當鋼結構在荷載作用下處于平衡位置時,微小外界擾動使其偏離平衡位置,若外界擾動除去后仍然能恢復到初始平衡位置,則平衡是穩定的;若外界擾動除去后不能恢復到初始平衡位置,且偏離初始平衡位置愈來愈遠,則平衡是不穩定的;若外界擾動除去后不能恢復到初始平衡位置,但仍然能保持在新的平衡位置,則是處于臨界狀態,也稱隨遇平衡。當軸心受壓構件截面上的平均應力低于或遠低于鋼材的屈服強度時,若由于其內力與外力之間不能保持平衡的穩定性,微小擾動即促使構件產生很大的彎曲變形、扭轉變形或既彎又扭的彎扭變形而喪失承載能力,稱這種現象為軸心受壓構件喪失整體穩定性或屈曲。根據變形形式又分為彎曲屈曲、扭轉屈 曲或彎扭屈曲,如圖4-4所示。軸心受壓構件的承載力,除長細比很小和有孔洞等削弱的構件可能由強度條件控制外,通常是由整體穩定條件決定承載力。軸心受壓構件喪失整體穩定常常是突發性的,容易造成嚴重后果。例如,1907年8月29日在建的加拿大圣勞倫斯河上的魁北克大橋(鋼和架三跨懸式橋,中跨長549m,兩邊跨各長152m因懸伸部分的受壓下弦桿喪失穩定,導致已安裝的陰陽鋼構件跨了下來,造成75名橋上施工人員遇難。整個事故過程僅15s。因此應給予受壓構件的整體穩定特別重視。
軸心受壓構件由內力與外力平衡的穩定狀態進入不穩定狀態的分界標志是臨界狀態,處于臨界狀態時的軸心壓力稱為臨界力Ncr>N盯除以構件毛截面面積A所得的應力稱為臨界應力σcr。
鋼結構雙軸對稱截面軸心受壓構件的屈曲形式一般為彎曲屈曲,只有當截面的扭轉剛度較小時(如十字形截面),有可能發生扭轉屈曲。單軸對稱截面軸心受壓構件繞非對稱軸屈曲時,為彎曲屈曲;若繞對稱軸屈曲時,由于軸心壓力所通過的截面形心與截面的扭轉中心不重合,此時發生的彎曲變形總伴隨著扭轉變形,屬于彎扭屈曲。截面無對稱軸的軸心受壓構件,其屈曲形式都屬于彎扭屈曲。