單個(gè)構(gòu)件的承載能力-穩(wěn)定性

第四章單個(gè)構(gòu)件的承載能力

——穩(wěn)定性4.1穩(wěn)定問題的一般特點(diǎn)

回顧4.2軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性

回顧4.3實(shí)腹式柱和格構(gòu)式柱的截面選擇計(jì)算回顧4.4受彎構(gòu)件的彎扭失穩(wěn)

回顧4.5壓彎構(gòu)件的面內(nèi)和面外穩(wěn)定性及截面選擇計(jì)算

回顧4.6板件的穩(wěn)定和屈曲后強(qiáng)度的利用穩(wěn)定的平衡結(jié)構(gòu)的平衡不穩(wěn)定的平衡因失穩(wěn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)喪失承載能力的事件：加拿大一大橋，蘇聯(lián)一鍛壓車間，美國一體育館，等等上海某大型廠房施工時(shí)倒塌山東某廠房施工時(shí)倒塌1、歐拉屈曲特點(diǎn)：在臨界狀態(tài)前結(jié)構(gòu)保持初始平衡位置，達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)，結(jié)構(gòu)從初始平衡位置過渡到無限臨近的新平衡位置，此后變形進(jìn)一步的加大，要求荷載增加。結(jié)構(gòu)平衡形式的轉(zhuǎn)移，平衡狀態(tài)出現(xiàn)分岔，因此稱為平衡分枝。這類穩(wěn)定稱為第一類失穩(wěn)或者歐拉屈曲。相應(yīng)的荷載稱為屈曲荷載、平衡分枝荷載或者歐拉臨界荷載。（舉例：直桿軸心受壓屈曲）一、失穩(wěn)的類別2、極值型失穩(wěn)特點(diǎn)：沒有平衡分岔現(xiàn)象，隨著荷載增加，結(jié)構(gòu)變形增加，而且越來越快，直到結(jié)構(gòu)不能承受增加的外荷載。此時(shí)荷載達(dá)到極限值，這類穩(wěn)定問題稱為第二類穩(wěn)定或壓潰，相應(yīng)的荷載稱為失穩(wěn)極限荷載或壓潰荷載。（舉例：壓彎構(gòu)件受壓失穩(wěn)）3、屈曲后極值型失穩(wěn)特點(diǎn)：在開始時(shí)有平衡分岔現(xiàn)象，即結(jié)構(gòu)屈曲后并不立即破壞，還有比較顯著的屈曲后強(qiáng)度，因此能繼續(xù)承受荷載增加，直到出現(xiàn)極值型失穩(wěn)。（舉例：薄壁鋼構(gòu)件中受壓翼緣板和腹板的失穩(wěn)）4、有限干擾型屈曲特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)屈曲后承載能力迅速下降，因此，結(jié)構(gòu)如果有初始缺陷，在受載過程中就會(huì)不出現(xiàn)屈曲現(xiàn)象而直接進(jìn)入承載力較低的極值型失穩(wěn)。這類失穩(wěn)也稱為不穩(wěn)定分岔屈曲，具有這類失穩(wěn)類型的結(jié)構(gòu)也稱為缺陷敏感型結(jié)構(gòu)。（舉例：承受軸向荷載的圓柱殼的失穩(wěn)）5、躍越型失穩(wěn)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)由初始平衡位置突然跳躍到另一個(gè)平衡位置，在跳躍過程中出現(xiàn)很大位移，結(jié)構(gòu)平衡位型出現(xiàn)巨大變化。（舉例：承受橫向均布壓力的圓球扁殼的失穩(wěn)）扁殼失穩(wěn)后跳躍到圖中的虛線位置，并能繼續(xù)承受大于失穩(wěn)時(shí)的荷載值，但這點(diǎn)在實(shí)際工程中并無意義。桿的屈曲板的屈曲不穩(wěn)定分岔屈曲圓管壓桿躍越屈曲鉸接坦拱屈曲的形式又可以分為三種：彎曲屈曲扭轉(zhuǎn)屈曲彎扭曲屈二、穩(wěn)定的一階、二階分析由經(jīng)典的歐拉梁理論可知：由于則，大撓度理論小撓度理論二、穩(wěn)定的一階、二階分析一階彎矩：二階彎矩：將上式積分，并利用邊界條件和分別得到和其中，且。由得到歐拉臨界荷載歐拉臨界荷載當(dāng)時(shí)，二階位移。達(dá)到臨界荷載時(shí)，構(gòu)件的剛度退化為零，無法保持穩(wěn)定平衡。失穩(wěn)的本質(zhì)是，壓力使構(gòu)件彎曲剛度減小，直至消失的過程。失穩(wěn)是構(gòu)件的整體行為，它的性質(zhì)和個(gè)別截面強(qiáng)度破壞完全不同。三、穩(wěn)定極限承載能力幾何缺點(diǎn)（桿件的初彎曲、初偏心、初始不平度）缺陷力學(xué)缺陷

