钢柱
来源: 钢柱   发布时间: 2015-06-19 09:16   1055 次浏览   大小:  16px  14px  12px
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    钢柱按受力情况通常可分为轴心受压柱和偏心受压柱。轴心受压柱所受的纵向压力与柱的截面形心轴重合。偏心受压柱同时承受轴心压力和弯矩,也称压弯构件。
     设计计算 钢柱截面应满足强度、稳定和长细比限制等要求,截面的各组成部件还应满足局部稳定的要求。
     强度 柱的最大受压或受拉正应力应不超过钢材的设计强度。对轴心受压柱,轴心压力在截面内引起均匀的受压正应力;对偏心受压柱,由于弯矩的作用,在截面内引起不均匀的正应力,通常在截面偏心一侧的最外层纤维应力为最大压应力,另一侧最外层纤维应力为最小压应力,弯矩较大时可能出现最大拉应力。
  实腹轴心受压柱的稳定 实腹柱轴心受压时,当压力增加到一定大小,柱会由直线平衡状态突然向刚度较小的侧向发生弯曲,有时也可能发生突然扭转、或同时发生弯曲和扭转;如压力再稍增加,则弯曲、扭转或弯扭变形随即迅速加大,从而使柱失去承载能力的现象称为柱整体丧失稳定,并按其失稳变形的情况分别称为弯曲失稳、扭转失稳或弯扭失稳.

使柱丧失稳定的最小轴心压力称为临界力。临界力被毛截面面积除所得的应力称为临界应力。临界应力常常低于钢材的屈服点,即柱在强度到达极限状态前就会丧失稳定。临界应力与屈服点的比值称为轴心受压柱的稳定系数。
  轴心受压柱丧失稳定的三种情况中,最常见的是弯曲失稳影响柱弯曲失稳临界应力的主要因素是柱的长细比,亦即柱的计算长度与截面回转半径的比值。对给定的钢材,柱愈长或愈细,即长细比愈大,则临界应力愈小,愈易弯曲失稳。柱在两个主轴x和y轴方向的长细比不相等时,其弯曲失稳总是顺着刚度较弱、即长细比较大的方向发生(见柱的基本理论)。当钢柱具有开口形截面且截面壁厚较小时,由于截面抗扭刚度较差,在轴心压力作用下可能发生扭转失稳或弯扭失稳。当截面为双轴对称(如十字形截面)或点对称(如Z形截面)时,轴心压力所在的形心轴与剪切中心轴重合,当柱的长度较小时,可能发生扭转失稳当截面没有对称轴时,柱在轴心压力下失稳一般为弯扭失稳。扭转失稳和弯扭失稳的临界应力与柱的截面形式和大小、抗扭刚度和抗弯刚度、柱的长度和支承情况等有关。开口形薄壁截面的壁厚愈小,抗扭刚度愈小,愈易发生扭转。
  工程上用的钢柱常有缺陷,如钢材热轧和结构焊接过程中不均匀加热和冷却所产生的截面残余应力、构件初弯曲等制造偏差,以及构件连接初偏心等安装偏差等。这些缺陷将降低临界应力和稳定系数,对于不同截面形式的钢柱,稳定系数的降低情况各不相同。
  轴心受压柱的稳定计算公式为/,式中为毛截面压应力;为轴心压力;为毛截面面积;为稳定系数;为设计强度。
  实腹偏心受压柱的稳定 偏心受压柱同时承受轴心压力和弯矩。由于弯矩的作用,柱在弯矩作用平面内一开始就有弯曲变形如轴心压力和弯矩同时逐渐增大,弯曲变形也相应逐渐增大但当荷载增加到一定大小时,即使保持荷载不变甚至逐渐减小,而变形却会继续迅速增大,这时柱已失去承载能力,这个现象称为偏心受压柱在弯矩作用平面内丧失稳定

 

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