鋼截面的組合實軸與虛軸 單肢與綴材綴條與綴板綴條式與綴板式實軸-長細比 虛軸-換算長細比64 實腹式柱和格構式柱的截面選擇計算格構式軸心壓桿的組成肢件：槽鋼、工字鋼和H型鋼組成。綴材：有綴條和綴

26、板之分。 綴條由斜桿組成，也可以由斜桿和橫桿共同組成。 綴板由鋼板組成。長度較大而受力不大的壓桿強大的柱子截面實軸、虛軸：65實腹式柱和格構式柱的截面選擇計算格構式軸心壓桿組成l1l1l166塔吊的格構式柱67 實腹式柱和格構式柱的截面選擇計算剪切變形對虛軸穩(wěn)定性的影響繞實軸 y-y 失穩(wěn)時，剪力由型鋼的腹板承擔，剪切變形可以忽略。繞實軸的穩(wěn)定性計算與實腹式受壓構件完全相同。繞實軸 x-x 失穩(wěn)時，剪力由較弱的綴材承擔，產(chǎn)生的剪切變形較大,不可以忽略，與實腹相比柔度較大。需要對構件繞虛軸的柔度-即長細比加以修正。格構式受壓構件的失穩(wěn)特點。雙肢格構式構件對虛軸的換算長細比綴條構件：綴板構件：整個

27、構件對虛軸的長細比；整個構件的橫截面的毛面積；構件截面中垂直于 x 軸各斜綴條的毛截面面積和；單肢對平行于虛軸的形心軸1-1的長細比；單肢橫截面的毛面積整個構件對虛軸的慣性矩；單肢對平行于虛軸的形心軸1-1的慣矩；68 實腹式柱和格構式柱的截面選擇計算格構式柱的截面設計初選綴條的截面尺寸A1x或單肢的長細比1按照實腹柱截面設計方法，根據(jù)格構柱繞實軸的穩(wěn)定條件，確定肢件截面的尺寸根據(jù)等穩(wěn)定條件，確定截面對虛軸的長細比綴板綴條根據(jù)設計結果，驗算繞實軸的穩(wěn)定性和剛度。69繞虛軸的回轉半徑由附錄5中-截面回轉半徑與截面輪廓尺寸的關系 ，確定單肢之間的距離Z1注意慣性軸的對應關系，x軸為虛軸。根據(jù)設計結

28、果，驗算繞虛軸的穩(wěn)定性和剛度。根據(jù)換算長細比求穩(wěn)定系數(shù)綴條構件：綴板構件：下一頁70肢件的局部穩(wěn)定驗算對于綴板式構件：對于綴條式構件：組合截面肢件的板件局部穩(wěn)定驗算71實腹式柱和格構式柱的截面選擇計算綴材設計綴條設計 斜綴條計算模型及內(nèi)力綴條按軸心受壓桿設計格構式柱繞虛軸微彎時任意截面產(chǎn)生的力；分配到每個綴材面上的力；承受剪力 Vb 的斜綴數(shù)；軸力為綴條夾角，在3060之間取用。并且使綴條間距滿足構造要求72斜綴條強度校核單個斜綴條的截積；材料強度設計值折減數(shù)，對于等邊角鋼對于短邊相連的不等邊角鋼，但不大于1.0，但不大于1.0對于長邊相連的不等邊角鋼對于中間無連系的單角鋼綴條，取由角鋼截面的

29、最小回轉半徑確定的長細比；對于中間有聯(lián)系的單角鋼綴條，取由與角鋼邊平行或與其垂直的軸的長細比。綴條的長細比的取用：如果強度不滿足，則調(diào)整 Ar ，滿足強度條件后，重新確定分肢間距。橫綴條截面設計與斜綴條截面相同，也可按容許長細比確定，取較小的截面。73綴板式格構柱可看作多層框架，柱肢是框架柱，綴板是橫梁。(2) 綴板的設計第4章 單個構件的承載力-穩(wěn)定性74綴板設計確定綴板之間的凈距離l1綴板尺寸的確定規(guī)范規(guī)定在構件同一截面處綴板的線剛度之和不得小于柱分肢的線剛度的6倍。綴板厚度綴板寬度肢距；綴板軸線之間的距離 l75400020002000第4章 單個構件的承載力-穩(wěn)定性76第4章 單個構件

