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1、第4章轴心受力构件4.1概述轴心受力构件：轴心受拉构件（轴心拉杆）轴心受压构件（轴心压杆）实际上真正的轴心受力构件并不存在，原因是材质不均匀、初始缺陷、残余应力的影响。轴心受力构件的设计，应同时满足承载力极限状态和正常使用极限状态的要求。4.1概述承载力极限状态，包括受拉构件的设计：进行强度和刚度的验算。受压构件的设计：进行强度、稳定和刚度的验算。强度问题（截面应力）稳定问题（整体稳定和局部稳定）正常使用极限状态，刚度问题（长细比）轴心受力构件的截面形式实腹式截面格构式截面实腹式截面4.1概述格构式截面截面由两个或多个型钢肢件通过缀材连接而成。4.1概述格构式截面4.1概述4.2轴心受力构件的
2、强度和刚度4.2.1轴心受力构件的强度计算以截面的平均应力达到钢材的屈服点为承载力极限状态4.2轴心受力构件的强度和刚度4.2.1轴心受力构件的强度计算以截面的平均应力达到钢材的屈服点为承载力极限状态(4-1)式中：N构件的轴心拉力或压力设计值An构件的净截面面积f钢材的抗拉力、抗压强度设计值4.2轴心受力构件的强度和刚度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4.2轴心受力构件的强度和刚度摩擦型连接的拉杆，除验算净截面强度外，还应验算毛截面强度4.2轴心受力构件的强度和刚度4.2.2轴心受力构件的刚度计
3、算刚度是以限制其长细比来保证的，即式中：构件的长细比l0构件的计算长度i截面对应于屈曲轴的回转半径，构件的容许长细比【例4-1】焊接桁架的下弦杆，轴心拉力设计值N=620kN，承受间接动力荷载。下弦杆在桁架平面内的计算长度l0 x=3.0m，桁架平面外的计算长度l0y=12.0m。采用双角钢做成的T型截面，节点板厚12mm，钢材为Q235B。试确定此拉杆的截面尺寸。【解】Q235B级钢的抗拉强度设计值f=215Nmm2，承受间接动力荷载时桁架拉杆的容许长细比=350。焊接结构，An=A。需要的构件截面积【例4-1】需要的截面回转半径因需要的iy4ix，拟选用两不等边角钢，短肢相并如图所示。查附
4、表7-5。选用21006310，几何特性为【例4-2】验算如图所示采用高强螺栓摩擦型连接的钢板截面强度。螺栓直径20mm，孔径22mm，钢材为Q235，承受轴心拉力设计值N=600kN。【解】采用高强螺栓摩擦型连接，按危险截面1-1截面验算构件强度。【例4-2】采用高强螺栓摩擦型连接，按危险截面1-1截面验算构件强度。净截面验算毛截面验算4.3轴心受压构件的整体稳定当长细比较大截面又没有削弱时，轴心受压构件一般不会发生强度破坏，整体稳定是受压构件确定截面的决定性因素。轴心受压构件稳定承载力计算钢结构设计规范对轴心受压构件的整体稳定计算采用下列形式式中轴心受压构件的整体稳定系数。4.3轴心受压构
5、件的整体稳定4.3.1理想轴心受压构件的屈曲临界力理想轴心受压构件可能以三种屈曲形式丧失稳定：弯曲屈曲扭转屈曲弯扭屈曲4.3.1理想轴心受压构件的屈曲临界力1弯曲屈曲两端铰接压杆的临界应力实际结构中的临界力计算式中：l0构件的计算长度计算长度系数两端铰接压杆的临界力2扭转屈曲4.3.1理想轴心受压构件的屈曲临界力4.3轴心受压构件的整体稳定2扭转屈曲4.3.1理想轴心受压构件的屈曲临界力4.3轴心受压构件的整体稳定临界力3弯扭屈曲4.3.1理想轴心受压构件的屈曲临界力4.3轴心受压构件的整体稳定4.3.2实际轴心受压构件的整体稳定1初始缺陷对轴心受压构件承载力的影响。(1)残余应力的影响绕x-
6、x轴屈曲时绕y-y轴屈曲时(2)初弯曲的影响4.3.2实际轴心受压构件的整体稳定1初始缺陷对轴心受压构件承载力的影响。(3)初偏心的影响1初始缺陷对轴心受压构件承载力的影响。4.3.2实际轴心受压构件的整体稳定2实际轴心受压构件的极限承载力和多柱子曲线4.3轴心受压构件的整体稳定压杆失稳时临界应力与长细比之间的关系曲线称为柱子曲线。钢结构设计规范的柱子曲线3构件长细比应按照下列规定确定：(1)双轴对称截面或极对称截面构件式中l0 x、loy构件对主轴x和y的计算长度；ix、iy构件截面对主轴x和y的回转半径。对于双轴对称的十字形截面轴心受压构件，x、y的值均不得小于5.07bt对双板T形和槽形等单轴对称截面进行弯扭分析后，认为绕对称轴(设为y轴)的稳定应取计及扭转效应的下列换算长细比代替3构件长细比应按照下列规定确定：(2)单轴对称截面构件等边单角钢截面当时当时式中b，t角钢肢宽度和厚度。等边双角钢截面当时当时长肢相并的不等边双角钢截面当时当时短肢相拼的不等边双角钢截面其他情况时当时
