格 构 式 截 面
图4.3 轴心受力构件的截面形式
实腹式构件比格 构式构件构造简 单，制造方便， 整体受力和抗剪 性能好，但截面 尺寸较大时钢材 用量较多；而格 构式构件容易实 现两主轴方向的 等稳定性，刚度 较大，抗扭性能 较好，用料较省。
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b.轴心受力构件的设计
在钢结构中应用广泛，如桁架、网 架中的杆件，工业厂房及高层钢结 构的支撑，海洋平台和其它结构的 支柱等。
+
+
+
+
b)
++
++
++
++
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图4.1 轴心受压构件的应用
第四章 钢结构构件及其连接
柱头
柱头
缀板
支承屋盖、楼盖或工作平台的竖向 受压构件通常称为柱。柱由柱头、 柱身和柱脚三部分组成。
第四章 钢结构构件及其连接
第4章 钢结构构件及其连接
4.1 轴心受力构件 4.2 受弯构件 4.3 偏心受力构件 4.4 钢结构的连接
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第四章 钢结构构件及其连接
§4.1 轴心受力构件
4.1.1 轴心受力构件的应用
a)
轴心受力构件是指承受通过截面形 心轴线的轴向力作用的构件。包括 轴心受拉构件（轴心拉杆）和轴心 受压构件（轴心压杆）。
（3）材料为匀质，各项同性且无限弹性，符合虎克定律；
（4）构件无初应力，节点铰支。
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第四章 钢结构构件及 其连接
b. 轴心受压构件的三种整体失稳状态
无缺陷的轴心受压构件（双轴对称的工型截面）通常发生弯曲失稳， 构件的变形发生了性质上的变化，即构件由直线形式改变为弯曲形式， 且这种变化带有突然性。
对某些抗扭刚度较差的轴心受压构件（十字形截面），当轴心压力达 到临界值时，稳定平衡状态不再保持而发生微扭转。当轴心力再稍微 增加，则扭转变形迅速增大而使构件丧失承载能力，这种现象称为扭 转失稳。
m a x
( l0 i
)max
[]
（4.3）
max——构件最不利方向的最大长细比； (x , y )max
l0——计算长度，取决于其两端支承情况；
i——回转半径；
[] ——容许长细比
i
I
A
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第四章 钢结构构件及 其连接
§4.1.3 轴心受压构件的整体稳定
a. 轴心受压构件的整体失稳现象
截面为单轴对称（T形截面）的轴心受压构件绕对称轴失稳时，由于 截面形心和剪切中心不重合，在发生弯曲变形的同时必然伴随有扭转 变形，这种现象称为弯扭失稳。
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c. 无缺陷轴心受压构件的屈曲
第四章 钢结构构件及 其连接
理想轴心受压构件
（1）杆件为等截面理想直杆；
（2）压力作用线与杆件形心轴重合；
设计时应满足
σ N f An
（4.2）
An—— 构件的净截面面积
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第四章 钢结构构件及 其连接
b. 轴心受力构件的刚度计算（正常使用极限状态）
轴心受力构件的刚度通常用长细比来衡量，越大，表示构件刚
度越小；长细比过大，构件在使用过程中容易由于自重产生挠曲， 在动力荷载作用下容易产生振动，在运输和安装过程中容易产生弯 曲。因此设计时应使构件长细比不超过规定的容许长细比
第四章 钢结构构件及 其连接
轴 轴心受拉构件 心 受 力 构 轴心受压构件 件
强度 （承载能力极限状态） 刚度 （正常使用极限状态） 强度 （承载能力极限状态） 稳定
刚度 （正常使用极限状态）
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第四章 钢结构构件及 其连接
§4.1.2 轴心受力构件的强度和刚度
a. 轴心受力构件的强度计算
它们与分肢翼缘组成桁架体系；缀板常
x
1 x (虚轴) 1 x (虚轴) 用钢板，与分肢翼缘组成刚架体系。
y
yy
y
y
y
(实轴)
(实轴)
x
1x
1x
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第四章 钢结构构件及 其连接
a.轴心受力构件的截面形式
a）型钢截面； b)实腹式组合截面；c)格构式组合截面
实 腹 式 截 面第四章 其连接 2Fra bibliotek 有孔洞等削弱
◎ 弹性阶段－应力分布不均匀；
◎ 极限状态－净截面上的应力为均匀屈服应力。
钢结构构件及
N
N
N
N
N / A f 0
max =3 0
n
（4fy.2.2）
(a)弹性状态应力
(b)极限状态应力
图4.4 截面削弱处的应力分布
构件以净截面的平均应力达到屈服强度为强度极限状态。
传力方式： 上部结构－柱头－柱身－柱脚－基础
l l
缀条
l =l
实腹式构件和格构式构件
柱身
柱身
实腹式构件具有整体连通的截面。
柱脚
柱脚
格构式构件一般由两个或多个分肢 用缀件联系组成。采用较多的是两
x
1 x (虚轴)
分肢格构式构件。
1 x (虚轴)
y
yy
y
y
y
x
(实轴)
(实轴)
1x
1x
图4.2 柱的形式
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无缺陷的轴心受压构件在压力较小时，只有轴向压缩变形，并保持 直线平衡状态。此时如果有干扰力使构件产生微小弯曲，当干扰力 移去后，构件将恢复到原来的直线平衡状态。（稳定平衡） 随着轴向压力N的增大，当干扰力移去后，构件仍保持微弯平衡状态 而不能恢复到原来的直线平衡状态。（随遇平衡） 如轴心压力再稍微增加，则弯曲变形迅速增大而使构件丧失承载能 力，这种现象称为构件的弯曲失稳。 随遇平衡是从稳定平衡过渡到不稳定平衡的临界状态，发生随遇平衡 时的轴心压力称为临界力Ncr，相应的截面应力称为临界应力cr。
第四章 钢结构构件及其连接
柱头
柱头
格构式构件
实轴和虚轴
格构式构件截面中，通过分肢腹板的
缀板
主轴叫实轴，通过分肢缀件的主轴叫
虚轴。
l l
缀条
l =l
缀条和缀板
一般设置在分肢翼缘两侧平面内，其作
柱身
柱身
用是将各分肢连成整体，使其共同受力，
并承受绕虚轴弯曲时产生的剪力。
柱脚
柱脚
缀条用斜杆组成或斜杆与横杆共同组成，
轴心受力构件以截面上的平均应力达到钢材的屈服强度作为强 度计算准则。
1. 截面无削弱 构件以全截面平均应力达到屈服强度为强度极限状态。
设计时，作用在轴心受力构件中的外力N应满足：
σN f A
（4.1）
N —— 轴心力设计值； A—— 构件的毛截面面积； f —— 钢材抗拉或抗压强度设计值。
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