（初應(yīng)力和力學(xué)參數(shù)的不均勻性）殘余應(yīng)力：①自相平衡，不影響截面的強(qiáng)度；

②截面的一部分提前屈服，剛度提前消失，降低穩(wěn)定承載能力。幾何缺陷附加應(yīng)力剛度提前消失降低穩(wěn)定承載能力三、穩(wěn)定極限承載能力

由于實(shí)際結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)一般都呈彈塑性狀態(tài)，截面的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系也是非線性的，所以求解結(jié)構(gòu)的臨界力比較困難。（數(shù)值積分法或有限單元法）歷史上曾出現(xiàn)過兩種方法來解決——切線模量理論和折算模量理論（雙模量理論）。四、穩(wěn)定問題的多樣性、整體性和相關(guān)性多樣性：

1、失穩(wěn)形式的多樣性：彎曲失穩(wěn)、扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)、彎扭失穩(wěn)

2、失穩(wěn)構(gòu)件的多樣性：軸心受壓、受彎、壓彎、受壓板件

整體性：不能孤立的去分析穩(wěn)定問題，應(yīng)考慮構(gòu)件之間以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)與承重結(jié)構(gòu)之間的相互約束作用。相關(guān)性：不同失穩(wěn)模式之間的耦合作用

1、軸心受壓構(gòu)件的面外失穩(wěn)表現(xiàn)為彎曲和扭轉(zhuǎn)的相關(guān)屈曲

2、局部屈曲和整體屈曲的相關(guān)性前面介紹的軸心壓桿屈曲都是針對理想的直桿，并承受絕對沿軸心的壓力，又毫無初始應(yīng)力的前提下進(jìn)行分析的。實(shí)際的壓桿和理想的壓桿不一樣，不可避免的存在初始缺陷。這些缺陷有力學(xué)缺陷和幾何缺陷兩種：力學(xué)缺陷：殘余應(yīng)力、截面各部分屈服點(diǎn)不一致幾何缺陷：初彎曲、加載初偏心其中對壓桿彎曲失穩(wěn)影響最大的是殘余應(yīng)力、初彎曲、初偏心。鋼材小試件的應(yīng)力應(yīng)變曲線（理想的彈塑性曲線）壓桿臨界應(yīng)力與長細(xì)比的關(guān)系曲線（柱子曲線）當(dāng)時(shí)，為歐拉曲線；當(dāng)時(shí)，則由屈服條件控制，為一水平線。殘余應(yīng)力的影響殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因：①焊接時(shí)的不均勻加熱和不均勻冷卻②型鋼熱軋后的不均勻冷卻③板邊緣經(jīng)火焰切割后的熱塑性收縮④板件經(jīng)冷校正產(chǎn)生的塑性變形殘余應(yīng)力的分類：縱向殘余應(yīng)力、橫向殘余應(yīng)力（絕對值很小，對桿件的承載力甚微）殘余應(yīng)力使構(gòu)件的剛度降低，但不同的殘余應(yīng)力分布，影響程度也不同。從短柱段看殘余應(yīng)力對壓桿的影響：截面的平均應(yīng)力大于時(shí)，柱處于彈塑性階段，只能由截面的彈性區(qū)來抵抗彎矩此時(shí)，全截面慣性矩應(yīng)該用彈性區(qū)截面的慣性矩來代替。這時(shí)臨界應(yīng)力為：相應(yīng)的臨界應(yīng)力為：引入：,需要注意的是,殘余應(yīng)力對兩個(gè)主軸的臨界應(yīng)力影響并不相同。對y-y軸屈曲時(shí)，對x-x軸屈曲時(shí)，可見，殘余應(yīng)力對弱軸的影響比對強(qiáng)軸的影響嚴(yán)重的多!由截面的平衡條件可得：由三角形相似關(guān)系得則，，再有，因此，由平衡條件有：聯(lián)合求解可得到長細(xì)比或相對應(yīng)的或?？梢援嫵上旅娴臒o量綱曲線。正則化長細(xì)比，可以用于不同鋼號的構(gòu)件結(jié)論：殘余應(yīng)力使得構(gòu)件的剛度降低，從而降低了構(gòu)件的整體穩(wěn)定性！2、初彎曲對整體穩(wěn)定的影響：制造和安裝距離桿端x處，具有初彎曲為