30、的承載力-穩(wěn)定性77第4章 單個構件的承載力-穩(wěn)定性78第4章 單個構件的承載力-穩(wěn)定性79第4章 單個構件的承載力-穩(wěn)定性80L454第4章 單個構件的承載力-穩(wěn)定性81864第4章 單個構件的承載力-穩(wěn)定性82864第4章 單個構件的承載力-穩(wěn)定性83864第4章 單個構件的承載力-穩(wěn)定性84864焊縫計算截面第4章 單個構件的承載力-穩(wěn)定性85實腹式柱和格構式柱的截面選擇小結1、型鋼截面假定 求 求A 求i 選截面2、組合截面 假定 求 求A 求ix , iy 定b,h 定出截面3、格構式截面 型鋼截面的組合 （1）對實軸-定兩肢截面型鋼截面假定x 求 求A 求i 選截面 （2）對虛軸-

31、定兩肢間距 利用oy = x 求y 求 iy 定兩肢間距86實腹式軸心壓桿（柱）的設計1 截面選擇2截面驗算a、 強度驗算 若截面沒有削弱，強度不必驗算b、 整體穩(wěn)定 c、 局部穩(wěn)定 翼緣寬厚比 腹板的高厚比d、 剛度87格構式軸心壓桿（柱）的設計1 截面選擇2 截面驗算a、 強度驗算 若截面沒有削弱，強度不必驗算b、整體穩(wěn)定 注意：繞實軸 繞虛軸-用換算長細比 綴條式 綴板式88格構式軸心壓桿（柱）的設計和計算c、單肢穩(wěn)定 單肢長細比1的控制 綴條式 0.7 max 綴板式 0.5max (2540之間)d、剛度 3綴材設計 繞虛軸彎曲-因變形產(chǎn)生剪力： 由 綴材承受。 計算方法： 綴條式-

32、按軸壓桿算-角鋼與單肢連接焊縫計算 綴板式-構造定尺寸-綴板與單肢連接焊縫計算 綴板尺寸：寬=2/3肢間距，厚=1/40肢間距 且綴板線剛度6倍的分肢線剛度89梁的整體穩(wěn)定整體失穩(wěn)現(xiàn)象：側向彎曲 扭轉 喪失承載力問題引出：1.荷載作用位置P作用在上翼緣和下翼緣 2.加側向支點可限制彎扭屈曲保證整體穩(wěn)定90梁的整體穩(wěn)定梁整體失穩(wěn)的現(xiàn)象： 側向彎曲，伴隨扭轉出平面的彎扭屈曲91梁的整體穩(wěn)定整體穩(wěn)定公式的引入臨界彎矩的計算 臨界應力 穩(wěn)定系數(shù)92梁的整體穩(wěn)定 -計算公式主要問題定 b93梁的整體穩(wěn)定穩(wěn)定系數(shù)b的確定方法1.單軸對稱組合工字形截面簡支梁 公式： b等效彎矩系數(shù)b截面不對稱影響系數(shù)問題引

33、出：加強受壓翼緣和受拉翼緣哪個有利? 通過截面不對稱影響系數(shù)去分析94梁的整體穩(wěn)定2.軋制普通工字鋼簡支梁 由荷載情況（集中、均布，作用位置）、自由長度、型號查表得穩(wěn)定系數(shù)3.熱軋槽鋼簡支梁 計算公式：4.雙軸對稱工字形截面懸臂梁 公式同1 b等效彎矩系數(shù)取值不同（見規(guī)范表） 以上1、2、3、4得出的b0.6時應將b用b代替。5.近似計算公式 此項主要用于壓彎構件平面外的穩(wěn)定計算中95穩(wěn)定公式964.4 受彎構件的彎扭失穩(wěn)第4章 單個構件的承載力-穩(wěn)定性 影響梁整體穩(wěn)定承載力的因素1. 荷載的類型2. 荷載作用位置3. 梁的截面形式4. 梁受壓翼緣側向支承點間的距離5. 端部支承條件6.鋼材強度問題：提高梁整體穩(wěn)定的方法? 影響整體穩(wěn)定系數(shù)b的因素?97梁的