格构式轴心受压构件

钢结构辅导资料十一主题：第四章轴心受力构件第六节格构式轴心受压构件第七节柱头和柱脚学习时间：2010年12月27日－2011年1月2日内容：这周我们将学习本门课的第四章轴心受力构件。

第四章轴心受力构件第六节格构式轴心受压构件第七节柱头和柱脚本章的学习要求及需要掌握的重点内容如下：1、格构式轴心受压构件的整体稳定、缀材设计；2、柱头设计。

基本概念：局部稳定，整体稳定。

知识点：格构式轴心受压构件绕虚轴的换算长细比及其整体稳定验算，缀条和缀板的受力、设计与计算；柱头设计。

本周内容共包含两大部分：第一部分是知识点讲解，第二部分是本周练习题，包含了本周学习的知识点，题型以考试卷型为主。

第一部分本周主要内容讲解及补充一、格构式轴心受压构件1、截面形式常用的格构式构件截面形式有两个槽钢或工字钢组成的双肢截面，此外，当轴心压力较小但长度大时，还可以采用以钢管、角钢组成的三肢、四肢截面，如下图所示。

2、组成格构式构件是将肢件用缀材连成一体的一种构件。

缀材分缀条和缀板两种，故格构式构件以分为缀条式和缀板式两种。

缀条常采用单角钢，用斜杆组成，一般斜杆与构件轴线成α(40～70)度夹角。

缀条也可由斜杆和横杆组成。

缀板常采用钢板，必要时也可采用型钢，每隔一定距离在每个缀板平面内设置一个。

在格构式构件截面上，垂直于肢件腹板平面的主轴叫做实轴，图中的x-x轴，垂直于缀材平面的主轴叫做虚轴，图中的y-y轴。

当构件截面尺寸较大。

构件较长时，为了节约钢材，宜采用格构式。

3、格构式构件截面设计的特点（1）通过调整肢件之间距离较易实现等稳定性。

（2）格构式构件绕实轴的稳定计算与实腹式构件相同，而绕虚轴的稳定性比具有同样长细比的实腹式构件小，因为，格构式构件的肢件是每隔一定距离用缀材联系起来的，当构件绕虚轴屈曲时，引起的变形比实腹式构件大，此变形是由弯曲和剪力两个因素共同引起的。

对实腹式构件，由剪力产生的变形很小，一般可忽略不计，但对格构式构件绕虚轴屈曲时，就必须考虑剪力所产生的变形及其对临界力的影响。

轴心受力构件设计轴心受拉构件时需进行强度和刚度的验算，设计轴心受压构件时需进行强度、整体稳定、局部稳定和刚度的验算。

一、轴心受力构件的强度和刚度1．轴心受力构件的强度计算轴心受力构件的强度是以截面的平均应力达到钢材的屈服点为承载力极限状态f A N n ≤=σ (1) 式中 N ——构件的轴心拉力或压力设计值；n A ——构件的净截面面积；f ——钢材的抗拉强度设计值。

采用高强度螺栓摩擦型连接的构件，验算最外列螺栓处危险截面的强度时，按下式计算：f A N n≤='σ (2) 'N =)5.01(1n n N - (3)式中 n ——连接一侧的高强度螺栓总数；1n ——计算截面(最外列螺栓处)上的高强度螺栓数；0.5——孔前传力系数。

采用高强度螺栓摩擦型连接的拉杆，除按式(2)验算净截面强度外，还应按下式验算毛截面强度f A N ≤=σ (4)2．轴心受力构件的刚度计算轴心受力构件的刚度是以限制其长细比保证][λλ≤ (5) 式中 λ——构件的最大长细比；[λ]——构件的容许长细比。

二、 轴心受压构件的整体稳定1．理想轴心受压构件的屈曲形式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 双轴对称截面构件最常见的屈曲形式。

②扭转屈曲 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发生弯扭屈曲。

2．理想轴心受压构件的弯曲屈曲临界力若只考虑弯曲变形，临界力公式即为著名的欧拉临界力公式，表达式为N E =22l EI π=22λπEA (6) 3．初始缺陷对轴心受压构件承载力的影响实际工程中的构件不可避免地存在初弯曲、荷载初偏心和残余应力等初始缺陷，这些缺陷会降低轴心受压构件的稳定承载力。

1）残余应力的影响当轴心受压构件截面的平均应力p f >σ时，杆件截面内将出现部分塑性区和部分弹性区。

由于截面塑性区应力不可能再增加，能够产生抵抗力矩的只是截面的弹性区，此时的临界力和临界应力应为：N cr =22l EI e π=22lEI π·I I e (7) cr σ=22λπE ·I I e (8) 式中 I e ——弹性区的截面惯性矩(或有效惯性矩)；I ——全截面的惯性矩。

轴压复习题1．一根截面面积为A ，净截面面积为A n 的构件，在拉力N 作用下的强度计算公式为 。

(A)y n f A N ≤=/σ (B) y f A N ≤=/σ (C) f A N n ≤=/σ (D) y f A N ≤=/σ2．轴心受拉构件按强度极限状态是 。

(A) 净截面的平均应力达到钢材的抗拉强度f u(B) 毛截面的平均应力达到钢材的抗拉强度f u(C) 净截面的平均应力达到钢材的屈服强度f y(D) 毛截面的平均应力达到钢材的屈服强度f y3．实腹式轴心受拉构件计算的内容有 。

(A) 强度 (B) 强度和整体稳定性(C) 强度、局部稳定和整体稳定 (D) 强度、刚度（长细比）4．工字形轴心受压构件，翼缘的局部稳定条件为yf 235)1.010(t b 1λ+≤，其中λ的含义为 。

(A) 构件最长细比，且不小于30、不大于100(B) 构件最小长细比 (C) 最大长细比与最小长细比的平均值(D) 30或100 5．轴心压杆整体稳定公式f AN ≤ϕ的意义为 。

(A) 截面平均应力不超过材料的强度设计值(B) 截面最大应力不超过材料的强度设计值(C) 截面平均应力不超过构件的欧拉临界应力值(D) 构件轴心压力设计值不超过构件稳定极限承截力设计值6．轴心受压格构式构件在验算其绕虚轴的整体稳定时采用换算长细比，这是因为 。

(A) 格构构件的整体稳定承载力高于同截面的实腹构件(B) 考虑强度降低的影响(C) 考虑剪切变形的影响(D) 考虑单支失稳对构件承载力的影响7．计算格构式压杆对虚轴x 轴的整体稳定性时，其稳定系数应根据 查表确定。

(A) x λ (B) ax λ (C) y λ (D) oy λ8．双肢格构式轴心受压柱，实轴为x-x 轴，虚轴为y-y 轴，应根据 确定肢件间距离。

(A) x λ=y λ (B) oy λ=x λ (C) oy λ=y λ (D) 强度条件9．普通轴心受压钢构件的承载力经常取决于 。