5.3 受压杆件的稳定性问题（课件）-《土木工程力学基础》同步精品课堂（高教版-第3版）

5.3 受压杆件的稳定性问题 土木工程力学基础 同步精品课堂（中职专业课） 1 知识目标 掌握受压杆件在工程实例中的稳定性问题。 能力目标 使学生能够进行受压杆件稳定性分析，解决实际工程问题。 情感目标 培养学生科学严谨的学习精神，提升学生的学习兴趣、自信心和合作意识。 三维目标 构施工图，掌握图 知识点复习与回顾 ？ 1.受压杆件临界力计算公式； 2.欧拉公式反映的规律； 3.提高压杆稳定性的措施。 你了解什么是建筑结构？生活中你见过哪些常见的结构？ 问题引入——学会观察和总结 情境引入 1）、以小组为单位回答问题。 2）、每组派出代表回答老师提问 3）、学生分组相互评价 4）、老师点评，哪个组最好，回答最准确。评出优胜小组。 同学们能根据平时生活所见，结合之前小节内容，说一说自己见到过哪些工程实例中会用到压杆稳定吗？其中的原理是什么？ 桥梁、桁架、脚手架等结构和构件中经常会出现受压杆件。由于高强度材料的普遍使用，受压杆件的截面面积越来越小，例如：压杆会制造得更细更长，这样因为压杆丧失稳定而引发破坏的可能性就更大，受压杆件稳定性问题也就显得更为重要了。 通过分析工程实例，同学们应该了解工程中哪些结构和构件在施工和设计中需要考虑失稳破坏，在今后的工作中提高对受压杆件稳定性问题重要性的认识，避免由于受压杆件失稳引起的质量事故。 探索新知 在“细长”立柱之间增设横梁，以保证其稳定性。 应用分析：某商场大厅中的立柱如图5-10所示，由于大厅的层高过高，立柱显得很“细长”，而立柱是受压杆件，所以需要考虑稳定性问题。经计算，设计人员为了保证立柱在受压过程中的稳定性，采取了图示中的方案，在立柱之间增设了横梁，相当于增加了侧向支承，减小了压杆的计算长度，从而提高了其稳定性。 探索新知 某建筑施工工地，在混凝土浇捣过程中发生模板支撑脚手架局部倒塌（图5-11a、b），造成多人死亡的严重工程事故。 探索新知 应用分析：模板支撑脚手架倒塌事故是工程中极易引发群体伤亡的严重事故之一。脚手架中的立杆属于受压杆件，除满足强度和刚度要求外，还必须保证满足稳定性要求。工程中常采用的模板支撑脚手架有扣件式钢管脚手架（图5-11c）、承插型盘扣式钢管脚手架等。 探索新知 在混凝土浇捣过程中发生模板支撑脚手架倒塌事故，主要是由立杆失稳造成的。为了防止发生立杆失稳破坏，在对脚手架进行设计计算的基础上，同时采取如下构造措施： （1）立杆的间距不应过大。 （2）立杆底部支承结构必须牢固。立杆的底部应设置垫板，立杆不能支承在松软的土层上。当用楼板作为支承结构时，不应过早拆除下层立杆，应计算确保两层或多层立杆用于支承上部荷载。 （3）必须设置纵横向水平杆（含扫地杆），且纵横向水平杆间距不应过大。在安装时不能漏掉纵横向水平杆，否则立杆因其计算长度增大而承载能力显著降低。 （4）设置斜向支撑，且模板支撑与周围固定结构应牢固连接。 探索新知 学习新知 本单元开始时提到的魁北克大桥，是 20 世纪初在北美圣劳伦斯河口建造的钢结构三跨悬臂桥（图5-12a）。该桥的两个边跨各长152.4 m，中跨长548.64 m，中跨包括了由两个边跨各悬伸出的长度为714.45 m的杆系结构。在架桥过程中，由于下弦压杆的失稳，致使9000 t的钢桥全部坠入河中，有 75 名员工遇难。 学习新知 应用分析：桥梁、大跨度的屋架等常用到钢结构，钢材强度高，用它制成的构件比较细长，截面相对较小，组成构件的板件宽而薄，因而在荷载作用下容易失稳，这是钢结构突出的一个特点。因此，在钢结构设计中，稳定性比强度更为重要，它往往对承载力起控制作用。就钢结构基本构件而言，轴心受拉构件不存在稳定性问题，轴心受压构件除强度、刚度外，稳定性问题尤为重要。钢结构因稳定性不足而破坏时，可能失稳前变形很小，破坏前没有征兆，呈现出脆性破坏的特征。而且脆性破坏的突发性也使得失稳破坏更具危险性。 学习新知 本实例中的钢结构大桥，在架桥过程中，悬伸出的杆系结构的下弦压杆发生了失稳破坏，导致整体失稳，于1907年倒塌。大桥倒塌后重新设计施工，然而多灾多难的大桥在重建过程中又发生了致命的人身伤亡事故。1916年，预制的中跨在吊装过程中坠落，造成11人死亡。直到1917年大桥才建成，并一直服务至今。 学生再练习 以小组为单位回答问题： 图示高速公路下的桥墩中，为何要加上横梁？ 课堂小结 一、增强立柱稳定性措施 在立柱之间增设了横梁，相当于增加了侧向支承，减小了压杆的计算长度，从而提高了其稳定性。 二、脚手架形式 工程中常采用的模板支撑脚手架有扣件式钢管脚手架、承插型盘扣式钢管脚手架等。 三、钢结构杆件特点 桥梁、大跨度的屋架等常用到钢结构，钢材强度高，用它制成的构件比较细长，截面相对较小，组成构件的板件宽而薄，因而在荷