在壓力作用下，桿的平衡微分方程為：解方程得桿的撓度曲線方程為：

其中，，桿的中央撓度為：可見，當(dāng)壓力達(dá)到桿的歐拉值時(shí)，對于有不同初彎曲的壓桿，均無限大，即桿發(fā)生屈曲。（見課本圖4－11）兩端鉸支的具有初彎曲的彈性軸心壓桿具有上述初彎曲的壓桿的截面開始屈服的條件是：該式可以作為確定格構(gòu)式軸心壓桿和冷彎薄壁型鋼軸心壓桿的承載能力的計(jì)算公式。（以截面受壓最大纖維屈服為標(biāo)志）我國鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范規(guī)定，壓桿初彎曲的取值為桿長的1/1000，冷彎薄壁型鋼技術(shù)規(guī)范規(guī)定為1/750。引進(jìn)符號則有：其中，為相對初彎曲，是截面的核心距。將代入，得桿件越細(xì)長，值大而小，初彎曲的不利影響越大。值越大，初彎曲不利影響越大。結(jié)論：桿件的初彎曲使得桿件的整體穩(wěn)定承載能力下降！3、初偏心對整體穩(wěn)定性的影響：桿件尺寸偏差和安裝誤差彈性工作狀態(tài)下的微分方程為：引入得，解此方程得桿長中點(diǎn)的撓度表達(dá)式為：畫出壓力－撓度曲線，可見初偏心影響與初彎曲類似，初彎曲對中等長細(xì)比的桿件影響較大，初偏心的數(shù)值一般較小，除了對短桿有明顯的影響以外，桿件越長，影響越小。兩端均有最不利相同初偏心距e0的鉸支柱4、桿端約束對整體穩(wěn)定性的影響：根據(jù)桿端的約束條件，用等效的計(jì)算長度來代替桿的幾何長度，取從而把它簡化為兩端鉸接的桿。其中稱為計(jì)算長度系數(shù)，相應(yīng)的桿件臨界力是：4、桿端約束對整體穩(wěn)定性的影響：約束越強(qiáng)，越小。在彈塑性階段失穩(wěn)的軸心壓桿，桿端約束對承載能力的影響主要取決于桿的連接條件、桿的長度、殘余應(yīng)力的分布和數(shù)值，以及桿的初彎曲，約束程度越高，桿的承載能力越高。如何在設(shè)計(jì)中考慮約束的有利影響是當(dāng)前國內(nèi)外正在研究的課題。5、軸心受力構(gòu)件的整體穩(wěn)定計(jì)算（彎曲屈曲）：

中央截面邊緣纖維開始屈服極限承載能力極值點(diǎn)屈曲分岔屈曲為保證軸壓構(gòu)件不會(huì)發(fā)生整體失穩(wěn)應(yīng)滿足：即：可見穩(wěn)定計(jì)算關(guān)鍵是求，亦即求1、理想軸心壓桿的臨界應(yīng)力（只適用于彈性階段）2、實(shí)際軸心壓桿的臨界應(yīng)力

