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钢结构轴心受压构件的局部稳定 是什么?

发布者:建铭  发布时间:2018/11/6 8:18:37

 

 
钢结构中的轴心受压构件大多由若干矩形平面薄板组成。设计时通常板件的宽度与厚度之比都比较大,使截面具有较大的回转半径,获得较高的整体稳定承载力。但如果板件的宽度与厚度之比过大,在轴心压力作用下,可能在构件丧失整体稳定或强度破坏之前,板件偏离其原来的平面位置而发生波状鼓曲,如图4-15所示,称这种现象为板件丧失了稳定性。因为板件失稳发生在整个构件的局部部位,所以称为构件丧失局部稳定或发生局部屈曲。由于丧失稳定的板件不能再承受或少承受所增加的荷载,并改变了原来构件的受力状态,导致构件的整体稳定承载力降低。
轴心受压构件的局部屈曲,实际上是薄板在轴心压力作用下的屈曲问题。轴心受压薄板也会存在初弯曲、荷载初偏心和残余应力等缺陷。目前在钢结构设计实践中,多以理想、受压平板屈曲时的临界应力为基础,根据试验并结合经验综合考虑各种有利和不利因素的影响。
目前关于轴心受压构件的局部稳定性计算采用的两种设计准则,一种是不允许出现局部失稳,即板件受到的压应力不超过局部失稳的临界应力;另一种是允许出现局部失稳,利用板件屈曲后强度,板件受到的压应力不超过板件发挥屈曲后强度的极限承载应力。
钢结构单向均匀受压薄板的屈曲 
组成构件的各板件在连接处五为支承,构件的支座也对各板件在支座截面处提供支承。例如工字形截面构件的翼缘相当于三边支承一边自由的矩形板,而腹板相当于四边支承的矩形板。若支承对相连板件无转动约束能力,可视为简支。单向均匀受压的四边简支矩形薄板的屈曲变形如图4-16 (α)所示。处于弹性屈曲时,由薄板弹性稳定理论可得其
为拉应力,它对板的进一步弯曲起约束作用,使板在屈曲后仍然具有继续承担更大荷载的能力3这称为屈曲后强度。
目前还难以采用理论分析的方法得出利用板屈曲后强度的计算公式,而采用有效宽度法。将薄板达极限状态时的应力分布图形(图4-18α)先简化为矩形分布(图4-18b),再在合力相等的前提下,简化为两侧应力为/y矩形图形(图4-18c),称两个矩形的宽度之和be为有效宽度。be的计算公式通过试验来确定。
钢结构轴心受压构件的局部稳定计算 
《钢结构设计规范》GB 50017-2003中,当采用整体失稳之前不发生局部失稳的设计准则,即板件的临界应力大于等于构件整体失稳临界应力的设计准则,也称作局部与整体等稳定准则时,由式(4-5川、式(4-51)可见,板件的临界应力主要与板件的宽厚比有关。因此设计规范采用限制板件宽厚比的方法来实现设计准则。
对于工字形截面(图4-19α),翼缘和腹板分别取k = 0.425和k =4,根据设计准则分析并简化后得到的局部稳定计算公式为
T形截面(图4-19b)的翼缘与工字形截面的翼缘受力状态相同,局部稳定按式 ( 4-55)计算。它的腹板也是三边支承一边自由板,但它受翼缘的弹性约束作用较强。
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