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钢结构轴心受压构件的整体稳定

发布者:建铭  发布时间:2018/11/6 8:17:52

 

 
当钢结构在荷载作用下处于平衡位置时,微小外界扰动使其偏离平衡位置,若外界扰动除去后仍然能恢复到初始平衡位置,则平衡是稳定的;若外界扰动除去后不能恢复到初始平衡位置,且偏离初始平衡位置愈来愈远,则平衡是不稳定的;若外界扰动除去后不能恢复到初始平衡位置,但仍然能保持在新的平衡位置,则是处于临界状态,也称随遇平衡。当轴心受压构件截面上的平均应力低于或远低于钢材的屈服强度时,若由于其内力与外力之间不能保持平衡的稳定性,微小扰动即促使构件产生很大的弯曲变形、扭转变形或既弯又扭的弯扭变形而丧失承载能力,称这种现象为轴心受压构件丧失整体稳定性或屈曲。根据变形形式又分为弯曲屈曲、扭转屈 曲或弯扭屈曲,如图4-4所示。轴心受压构件的承载力,除长细比很小和有孔洞等削弱的构件可能由强度条件控制外,通常是由整体稳定条件决定承载力。轴心受压构件丧失整体稳定常常是突发性的,容易造成严重后果。例如,1907年8月29日在建的加拿大圣劳伦斯河上的魁北克大桥(钢和架三跨悬式桥,中跨长549m,两边跨各长152m因悬伸部分的受压下弦杆丧失稳定,导致已安装的阴阳钢构件跨了下来,造成75名桥上施工人员遇难。整个事故过程仅15s。因此应给予受压构件的整体稳定特别重视。
轴心受压构件由内力与外力平衡的稳定状态进入不稳定状态的分界标志是临界状态,处于临界状态时的轴心压力称为临界力Ncr>N盯除以构件毛截面面积A所得的应力称为临界应力σcr。
钢结构双轴对称截面轴心受压构件的屈曲形式一般为弯曲屈曲,只有当截面的扭转刚度较小时(如十字形截面),有可能发生扭转屈曲。单轴对称截面轴心受压构件绕非对称轴屈曲时,为弯曲屈曲;若绕对称轴屈曲时,由于轴心压力所通过的截面形心与截面的扭转中心不重合,此时发生的弯曲变形总伴随着扭转变形,属于弯扭屈曲。截面无对称轴的轴心受压构件,其屈曲形式都属于弯扭屈曲。
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