第四章轴心受力构件 4.1概述 轴心受力构件：轴心受拉和轴心受压 应用十分广泛，例如桁架上下弦杆，工业建筑中的操作 平台和其他结构的支柱等，承受轴向压力。 轴心受力构件的截面形式多种：轧制型钢截面、冷弯薄 壁型钢截面、组合截面、格构截面 工H□米封 OTH 于T文十0LLu
第四章 轴心受力构件 4.1 概述 轴心受力构件：轴心受拉和轴心受压 应用十分广泛，例如桁架上下弦杆，工业建筑中的操作 平台和其他结构的支柱等，承受轴向压力。 轴心受力构件的截面形式多种：轧制型钢截面、冷弯薄 壁型钢截面、组合截面、格构截面
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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。 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。 构件的刚度是通过限制其长细比来保证的
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。 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。 构件的刚度是通过限制其长细比来保证的
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 截面的平均应力达到钢材的屈服点为承载力极限状态。 截面局部削弱时，应力分布不再均匀，孔洞附近出现应 力集中现象。弹性阶段，孔壁边缘的最大应力可能达到 构件毛截面平均应力的3倍。若拉力继续增加，当孔壁 边缘的最大应力达到材料的屈服强度以后，应力不再继 续增加而只发展塑性变形。截面上的应力产生塑性重分 布，最后达到均匀分布。因此，对于有孔洞削弱的轴心 受力构件，仍以其净截面的平均应力达到其强度限值作 为设计时的控制值
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 截面的平均应力达到钢材的屈服点为承载力极限状态。 截面局部削弱时，应力分布不再均匀，孔洞附近出现应 力集中现象。弹性阶段，孔壁边缘的最大应力可能达到 构件毛截面平均应力的3倍。若拉力继续增加，当孔壁 边缘的最大应力达到材料的屈服强度以后，应力不再继 续增加而只发展塑性变形。截面上的应力产生塑性重分 布，最后达到均匀分布。因此，对于有孔洞削弱的轴心 受力构件，仍以其净截面的平均应力达到其强度限值作 为设计时的控制值。 f A N n =
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 An N'=1-0.5% n 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
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 f A N n = ' (1 0.5 ) ' 1 n n N = N − 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 f A N =
4.2.2轴心受力构件的则度计算 为满足正常使用要求，构件应具有一定的刚度，保证构 件不会在运输和安装过程中产生弯曲或过大的变形，以 及使用期间因自重产生明显下挠，还有在动力荷载作用 下发生较大的振动。 刚度是以限制其长细比来保证的， 即 构件的计算长度；截面对应于屈曲轴的回转半径； 构件的容许长细比。 《钢结构设计规范》根据构件的重要性和荷载情况，分 别规定了轴心受拉和轴心受压构件的容许长细比
4.2.2轴心受力构件的刚度计算 为满足正常使用要求，构件应具有一定的刚度，保证构 件不会在运输和安装过程中产生弯曲或过大的变形，以 及使用期间因自重产生明显下挠，还有在动力荷载作用 下发生较大的振动。 刚度是以限制其长细比来保证的，即 构件的计算长度；截面对应于屈曲轴的回转半径； 构件的容许长细比。 《钢结构设计规范》根据构件的重要性和荷载情况，分 别规定了轴心受拉和轴心受压构件的容许长细比。 [ ] 0 = i l A I i =
4.2.3索的受力性能和强度计算 柔性构件 弹性阶段计算时，假定 (1)只能受拉； (2)材料符合虎克定律。 施工预张拉 强度计算采用容许应力法
4.2.3索的受力性能和强度计算 柔性构件 弹性阶段计算时，假定 （1）只能受拉； （2）材料符合虎克定律。 施工预张拉 强度计算采用容许应力法 K f A Nk k = max
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。 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：构件完全挺直，荷载沿构件形心轴 作用，无初始应力、初弯曲和初偏心等缺陷，截面沿构 件是均匀的。 压力达到某临界值时，理想轴心受压构件可能以三种屈 曲形式丧失稳定： ①弯曲屈曲杆件的截面只绕一个主轴旋转，杆件的纵 轴由直线变为曲线，双轴对称截面构件最常见的屈曲形 式
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。 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：构件完全挺直，荷载沿构件形心轴 作用，无初始应力、初弯曲和初偏心等缺陷，截面沿构 件是均匀的。 压力达到某临界值时，理想轴心受压构件可能以三种屈 曲形式丧失稳定： ①弯曲屈曲 杆件的截面只绕一个主轴旋转，杆件的纵 轴由直线变为曲线，双轴对称截面构件最常见的屈曲形 式
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②扭转屈曲失稳时杆件除支承端外的各截面均绕纵轴 扭转，长度较小的十字形截面构件可能发生的扭转屈曲 0 ③弯扭屈曲单轴对称截面杆件绕对称轴屈曲时，在发 生弯曲变形的同时必然伴随着扭转。 1.弯曲屈曲的临界力 长度1、两端铰接的等截面理想轴心受压构件，当轴心 力W达到临界值时，构件处于屈曲的微弯状态，求解其 弯曲屈曲的临界力Wcro 轴心受压构件发生弯曲时，截面中将引起弯矩M和剪力 V,任一点由弯矩产生变形为，由剪力产生变形为2， 则总变形为y=y2
②扭转屈曲 失稳时杆件除支承端外的各截面均绕纵轴 扭转，长度较小的十字形截面构件可能发生的扭转屈曲 。 ③弯扭屈曲 单轴对称截面杆件绕对称轴屈曲时，在发 生弯曲变形的同时必然伴随着扭转。 1.弯曲屈曲的临界力 长度l、两端铰接的等截面理想轴心受压构件，当轴心 力N达到临界值时，构件处于屈曲的微弯状态，求解其 弯曲屈曲的临界力Ncr。 轴心受压构件发生弯曲时，截面中将引起弯矩M和剪力 V，任一点由弯矩产生变形为yl，由剪力产生变形为y2， 则总变形为y＝yl+y2