實(shí)際桿件總有缺陷，如殘余應(yīng)力，初偏心、初彎曲等。實(shí)際壓桿的工作情況是，壓力增大，側(cè)移增加；曲線頂點(diǎn)對應(yīng)壓桿穩(wěn)定極限承載力Nu

Nu的數(shù)值受初彎曲，初偏心，殘余應(yīng)力，材料不均勻程度等因素影響，不再是的唯一函數(shù)，而是一個(gè)隨機(jī)變量。1、GB50017-2003規(guī)范采用的柱子曲線（）所謂柱子曲線指壓桿失穩(wěn)時(shí)的臨界應(yīng)力與長細(xì)比間的關(guān)系曲線?；炯俣ǎ?/p>

1)初彎曲v0＝

2)殘余應(yīng)力選用13種形式

3)假定材料為理想彈塑性，殘余應(yīng)力沿桿長各截面分布相同

4)按兩端鉸接計(jì)算從200多條曲線中選出有代表性的96條曲線進(jìn)行分類，合并（3類）得到實(shí)用柱子曲線;厚板為第4類。d2、截面類型的劃分實(shí)腹式軸心受壓柱整體穩(wěn)定計(jì)算的實(shí)用公式：——軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，根據(jù)截面的類型和構(gòu)件的長細(xì)比查表獲取，。兩個(gè)方向比較，取較小值代入公式例題4－2

