關于軸心受壓構件的整體失穩現象
2022-09-08 09:16 陜西鋼結構 華邦建設
無缺陷的軸心受壓構件，當軸心壓力N較小時，構件只產生軸向壓縮變形，保持直線平衡狀態。此時如有干擾力使構件產生微小彎曲，則當干擾力移去后，構件將恢復到原來的直線平衡狀態，這種直線平衡狀態下構件的外力和內力間的平衡是穩定的。當軸心壓力N逐漸增加到一定大小，如有干擾力使構件發生微彎，但當干擾力移去后，構件仍保持微彎狀態而不能恢復到原來的直線平衡狀態，這種從直線平衡狀態過渡到微彎曲平衡狀態的現象稱為平衡狀態的分枝，此時構件的外力和內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件喪失承載能力，這種現象稱為構件的彎曲屈曲或彎曲失穩。中性平衡是從穩定平衡過渡到不穩定平衡的臨界狀態，中性平衡時的軸心壓力稱為臨界力，相應的截面應力稱為臨界應力;臨界應力低于鋼材屈服強度，即構件在到達強度極限狀態前就會喪失整體穩定。無缺陷的軸心受壓構件發生彎曲屈曲時，構件的變形發生了性質上的變化，即構件由直線形式改變為彎曲形式，且這種變化帶有突然性。結構喪失穩定時，平衡形式發生改變的，稱為喪失了第一類穩定性或稱為平衡分枝失穩。除喪失第一類穩定性外，還有第二類穩定性問題。喪失第二類穩定性的特征是結構喪失穩定時其彎曲平衡形式不發生改變，只是由于結構原來的彎曲變形增大將不能正常工作。喪失第二類穩定性也稱為極值點失穩。
對某些抗扭剛度較差的軸心受壓構件(如十字形截面)，當軸心壓力N達到臨界值時，穩定平衡狀態不再保持而發生微扭轉。當N再稍微增加，則扭轉變形迅速增大而使構件喪失承載能力，這種現象稱為扭轉屈曲或扭轉失穩。
截面為單軸對稱(如T形截面)的軸心受壓構件繞對稱軸失穩時，由于截面形心與截面剪切中心(或稱扭轉中心與彎曲中心，即構件彎曲時截面剪應力合力作用點通過的位置)不重合，在發生彎曲變形的同時必然伴隨有扭轉變形，故稱為彎扭屈曲或彎扭失穩。同理，截面沒有對稱軸的軸心受壓構件，其屈曲形態也屬彎扭屈曲。
鋼結構中常用截面的軸心受壓構件，由于其板件較厚，構件的抗扭剛度也相對較大，失穩時主要發生彎曲屈曲;單軸對稱截面的構件繞對稱軸彎扭屈曲時，當采用考慮扭轉效應的換算長細比后，也可按彎曲屈曲計算。因此彎曲屈曲是確定軸心受壓構件穩定承載力的主要依據。
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