關(guān)于軸心受壓構(gòu)件的整體失穩(wěn)現(xiàn)象
2022-09-08 09:16 陜西鋼結(jié)構(gòu) 華邦建設(shè)
無缺陷的軸心受壓構(gòu)件，當(dāng)軸心壓力N較小時(shí)，構(gòu)件只產(chǎn)生軸向壓縮變形，保持直線平衡狀態(tài)。此時(shí)如有干擾力使構(gòu)件產(chǎn)生微小彎曲，則當(dāng)干擾力移去后，構(gòu)件將恢復(fù)到原來的直線平衡狀態(tài)，這種直線平衡狀態(tài)下構(gòu)件的外力和內(nèi)力間的平衡是穩(wěn)定的。當(dāng)軸心壓力N逐漸增加到一定大小，如有干擾力使構(gòu)件發(fā)生微彎，但當(dāng)干擾力移去后，構(gòu)件仍保持微彎狀態(tài)而不能恢復(fù)到原來的直線平衡狀態(tài)，這種從直線平衡狀態(tài)過渡到微彎曲平衡狀態(tài)的現(xiàn)象稱為平衡狀態(tài)的分枝，此時(shí)構(gòu)件的外力和內(nèi)力間的平衡是隨遇的，稱為隨遇平衡或中性平衡。如軸心壓力N再稍微增加，則彎曲變形迅速增大而使構(gòu)件喪失承載能力，這種現(xiàn)象稱為構(gòu)件的彎曲屈曲或彎曲失穩(wěn)。中性平衡是從穩(wěn)定平衡過渡到不穩(wěn)定平衡的臨界狀態(tài)，中性平衡時(shí)的軸心壓力稱為臨界力，相應(yīng)的截面應(yīng)力稱為臨界應(yīng)力;臨界應(yīng)力低于鋼材屈服強(qiáng)度，即構(gòu)件在到達(dá)強(qiáng)度極限狀態(tài)前就會(huì)喪失整體穩(wěn)定。無缺陷的軸心受壓構(gòu)件發(fā)生彎曲屈曲時(shí)，構(gòu)件的變形發(fā)生了性質(zhì)上的變化，即構(gòu)件由直線形式改變?yōu)閺澢问剑疫@種變化帶有突然性。結(jié)構(gòu)喪失穩(wěn)定時(shí)，平衡形式發(fā)生改變的，稱為喪失了類穩(wěn)定性或稱為平衡分枝失穩(wěn)。除喪失類穩(wěn)定性外，還有第二類穩(wěn)定性問題。喪失第二類穩(wěn)定性的特征是結(jié)構(gòu)喪失穩(wěn)定時(shí)其彎曲平衡形式不發(fā)生改變，只是由于結(jié)構(gòu)原來的彎曲變形增大將不能正常工作。喪失第二類穩(wěn)定性也稱為極值點(diǎn)失穩(wěn)。
對某些抗扭剛度較差的軸心受壓構(gòu)件(如十字形截面)，當(dāng)軸心壓力N達(dá)到臨界值時(shí)，穩(wěn)定平衡狀態(tài)不再保持而發(fā)生微扭轉(zhuǎn)。當(dāng)N再稍微增加，則扭轉(zhuǎn)變形迅速增大而使構(gòu)件喪失承載能力，這種現(xiàn)象稱為扭轉(zhuǎn)屈曲或扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)。
截面為單軸對稱(如T形截面)的軸心受壓構(gòu)件繞對稱軸失穩(wěn)時(shí)，由于截面形心與截面剪切中心(或稱扭轉(zhuǎn)中心與彎曲中心，即構(gòu)件彎曲時(shí)截面剪應(yīng)力合力作用點(diǎn)通過的位置)不重合，在發(fā)生彎曲變形的同時(shí)必然伴隨有扭轉(zhuǎn)變形，故稱為彎扭屈曲或彎扭失穩(wěn)。同理，截面沒有對稱軸的軸心受壓構(gòu)件，其屈曲形態(tài)也屬彎扭屈曲。
鋼結(jié)構(gòu)中常用截面的軸心受壓構(gòu)件，由于其板件較厚，構(gòu)件的抗扭剛度也相對較大，失穩(wěn)時(shí)主要發(fā)生彎曲屈曲;單軸對稱截面的構(gòu)件繞對稱軸彎扭屈曲時(shí)，當(dāng)采用考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的換算長細(xì)比后，也可按彎曲屈曲計(jì)算。因此彎曲屈曲是確定軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定承載力的主要依據(jù)。
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