作業(yè)：

P165，4.10思考題1、簡述影響軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性的因素及影響的方式。2、簡述引入軸心受壓柱的計(jì)算長度系數(shù)的原因。十字形截面：因其沒有強(qiáng)、弱軸之分，并且扇性慣性矩零，所以扭轉(zhuǎn)屈曲臨界力低于彎曲屈曲臨界力。通過公式推導(dǎo)發(fā)現(xiàn)，只要局部穩(wěn)定有保證，就不會(huì)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)問題。因此規(guī)范規(guī)定對于雙軸對稱十字形截面，其λx或λy不得小于5.07b/t(其中b/t為懸伸板件寬厚比)。工字形和H形截面：無論是熱軋或是焊接，都是繞弱軸彎曲屈曲的臨界力低于扭轉(zhuǎn)屈曲臨界力。4.2.6軸心受壓構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)屈曲和彎扭屈曲單軸對稱截面繞對稱軸失穩(wěn)時(shí)必然呈彎扭屈曲：其原因形心和剪切中心不重合。規(guī)范規(guī)定：對于單軸對稱截面繞對稱軸的整體穩(wěn)定的校核，要采用換算長細(xì)比，由換算長細(xì)比求得相應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)φ，再由(4-23)式進(jìn)行整體穩(wěn)定性校核。對雙板T形和槽形截面（單軸對稱截面）進(jìn)行彎扭分析后，認(rèn)為繞對稱軸（設(shè)為x軸）的穩(wěn)定應(yīng)取考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的換算長細(xì)比來代替原先的長細(xì)比。單角鋼截面和雙角鋼組合T形截面繞對稱軸的換算長細(xì)比的簡化計(jì)算公式，將在下冊結(jié)合桁架進(jìn)行介紹。截面無對稱軸的構(gòu)件（不等邊角鋼）總是發(fā)生彎扭屈曲，其臨界荷載總是既低于相應(yīng)的彎曲屈曲臨界荷載，又低于扭轉(zhuǎn)屈曲臨界荷載。所以沒有對稱軸的截面比單軸對稱截面的穩(wěn)定性能更差，一般不宜用作軸心壓桿。軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定承載力與那些因素有關(guān)？構(gòu)件的幾何形狀與尺寸：影響屈曲形式，而屈曲形式對構(gòu)件的穩(wěn)定承載力有直接關(guān)系。桿端約束程度：約束程度愈高，則承載力愈高。鋼材的強(qiáng)度：構(gòu)件在彈性階段屈曲時(shí)與強(qiáng)度無關(guān)，而在彈塑性階段屈曲時(shí)，強(qiáng)度高的構(gòu)件比強(qiáng)度低的構(gòu)件臨界力要高。殘余應(yīng)力、初彎曲、初偏心：殘余應(yīng)力的分布位置和大小對軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定承載力影響很大。初彎曲和初偏心對軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定承載力影響本質(zhì)是相同的。截面選擇原則：1、截面面積的分布應(yīng)盡量開展，以增加截面的慣性矩和回轉(zhuǎn)半徑，提高它的整體穩(wěn)定性和剛度；2、等穩(wěn)定性：使兩個(gè)主軸方向的穩(wěn)定系數(shù)（長細(xì)比）大致相等；3、便于與其他構(gòu)件進(jìn)行連接；4、盡可能構(gòu)造簡單，制造省工，取材方便。常用的截面形式及特點(diǎn)：角鋼：單角鋼截面適用于塔架、桅桿結(jié)構(gòu)、起重機(jī)臂桿以及輕型桁架中受力較小的腹桿。雙角鋼能滿足等穩(wěn)定性的要求，常用于由節(jié)點(diǎn)板連接桿件的平面桁架。熱軋普通工字鋼：制造省工，但兩個(gè)主軸方向的回轉(zhuǎn)半徑差別較大，適用于兩個(gè)主軸方向計(jì)算長度相差較大的情況，如：工作平臺柱；軋制H型鋼：面積分布較合理，制造簡單，生產(chǎn)量少。軸壓構(gòu)件宜采用寬翼緣。焊接工字形：在工廠制造，利用自動(dòng)焊焊接所需的尺寸，其腹板按局部穩(wěn)定的要求作得很薄以節(jié)省鋼材，應(yīng)用十分廣泛。常用的截面形式及特點(diǎn)：十字形截面：在兩個(gè)主軸方向的回轉(zhuǎn)半徑是相同的，對于重型中心受壓柱，當(dāng)兩個(gè)方向的計(jì)算長度相同時(shí)，這種截面較為有利。在高層鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛，但要保證不發(fā)生抗扭屈曲。圓管截面軸心壓桿的承載能力較高，但是軋制鋼管取材不易，應(yīng)用不多。焊接圓管壓桿用于海洋平臺結(jié)構(gòu)，因其腐蝕面小又可作成封閉構(gòu)件，比較經(jīng)濟(jì)合理。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(gòu)件連接構(gòu)造相對復(fù)雜些，但可用作輕型或高大的承重支柱。二、設(shè)計(jì)步驟已知條件：鋼材強(qiáng)度f、軸力N、計(jì)算長度l0、截面類型1.確定截面形式，假定長細(xì)比：2.按假定的，根據(jù)截面分類和鋼號可查表得穩(wěn)定系數(shù)3.計(jì)算所需面積：4.求所需截面回轉(zhuǎn)半徑：若算得的以及，相對較小，可以在熱軋型鋼截面選擇表中直接查找相應(yīng)的型號。反之，則要通過下面的方法，通過計(jì)算，設(shè)計(jì)所需的焊接組合截面尺寸。5.由回轉(zhuǎn)半徑與截面尺寸的關(guān)系：(見附表14,P339)確定所需截面輪廓尺寸：6.由求出的A，h，b再考慮構(gòu)造要求、局部穩(wěn)定和鋼材規(guī)格等初選截面尺寸，由A=2bt+（h-2t）tw令

tw＝(0.4～1.0)t

可求出t和tw

7.對所選截面進(jìn)行驗(yàn)算：1）強(qiáng)度：2）剛度：3）整體穩(wěn)定：4）局部穩(wěn)定：翼緣寬厚比：

腹板高厚比：4.3.1實(shí)腹式柱的截面選擇計(jì)算例題4－4，4－54.3.2格構(gòu)式柱的截面選擇計(jì)算

工程上許多柱子壓力不大，但很高，為取得較大的穩(wěn)定承載力，盡可能使截面向外擴(kuò)展些，這時(shí)候就要采用格構(gòu)柱。1、常見的格構(gòu)式截面形式：由肢件和綴材（綴條和綴板）組成2、格構(gòu)式柱的形式實(shí)軸(y-y)虛軸(x-x)3、軸心受壓格構(gòu)柱設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容選擇截面整體穩(wěn)定實(shí)軸虛軸單肢驗(yàn)算(分肢穩(wěn)定和強(qiáng)度)

