钢结构轴心受压构件稳定性验算方法与注意事项详解

4.1 普通钢构件

轴心受压构件需要进行稳定性验算。其稳定承载力是按照构件的毛截面来计算的，并且要分别按照截面的两个主轴方向进行验算。对于截面形心与剪切中心不重合的构件，要验算弯扭屈曲承载力。对于抗扭刚度较弱的构件，还需要验算扭转屈曲承载力。当有可能发生局部屈曲时，就应当考虑局部屈曲对整体屈曲承载力所产生的影响。格构式轴心受压构件中柱肢屈曲不应先于构件整体失稳。

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压杆稳定性计算在钢结构设计中极为重要。本条规定了稳定计算的方法，以及需要考虑的屈曲形式、缺陷因素和有利因素（包括支座约束以及相邻构件提供的约束）。对于局部屈曲对整体稳定的影响，可通过有效截面法来考虑。格构式压杆的稳定，需考虑剪切变形对临界荷载的削弱作用，同时还要保证缀条不会先达到极限状态，并且柱肢自身不能先于整体失去稳定性。

三边支承板件不应借助屈曲后强度。

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钢结构设计的重要内容包含板件的屈曲。板件的局部屈曲存在不同的设计思路。比如工字钢的翼缘，通常不允许局部屈曲先于整体失稳，原因在于翼缘一旦出现局部屈曲，绕弱轴的刚度就会快速丧失。而工字钢的腹板的局部屈曲，对构件整体稳定只是有着有限的影响。本条明确给出了局部屈曲的设计思路以及需要考虑的因素。

对于承受集中荷载的受弯构件，要考虑局部压应力的影响。

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受弯构件的抗弯计算和抗剪计算，是承载能力极限状态验算的基本内容之一。在计算梁的抗弯强度时，需要考虑截面部分会出现塑性变形。对于截面板件，其宽厚比等级应当依据各板件受压区域的应力状态来确定。

对于侧向弯扭未受约束的受弯构件，需要对其侧向弯扭失稳承载力进行验算；并且在构件的约束端以及内支座处，应当采取相应措施，以确保截面不会发生扭转。

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受弯构件的弯扭失稳验算属于承载能力极限状态验算的基本内容之一；构件弯扭失稳的计算公式是以支座截面不发生扭转为基础的；在实际工程中，构件支座的约束条件需要与弯扭失稳计算理论保持一致。

拉弯构件和压弯构件需要验算轴力与弯矩共同作用下的截面强度。在进行验算时，截面的几何特性应当按照净截面面积以及净截面模量来进行计算。

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在轴力 N 与弯矩 M 共同起作用时，若截面出现塑性铰，那么拉弯或压弯构件就达到了强度极限。此时，N/Np 与 M/Mp 的相关曲线呈凸曲线，这里的 Np 指的是在无弯矩作用情况下全截面屈服的应力，Mp 则是无轴力作用时截面的塑性铰弯矩。并且，其承载力极限值要比按直线公式计算得出的结果更大。

验算时所取的轴力和弯矩需为同一截面在同一荷载组合下出现的量值。若难以判断哪一个是最不利截面，那么就需要同时对几个截面进行校验。并且，截面的几何特性应按照净截面面积和净截面模量来计算。

压弯构件需保证在压力与弯矩共同作用下的整体稳定性。拉弯构件若拉力较小而弯矩相对较大，就应当防止出现整体失稳的情况。

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拉弯构件在拉力很小但弯矩相对很大的情况下，可能会发生整体失稳。这一情况应引起工程技术人员的注意，需要通过计算校核或者满足构造要求来防止整体失稳。

实腹构件的压弯构件整体稳定，需进行弯矩作用平面内和平面外的稳定计算。若弯矩作用在对称轴平面内（绕 x 轴），则其弯矩作用平面内的稳定性需按最大强度理论来分析，而弯矩作用平面外的稳定性要依据屈曲理论进行分析。单轴对称截面时，若弯矩作用在对称轴平面内，并且使较大翼缘受压，那么较小翼缘拉应力区有可能最先出现塑性区，就像图 1（c）所展示的那样，所以应当补充对较小翼缘拉应力是否超限进行验算。

对于弯矩绕虚轴作用的格构式压弯构件而言，其弯矩作用平面内稳定性的计算适宜采用边缘屈服准则。弯矩作用平面外的整体稳定性无需进行计算，然而需要计算分肢的稳定性。之所以如此，是因为受力最大的分肢平均应力要比整体构件的平均应力大。只要分肢在两个方向的稳定能够得到保障，那么整个构件在弯矩作用平面外的稳定也就能够得到保障。格构式压弯构件缀材计算时取用的剪力值：实际剪力有可能与构件有初弯曲时导出的剪力相叠加，然而由于这样叠加的概率很小，所以规范规定取两者中的较大值是可行的。

压弯构件若弯矩作用在两个主平面内，其稳定性验算需同时考量两个方向的弯矩作用。并且，两个方向弯矩位置的确定需具备合理依据。