柱子的三種受壓狀態是軸心受壓、小偏心受壓、大偏心受壓。
壹、軸心受壓
當柱子的載荷作用在柱子的軸心線上時,稱為軸心受壓。此時,柱子受力均勻,軸心受拉和受壓應力相等,柱子不會產生彎曲變形。當載荷作用越大時,柱子的軸向應變也越大,柱子可能會發生破壞。因此,軸心壓力對柱子的影響非常關鍵,需要非常小心地考慮。
二、偏心受壓
當柱子的載荷不在柱子的軸心線上,而是偏離軸線壹定距離時,稱為偏心受壓。此時,柱子受力不均勻,產生的軸向壓力和周向彎曲應力都會使柱子發生變形。如果偏心距離過大,則柱子可能會發生屈曲和破壞。
當柱子偏心時,柱子會先發生彎曲,之後再出現扭曲變形。這是因為偏心距離越大,柱子受到的偏心載荷越大,彎曲應力也就越大,直至柱子發生屈曲。另外,柱子的材料和截面形狀也會影響偏心受壓的情況。
註意事項以及現實應用:
1、註意事項
柱子的受力情況取決於載荷的作用位置。軸心受壓不會導致柱子發生彎曲變形,而偏心受壓會導致柱子先發生彎曲,之後再出現扭曲變形。在實際設計中,要根據實際情況合理選取柱子的材料、截面形狀和載荷位置,以確保柱子的安全性和穩定性。
2、現實應用
軸心壓力所在的形心軸與剪切中心軸不重合,柱可能發生彎扭失穩;當截面沒有對稱軸時,柱在軸心壓力下失穩壹般為彎扭失穩。扭轉失穩和彎扭失穩的臨界應力與柱的截面形式和大小、抗扭剛度和抗彎剛度、柱的長度和支承情況等有關。開口形薄壁截面的壁厚愈小。
工程上用的鋼柱常有缺陷,如鋼材熱軋和結構焊接過程中不均勻加熱和冷卻所產生的截面殘余應力、構件初彎曲等制造偏差,以及構件連接初偏心等安裝偏差等。這些缺陷將降低臨界應力和穩定系數,對於不同截面形式的鋼柱,穩定系數的降低情況各不相同。