綴條、綴板及連接計(jì)算4、整體穩(wěn)定設(shè)計(jì)(1)繞實(shí)軸的穩(wěn)定同實(shí)腹式軸壓構(gòu)件。（2）、繞虛軸穩(wěn)定：繞虛軸的整體穩(wěn)定臨界力比相同長細(xì)比的實(shí)腹式構(gòu)件低。

軸心受壓構(gòu)件彎曲時(shí)，截面上存在彎矩和剪力。實(shí)腹式構(gòu)件抗剪剛度比較大，產(chǎn)生的剪切變形較小，可以忽略。格構(gòu)式構(gòu)件繞實(shí)軸彎曲的情況與實(shí)腹式相同，但是繞虛軸彎曲時(shí)，剪力由比較柔弱的綴材承擔(dān)，剪切變形較大，構(gòu)件的附加側(cè)向變形對臨界應(yīng)力的降低是不能忽略的。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，對虛軸失穩(wěn)的計(jì)算，常以加大長細(xì)比的方法來考慮剪切變形的影響。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對綴條柱和綴板柱采用不同的換算長細(xì)比計(jì)算公式：綴條構(gòu)件——整個(gè)構(gòu)件的橫截面毛面積——構(gòu)件截面中垂直于x軸各

斜綴條毛面截面面積之和——整個(gè)柱對虛軸的長細(xì)比綴板構(gòu)件——整個(gè)柱對虛軸的長細(xì)比——單肢對平行于虛軸的形心軸的長細(xì)比——單肢的計(jì)算長度，當(dāng)綴板用焊接連接時(shí)，取綴板間凈距；當(dāng)綴板用螺栓連接時(shí)，取綴板邊緣螺栓中心線之間的距離。3、桿件的截面選擇：按實(shí)軸穩(wěn)定要求選定兩分肢截面尺寸。（1）假定長細(xì)比（2）由計(jì)算所需截面面積A（3）求所需繞實(shí)軸截面回轉(zhuǎn)半徑（4）根據(jù)A，初選分肢的型鋼規(guī)格，驗(yàn)算實(shí)軸整體穩(wěn)定和剛度（5）按虛軸與實(shí)軸等穩(wěn)原則確定肢間距c和截面高度h

求綴條式：綴板式：（6）由求（7）由，求兩分肢尺寸c和h（c為兩肢形心間距）實(shí)際計(jì)算時(shí)，可采用簡化的方法：通過算得的，近似查附表14，找出截面尺寸和回轉(zhuǎn)半徑之間的關(guān)系，從而求得截面的尺寸。4、格構(gòu)式壓桿的剪力：跨中最大撓度為，則任意一點(diǎn)撓度為任一點(diǎn)的彎矩為任一點(diǎn)的剪力為截面邊緣纖維達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)有即令，并取得，又有在常用長細(xì)比范圍內(nèi)，值與長細(xì)比的關(guān)系不大。對Q235鋼，可取為常數(shù)，k＝85。因此軸心受壓

格構(gòu)式柱平行與綴材面的剪力為：

——為按虛軸換算的長細(xì)比確定的整體穩(wěn)定系數(shù)

令，即得《規(guī)范》規(guī)定的最大剪力計(jì)算公式：設(shè)計(jì)中剪力沿長度方向取定值。

1）綴條設(shè)計(jì)n——承受Vb的斜綴條數(shù)有了即可按軸壓構(gòu)件設(shè)計(jì)綴條。注意：綴條一般為單角鋼，可能產(chǎn)生偏心，應(yīng)對強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f折減。2）綴板設(shè)計(jì)首先，由單肢長細(xì)比以及回轉(zhuǎn)半徑確定綴板間的凈距；其次，綴板寬度約為肢間距的，同時(shí)定出綴板軸線間距離；再次，綴板厚度約為肢間距的；最后，要求驗(yàn)算綴板的線剛度之和不得小于柱分肢線剛度的6倍。綴板焊縫設(shè)計(jì)：相當(dāng)于多層剛架

