一級(jí)建筑師考試建筑結(jié)構(gòu)輔導(dǎo)講義：鋼結(jié)構(gòu)6
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(3)實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的計(jì)算
實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的計(jì)算包括強(qiáng)度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定和剛度四個(gè)方面的內(nèi)容。
1)強(qiáng)度
軸心受壓構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算公式同軸心受拉構(gòu)件一樣，采用公式(11－166)，但式中N為軸心壓力設(shè)計(jì)值，f為鋼材抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。
2)整體穩(wěn)定
a．概述
軸心受壓構(gòu)件，除構(gòu)件很短及有了L洞等削弱時(shí)可能發(fā)生強(qiáng)度破壞外，往往當(dāng)荷載還沒有達(dá)到按強(qiáng)度考慮的極限值時(shí)，構(gòu)件就會(huì)因屈曲而喪失承載力，即整體失穩(wěn)破壞。穩(wěn)定問題是鋼結(jié)構(gòu)中的一個(gè)突出問題，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)給予極大的重視。
材料力學(xué)中討論了理想的軸心受壓桿的整體穩(wěn)定計(jì)算，但實(shí)際工程中并不存在這種理想的壓桿。實(shí)際工程中的軸心受壓構(gòu)件常受到以下主要的不利因素的影響：
(a)初始缺陷
初始缺陷包括初彎曲和初偏心。構(gòu)件在制造、運(yùn)輸和安裝過程中，不可避免地會(huì)產(chǎn)生微小的初彎曲；由于構(gòu)造或施工的原因，軸向壓力沒有通過構(gòu)件截面的形心而形成偏心。
這樣，在軸向壓力作用下，構(gòu)件側(cè)向撓度從加載起就會(huì)不斷增加，使得構(gòu)件除受有軸向壓力作用外，實(shí)際上還存在因構(gòu)件撓曲而產(chǎn)生的彎矩(如圖11-88)，從而降低了構(gòu)件的穩(wěn)定承載力。
(b)殘余應(yīng)力
殘余應(yīng)力是指構(gòu)件受力前，構(gòu)件內(nèi)就已經(jīng)存在自相平衡的初應(yīng)力。構(gòu)件的焊接、鋼材的軋制、火焰切割等會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。圖11-89給出了焊接工字形截面構(gòu)件的殘余應(yīng)力(焊接應(yīng)力)的分布(“+”號(hào)表示殘余拉應(yīng)力，“―”號(hào)表示殘余壓應(yīng)力)。殘余應(yīng)力通常不會(huì)影響構(gòu)件的靜力強(qiáng)度承載力，因它本身自相平衡。但殘余壓應(yīng)力將使其所處截面提早發(fā)展塑性，導(dǎo)致軸心受壓構(gòu)件的剛度和穩(wěn)定承載力下降。
b．整體穩(wěn)定計(jì)算
軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定按下式計(jì)算：
《鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范》對(duì)各種截面形式、不同的加工方法以及相應(yīng)的殘余應(yīng)力分布模式，并考慮了1／1000桿長(zhǎng)的初彎曲，共計(jì)算了96條穩(wěn)定系數(shù)與長(zhǎng)細(xì)比的關(guān)系曲線，最后按相近的計(jì)算結(jié)果歸納為a、b、c三條曲線，如圖11―90所示。
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