2019年二级注册结构工程师钢结构章节考点（12）

　　1.轴心受力构件的分类：

　　隔构式构件和实复试构件两种。隔构式构件：由两个或多个分肢用缀材连接而成。截面上通过分肢腹板的轴线叫做实轴，通过缀板平面的叫虚轴。缀材的作用是将各个分肢连成整体，并承受构件绕虚轴弯曲时的剪力。缀材分为缀板和缀条两种，缀板常用钢板，必要时采用型钢。隔构式构件的抗扭刚度较大。容易实现两主轴方向稳定承载力相当。

　　2.轴心受力构件的强度和刚度计算：长细比：轴心受力构件的计算长度L0与构件的回转半径i的比值。受拉杆件的容许长细比：桁架构件350，250,250。柱间支撑300、200、受压杆件的容许长细比：柱、桁架和天窗架中构件，柱间支撑。

　　3.轴心受压构件的整体稳定性：

　　①平衡的临界状态，即随遇平衡。构件失稳时的变形状态:弯曲变形、扭转变形、既有弯曲又有扭转的变形。分别对应弯曲屈曲、扭转屈曲、弯扭屈曲。

　　②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。

　　4.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，才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，为弯扭屈曲。截面无对称轴的轴心受压构件，其屈曲变形都为弯扭屈曲。

　　5.理想轴心受压构件：由弹性材料制成的、无初弯曲、无偏心距、无残余应力的轴心受压构件。双轴对称的理想受压构件丧失整体稳定通常为弯曲失稳。

　　6.理想轴心受压构件的扭转失稳：扭转失稳破坏。计算时需要计算换算长细比。

　　理想轴心受压构件的弯扭失稳：对于单轴对称T形截面轴心受压构件，在绕对称轴失稳时为弯扭失稳。

　　7.各种缺陷对轴心受压构件整体性的影响：

　　①初弯曲对构件整体性的影响：在加工和制作以及搬运的过程中产生的。在初弯曲的作用下，从加载开始，构件就产生挠曲变形，挠度y和挠度总值Y与初弯曲成正比。随着挠度的增大，附加弯矩也增大。

　　②荷载初偏心距对构件整体稳定性的影响：荷载初偏心距对轴心受压构件的影响与初弯曲类似。

　　③残余应力对结构整体稳定性的影响：残余应力是指还未受荷载之前存在域构件之中自相平衡的初始应力。一般情况下，温度高或冷却慢的部位初始残余拉应力，温度低或冷却快的部位产生残余压应力。残余应力的分布和大小与构件截面的形状、尺寸、制造方法和加工过程有关。

　　8.轴心受压构件的整体稳定性计算：考虑初弯曲和残余应力的影响，引入整体稳定性系数ψ，和长细比λ。构件长细比的计算分：双轴对称和极对称构件;截面为单轴对称构件(绕对称轴旋转时需要换算长细比);单角钢和双角钢组合T形截面绕对称轴的计算;单轴对称的轴心受压构件在绕非对称主轴以外的任一轴失稳时，应按照弯扭屈曲计算其稳定性。

　　9.轴心受压构件的设计：轴心受压构件的设计应该满足强度、刚度、整体稳定性和局部稳定性要求。

　　10.实腹式受压构件的设计：设计时主要是确定截面尺寸，然后验算是否满足设计要求，不满足时需要进行截面调整后再进行验算。

　　11.轴心受压型钢构件设计的步骤：

　　①假定构件的长细比λ(先选定长细比λ再更加长细比确定未知量ψ和A，一般假定λ=50—100)②计算所需绕两个轴的回转半径。

　　③初选截面规格尺寸(根据所需的A、ix iy选择截面规格)

　　④验算是否满足设计要求(不满足时，需要进行截面调整，再验算是否满足要求)。

　　12.隔构式轴心受压构件的整体稳定承载能力设计：①绕实轴的整体稳定性承载力，②绕虚轴的整体稳定承载力。

　　绕实轴旋转：实腹式构件的抗剪刚度大，由横向剪力引起的变形很小，对构件的承载力降低不到1%，可以忽略不计、当构件绕实轴丧失整体稳定性时，隔构式构件的两个肢相对于两个实腹构件，计算时与实复试构件计算相同。

　　绕虚轴旋转：当隔构式构件绕虚轴丧失稳定性时，构件中产生的剪力要由比较弱的缀材来承担，由横向剪力引起的构件变形较大，使构件的稳定承载能力显著降低。此时，如果采用换算长细比，就可以获得与实复试构件相同的临界应力表达式，且计入了剪切变形引起的构件稳定承载力的降低。在计算换算长细比时分双肢缀板构件和双肢缀调构件计算。

　　13.分肢的稳定性：隔构式的分肢是组成整体截面的一部分，在缀材节点之间是一个单独的实腹受压构件。所以，在设计时，应保证各分肢不先于构件整体丧失稳定性。由于初始弯矩等缺陷的影响，可能使构件在弯曲状态受力，从而产生附加弯矩和剪力。附加弯矩使分肢的内力不等，附加剪力使缀板构件产生弯矩。此外，分肢截面的类别可能比整体的低。这些都是分肢的稳定承载力降低。所以需要对分肢长细比进行限制：对缀条λ1<0.7λmax。是分对于缀板λ1<0.5λmax，且λ1≤40。

　　14.为什么轴心受力构件强度验算用净截面，刚度和整体稳定验算却用毛截面?

　　答：强度问题研究构件异构最不利点的应力或最不利截面的内力限值，它与材料的强度极限，截面面积的大小有关，稳定问题研究构件或结构受荷载变形后平衡状态的属性及相应临界荷载，它与构件或结构的整体刚度有关，因为构件的部分削弱对其变形或整体刚度影响不大，所以强度问题按净截面，刚度和稳定性验算按毛截面。

　　15.实腹式轴心受压构件的截面设计原则：

　　(1)肢宽壁薄：在满足板件宽厚比限值的条件下使截面面积分布尽量远离形心轴，以增大截面的惯性矩和回转半径，提高构件的整体稳定承载能力和刚度，达到用料合理。(2)等稳定性：使构件在两个主轴方向的稳定系数接近，两个主轴方向的稳定承载力基本相同，以充分发挥截面的承载能力。一般情况下，取两个主轴方向的长细比接近相等，即

　　来保证等稳定性。(3)制造省工：应使构造简单，能充分利用现代化的制造能力和减少制造工作量。如设计便于采用自动焊的截面(工字形截面等)和尽量使用型钢，这样做虽然有时候用钢量会增多，但因制造省工时和型钢价格较低，故相对而言可能仍比较经济。(4)连接简便：杆件应便于与其他构件连接。在一般情况下，截面以开敞式为宜。对封闭式的箱形和管形截面，由于连接较困难，只在特殊情况下使用。

　　16.格构式轴心受压构件采用换算长细比的物理意义?

　　答：格构式轴心受压构件对实轴的稳定性承载力计算与实腹式完全相同，因为它相当于两个并排的实腹式构件，但格构柱对虚轴的稳定性却具有相同的长细比的实轴的稳定性承载力小，因为格构柱是由柱肢和缀件组成的，分肢每隔一定距离用缀件连接起来，缀件的变形，助长了柱在虚轴方向的屈曲破坏，降低了构件在虚轴方向的临界力。为考虑缀件变形的临界力降低的影响，根据理论推导，设计计算时，采用加大的换算长细比来代替构件对虚轴的实际长细比，用来表征构件缀件变形对构件在虚轴方向稳定性承载力的降低。