驗(yàn)算角焊縫是否滿足。單肢穩(wěn)定驗(yàn)算：

N1——單肢壓力

A1——單肢截面面積

——單肢計(jì)算長度

——分肢最小截面回轉(zhuǎn)半徑當(dāng)滿足下列條件時(shí)，不用驗(yàn)算分肢穩(wěn)定。對綴條柱：對綴板柱：且40例題4－6

作業(yè)：

P166，4.13一、梁整體穩(wěn)定的設(shè)計(jì)原理當(dāng)梁上荷載不大時(shí)，僅在垂直方向有位移，當(dāng)荷載加到一定值時(shí)，梁有側(cè)向位移產(chǎn)生并伴隨扭轉(zhuǎn)，梁從平面彎曲狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閺澢まD(zhuǎn)屈曲狀態(tài)的現(xiàn)象稱為整體失穩(wěn)，也稱彎扭失穩(wěn)。1、臨界彎矩的計(jì)算根據(jù)彈性穩(wěn)定理論，純彎條件下的雙軸對稱工字形截面簡支梁的Mcr的計(jì)算公式為：根據(jù)彈性穩(wěn)定理論，在最大剛度平面內(nèi)受彎的單軸對稱截面簡支梁在不同荷載作用下的Mcr普通式為：2、影響梁整體穩(wěn)定的主要因素1）截面剛度側(cè)向抗彎剛度EIy，抗扭剛度GIt越大，則Mcr越大；2）計(jì)算長度減少受壓翼緣的自由長度l1，可提高M(jìn)cr；3）荷載性質(zhì)梁受純彎曲時(shí)，彎矩圖為矩形，跨中截面M達(dá)Mcr，附近截面對它的約束減小，Mcr最??；當(dāng)跨中點(diǎn)受集中荷載作用，梁彎矩變化大，約束作用大，Mcr最大。4）荷載位置荷載作用于上翼緣，梁發(fā)生扭轉(zhuǎn)，作用荷載會(huì)加劇扭轉(zhuǎn)發(fā)展，而作用于下翼緣時(shí)，則有減緩截面扭轉(zhuǎn)作用；5）加強(qiáng)受壓上翼緣剛度，對梁的整體穩(wěn)定有利6）支承情況梁支承對位移的約束程度越大，則臨界彎矩越大。3、整體穩(wěn)定系數(shù)的計(jì)算（1）雙軸對稱焊接工字形截面簡支梁純彎狀態(tài)下：（4-47）式可以改寫為：為了簡化計(jì)算，引入并取，代入上式則有：由前面的分析，，取代入得：為了應(yīng)用于不同牌號的鋼材，公式修正為：單軸對稱焊接工字形截面簡支梁的一般情況：1、凡符合下列情況之一，可不計(jì)算梁的整體穩(wěn)定1）有鋪板（砼板、鋼板）密鋪在梁的受壓翼緣上并與其牢固相連，能阻止梁受壓翼緣側(cè)向位移；2）H型鋼或工字形截面簡支梁受壓翼緣自由長度l1與寬度b1之比不超過表4-7規(guī)定數(shù)值；3）箱形截面簡支梁滿足下列要求，可不計(jì)算其整體穩(wěn)定性：

