钢结构基础第4章.ppt

第四章单个构件的承载能力—稳定性
第4章单个构件的承载能力 ——稳定性
稳定问题的一般特点
轴压构件的整体稳定性
实腹式和格构式柱的截面选择计算
受弯构件的弯扭失稳
压弯构件的面内和面外稳定性及截面选择计算
板件的稳定和屈曲后强度的利用
主要内容:
重点:
轴压构件、梁及拉弯、压弯构件的整体稳定计算。
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第四章单个构件的承载能力—稳定性
一阶和二阶分析的区别:
一阶分析:认为结构(构件)的变
形比起其几何尺寸来说很小,在分析
结构(构件)内力时,忽略变形的影
响。
二阶分析:考虑结构(构件)变形
对内力分析的影响。
同时承受纵横荷载
的构件
压杆失稳的实质和二阶分析
稳定问题的一般特点
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压杆失稳的实质和二阶分析
一阶和二阶弯矩:
一阶和二阶弯矩平衡微分方程:
失稳的本质:压力使构件弯曲刚度减小,直至消失的过程。
引入边界条件求得:
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杆件稳定的极限承载力
欧拉临界力不能直接用于钢结构设计。
原因:现实构件都存在缺陷
几何缺陷——几何非线性
力学缺陷(残余应力)——材料非线性
解钢结构稳定的极限承载力,原则上要用弹塑性二阶分析。
有两种方法可以用来确定构件的稳定极限承载能力:
数值方法: 1)数值积分法
2)有限单元法
考虑材料非线性的简化方法:
切线模量法:用切线模量Et代替弹性模量E。
折算模量法:用折算模量Er代替E。
稳定问题的一般特点
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第四章单个构件的承载能力—稳定性
一、从失稳现象分类:
1) 分枝点(分岔)失稳:特点是在临界状态时,结构(构件)从初始的平衡位形突变到与其临近的另一个平衡位形,表现出平衡位形的分岔现象。
2) 极值点失稳:特点是没有平衡位形的分岔,临界状态表现为结构(构件)不能继续承受荷载增量。
失稳的类别
分支(岔)点失稳,可以是弹性屈曲和非弹性屈曲。
极值点失稳,总是弹塑性的。
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第四章单个构件的承载能力—稳定性
二、按屈曲后性能分类:
1)稳定分岔屈曲
稳定分岔屈曲
失稳的类别
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第四章单个构件的承载能力—稳定性
2)不稳定分岔屈曲
不稳定分岔屈曲
失稳的类别
不稳定分岔有脆性破坏特征,需要提高构件的可靠指标。
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第四章单个构件的承载能力—稳定性
3)跃越屈曲
跃越屈曲
失稳的类别
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第四章单个构件的承载能力—稳定性
1) 稳定问题的多样性
(弯曲、扭转、弯扭以及整体、局部、相关屈曲)
2) 稳定问题的整体性
(相邻构件的约束作用以及围护结构的作用)
3) 稳定问题的相关性
(弯曲与扭转相关以及整体与局部相关)
稳定问题的多样性、整体性和相关性
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构件截面按受力和变形要求划分
S5级截面(边缘屈服前,已出现局部屈曲)
S4级截面(边缘屈服):
S3级截面(部分塑性):
S2级截面(全部塑性):
S1级截面(全部塑性,并要求一定的转动能力):
稳定问题的多样性、整体性和相关性
鉴于局部屈曲制约受弯构件和压弯构件的承载力和截面转动能力:
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