建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)穩(wěn)定

建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)穩(wěn)定第一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六2023/5/28壓桿穩(wěn)定§1引言§2兩端鉸支細(xì)長壓桿的臨界壓力§5壓桿的穩(wěn)定校核及其合理截面§4歐拉公式的適用范圍經(jīng)驗(yàn)公式§3其他支座條件下細(xì)長壓桿的臨界壓力第二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六2023/5/28§1引言壓桿穩(wěn)定構(gòu)件的承載能力：①強(qiáng)度②剛度③穩(wěn)定性工程中有些構(gòu)件具有足夠的強(qiáng)度、剛度，卻不一定能安全可靠地工作。第三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六2023/5/28壓桿穩(wěn)定F第四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六2023/5/28一、穩(wěn)定平衡與不穩(wěn)定平衡：壓桿穩(wěn)定1.不穩(wěn)定平衡第五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六2023/5/28壓桿穩(wěn)定2.穩(wěn)定平衡第六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六2023/5/28二、壓桿失穩(wěn)與臨界壓力：1.理想壓桿：材料絕對(duì)理想；軸線絕對(duì)直；壓力絕對(duì)沿軸線作用。2.壓桿的穩(wěn)定平衡與不穩(wěn)定平衡：穩(wěn)定平衡臨界狀態(tài)壓桿穩(wěn)定不穩(wěn)定平衡第七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六2023/5/283.壓桿失穩(wěn)：4.壓桿的臨界壓力穩(wěn)定平衡不穩(wěn)定平衡臨界狀態(tài)臨界壓力:Fcr壓桿穩(wěn)定不穩(wěn)定平衡第八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六2023/5/281.撓度：橫截面形心沿垂直于軸線方向的線位移。用w表示。與y

同向?yàn)檎粗疄樨?fù)。2.轉(zhuǎn)角：橫截面繞其中性軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。用表示，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為正，反之為負(fù)。撓曲線：變形后，軸線變?yōu)楣饣€，該曲線稱為撓曲線。其方程為：w=f(x)轉(zhuǎn)角與撓曲線的關(guān)系：彎曲變形度量梁變形的兩個(gè)基本位移量小變形PxwCqC1y第九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六2023/5/28即撓曲線近似微分方程。彎曲變形小變形yxM>0yxM<0撓曲線曲率:EIxMxf)()(=￠￠

\

第十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六2023/5/28對(duì)于等截面直梁，撓曲線近似微分方程可寫成如下形式：彎曲變形第十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六2023/5/28§2兩端鉸支細(xì)長壓桿的臨界壓力一、兩端鉸支細(xì)長壓桿的臨界壓力:假定壓力已達(dá)到臨界值，桿已經(jīng)處于微彎狀態(tài)，如圖，從撓曲線入手，求臨界力。(L,EI已知)①彎矩：②撓曲線近似微分方程：壓桿穩(wěn)定FxyFMFFxw第十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六2023/5/28③微分方程的解：④確定積分常數(shù)：臨界力Fcr

是微彎下的最小壓力，故，只能取n=1；且桿將繞慣性矩最小的軸彎曲。壓桿穩(wěn)定第十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六2023/5/28二、此公式的應(yīng)用條件：1.理想壓桿；2.線彈性范圍內(nèi)；3.兩端為球鉸支座。兩端鉸支細(xì)長壓桿臨界力的歐拉公式

壓桿穩(wěn)定撓曲線方程：第十四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六2023/5/28其它支承情況下，壓桿臨界力的歐拉公式—長度系數(shù)（或約束系數(shù)）。

壓桿臨界力歐拉公式的一般形式壓桿穩(wěn)定l—相當(dāng)長度。各種壓桿失穩(wěn)時(shí),撓曲線中 相當(dāng)于半波正弦曲線的一段長度§3其他支座條件下細(xì)長壓桿的臨界壓力兩端鉸支細(xì)長壓桿臨界壓力的歐拉公式第十五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六2023/5/28壓桿穩(wěn)定表1各種支承約束條件下等截面細(xì)長壓桿臨界力的歐拉公式支承情況兩端鉸支一端固定另端鉸支兩端固定一端固定另端自由兩端固定但可沿橫向相對(duì)移動(dòng)失穩(wěn)時(shí)撓曲線形狀FcrABl臨界力Fcr歐拉公式長度系數(shù)μμ=1μ0.7μ=0.5μ=2μ=1lFcrAB0.7lCC—撓曲線拐點(diǎn)l0.5lFcrABCDC、D—撓曲線拐點(diǎn)Fcrl2l0.5lFcrlC—撓曲線拐點(diǎn)第十六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六2023/5/28③壓桿的臨界力例2求下列細(xì)長壓桿的臨界力。=1.0，解：①繞y軸，兩端鉸支：=0.7，②繞z

軸，左端固定，右端鉸支：壓桿穩(wěn)定yzL1L2yzhbx第十七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六2023/5/28例3求下列細(xì)長壓桿的臨界力。(L=0.5m)圖(a)圖(b)解：圖(a)圖(b)壓桿穩(wěn)定5010FLFL(45456)等邊角鋼yz第十八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六2023/5/28§4歐拉公式的適用范圍經(jīng)驗(yàn)公式一、基本概念1.臨界應(yīng)力：壓桿處于臨界狀態(tài)時(shí)橫截面上的平均應(yīng)力。3.柔度：2.細(xì)長壓桿的臨界應(yīng)力：壓桿穩(wěn)定第十九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六2023/5/284.大柔度桿的分界：二、中小柔度桿的臨界應(yīng)力計(jì)算1.直線型經(jīng)驗(yàn)公式①P<<S

時(shí)：壓桿穩(wěn)定對(duì)A3鋼,l1100;對(duì)鑄鐵,l1

80

對(duì)A3鋼,l261.6第二十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六2023/5/28③臨界應(yīng)力總圖②S<

時(shí)：壓桿穩(wěn)定bas2-=sl

P1Espl2

=第二十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六2023/5/282.拋物線型經(jīng)驗(yàn)公式我國建筑業(yè)常用：①P<<s

時(shí)：②s<

時(shí)：壓桿穩(wěn)定第二十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六2023/5/28§5壓桿的穩(wěn)定校核及其合理截面壓桿所承受的壓力,一定要小于臨界壓力,并要有一定的安全儲(chǔ)備.nst

–規(guī)定的穩(wěn)定安全系數(shù)一、壓桿的穩(wěn)定條件:壓桿穩(wěn)定nst一般高于強(qiáng)度安全系數(shù)金屬結(jié)構(gòu)中壓桿:nst=1.8–3.0機(jī)床絲杠中壓桿:nst=2.5–4磨床油缸活塞桿:nst=4–6一般也常用:第二十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六2023/5/28二、壓桿的合理截面:合理壓桿穩(wěn)定保國寺大殿的拼柱形式1056年建，“雙筒體”結(jié)構(gòu)，塔身平面為八角形。經(jīng)歷了1305年的八級(jí)地震。第二十四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期六2023/5/28例7圖示立柱，L=6m，由兩根10號(hào)槽鋼組成，下端固定，上端為球鉸支座，試問a=？時(shí)，立柱的臨界壓力最大，值為多少？解：對(duì)于單個(gè)10號(hào)槽鋼，形心在C1點(diǎn)。兩根槽鋼圖示組合之后，