且需要說明的是，工程設(shè)計(jì)中，梁的整體穩(wěn)定一般通過鋪板或支撐來保證，需要驗(yàn)算的情況并不多。上述的公式主要用于壓彎構(gòu)件彎矩作用平面外的穩(wěn)定性計(jì)算。3、規(guī)范穩(wěn)定計(jì)算公式例題4－7：一、壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的失穩(wěn)現(xiàn)象對構(gòu)件側(cè)向有足夠支承的壓彎構(gòu)件，在軸線壓力N和彎矩M的共同作用下，可能在彎矩作用平面內(nèi)發(fā)生整體的彎曲失穩(wěn)。二、壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的彈性性能平衡方程為：等彎矩作用的壓彎構(gòu)件對于彈性壓桿，以邊緣纖維屈服為準(zhǔn)則，考慮構(gòu)件缺陷后，截面的最大應(yīng)力應(yīng)該滿足：彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定當(dāng)M＝0時(shí)，代入上式，有：用來考慮構(gòu)件初始缺陷的等效偏心距可以直接用于計(jì)算冷彎薄壁型鋼壓彎構(gòu)件或格構(gòu)式柱繞虛軸彎曲的面內(nèi)整體穩(wěn)定。三、實(shí)腹式壓彎構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定計(jì)算的實(shí)用公式考慮截面的塑性發(fā)展，對公式（4-75）修正得上式適用于截面受壓區(qū)屈服的情況。四、規(guī)范關(guān)于取值規(guī)定1、彎矩作用平面內(nèi)有側(cè)移的框架柱及懸臂構(gòu)件2、彎矩作用平面內(nèi)無側(cè)移構(gòu)件（框架柱及兩端支承構(gòu)件）（1）無橫向荷載作用時(shí)構(gòu)件無反彎點(diǎn)時(shí)取同號，有反彎點(diǎn)時(shí)取異號。（2）有端彎矩和橫向荷載作用時(shí)（3）無端彎矩，但有橫向荷載五、單軸對稱截面，加強(qiáng)受壓翼緣時(shí)

除按式（4-85）計(jì)算平面內(nèi)整體穩(wěn)定外，尚應(yīng)對較小翼緣進(jìn)行下列計(jì)算：彎矩效應(yīng)比較大時(shí)彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定例題4.8繞y軸的彎曲平衡繞z軸的扭矩平衡彎矩作用平面外的穩(wěn)定例題4-9，4-10，例題4-11作業(yè)：P1674.20格構(gòu)式壓彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)不作要求！4.6板件的穩(wěn)定一、均勻受壓板件的屈曲現(xiàn)象局部失穩(wěn)：在一定的壓應(yīng)力、剪應(yīng)力作用下，板件（腹板或受壓翼緣）有可能偏離其正常位置而形成波形屈曲。二、薄板的臨界荷載1.單向均勻受壓板件的臨界應(yīng)力由薄板彈性穩(wěn)定理論：（1）——板件屈曲后任一點(diǎn)的撓度其解可用雙重三角級數(shù)表示（2)

m,n分別為x向，y向屈曲半波數(shù)。邊界條件：x=0，x=a，y=0，y=b時(shí)

w=0（撓度）

Mx=0My=0把（2）代入（1）式，并注意n=1時(shí)，N為最小臨界力Ncr令（穩(wěn)定系數(shù)）則，把代入得板的彈性屈曲應(yīng)力板穩(wěn)定系數(shù)k與板長寬比a/b有關(guān)，與x向半波數(shù)有關(guān)

可見：當(dāng)a/b<時(shí)，出現(xiàn)一個(gè)半波

<a/b<時(shí)，出現(xiàn)兩個(gè)半波當(dāng)a/b＝m時(shí)，有最小屈曲系數(shù)kmin=42.不同情況的臨界應(yīng)力：以上均為彈性分析結(jié)果。實(shí)際板件應(yīng)考慮支承條件變化和板的彈塑性性能等。實(shí)際使用時(shí),這些因素往往采用近似法考慮。（1）非彈性性能，以代替上式中的E。（2）支承條件以 考慮彈性嵌固作用如：當(dāng)腹板受純彎時(shí)，＝1.6

當(dāng)腹板受剪時(shí)，＝1.23（3）為計(jì)算方便，通常采用三個(gè)準(zhǔn)則得到一些強(qiáng)度條件或板寬厚比限值：強(qiáng)度準(zhǔn)則I：（k1為調(diào)整系數(shù)）

強(qiáng)度準(zhǔn)則II：（為板實(shí)際應(yīng)力）

等穩(wěn)定準(zhǔn)則：整體穩(wěn)定局部穩(wěn)定

二、梁腹板局部穩(wěn)定計(jì)算和加勁肋設(shè)計(jì)腹板的局部穩(wěn)定可由兩種措施保證：a)增加腹板厚度twb)設(shè)必要加勁肋三、板件的寬厚比1.工字型截面腹板為四邊彈性嵌固的均勻受壓板，其非彈性臨界屈曲時(shí)的臨界應(yīng)力為：

取