《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》新版修訂1-6_第1頁
《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》新版修訂1-6_第2頁
《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》新版修訂1-6_第3頁
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文檔簡介

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》新版修訂1-6第一頁,共87頁。解放初期:НИТУ1-461955年:НИТУ121-551974年:TJ17-741988年:GBJ17-882003年:GB50017第二頁,共87頁。

根據(jù)建設(shè)部97建標字第108號文的要求,國家標準《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》1997年開始進行全面修訂。規(guī)范修訂組總結(jié)了原GBJ17-88規(guī)范存在的問題與不足,針對近年來建筑鋼結(jié)構(gòu)快速發(fā)展的市場背景,吸收了國內(nèi)外最新研究成果,數(shù)易其稿,完成了新的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50017。第三頁,共87頁。

新規(guī)范共11章7個附錄(增加第2章“術(shù)語和符號”,去掉原第11章“圓鋼、小角鋼的輕型結(jié)構(gòu)”),共有條文239條,強制性條文14條。其中新增條文48條,局部修改102條。依據(jù):各相關(guān)國家規(guī)范(如“統(tǒng)一標準”、“荷載規(guī)范”、“抗震規(guī)范”等)已修訂,且應(yīng)用范圍有所擴大。第四頁,共87頁。第五頁,共87頁。

本章總條數(shù)不變,但其中三條作了修改。

增加提到與有關(guān)規(guī)范的關(guān)系,如《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準》、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》、《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》、抗震規(guī)范(包括《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》、《構(gòu)筑物抗震設(shè)計規(guī)范》、《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》)等。但因防火問題是在構(gòu)造要求中規(guī)定的,故防火規(guī)范在第8章8.9.4條中提到。第六頁,共87頁。1.0.5強制性條文“在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計文件中,應(yīng)注明建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限、采用的鋼材牌號,連接材料的型號(或鋼號)和對鋼材所要求的力學性能、化學成分及其它的附加保證項目。此外,還應(yīng)注明所要求的焊縫形式、焊縫質(zhì)量等級、端面刨平頂緊部位及對施工的其它要求?!变摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計文件中應(yīng)注明的這些內(nèi)容與保證工程質(zhì)量密切相關(guān),因此將本條確定為強制性條文。第七頁,共87頁。第八頁,共87頁。

按《工程建設(shè)標準編寫規(guī)定》的要求,新增加此一章。主要列出《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計術(shù)語和符號標準》(GB/T50083-97)中沒有的術(shù)語(如腹板“通用高厚比”、“腹板屈曲后強度”等),但符號列出較全。規(guī)范條文中的符號一般在第一次出現(xiàn)時解釋。第九頁,共87頁。第十頁,共87頁。

本節(jié)包括4條強制性條文,即:

3.1.2條強制性條文“承重結(jié)構(gòu)應(yīng)按下列承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進行設(shè)計:

1承載能力極限狀態(tài)包括:構(gòu)件和連接的強度破壞、疲勞破壞和因過度變形而不適于繼續(xù)承載,結(jié)構(gòu)和構(gòu)件喪失穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系和結(jié)構(gòu)傾覆。第十一頁,共87頁。

2正常使用極限狀態(tài)包括:影響結(jié)構(gòu)、構(gòu)件和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件正常使用和外觀的變形,影響正常使用的振動,影響正常使用和耐久性能的局部損壞(包括混凝土裂縫)。”承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)是結(jié)構(gòu)或構(gòu)件設(shè)計及計算的依據(jù),本規(guī)范根據(jù)現(xiàn)行國家標準《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準》GB50068-2001的規(guī)定,結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)的特點分別對極限狀態(tài)進行了分類。第十二頁,共87頁。

3.1.3條強制性條文“設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)時,應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的后果,采用不同的安全等級。一般工業(yè)與民用建筑鋼結(jié)構(gòu)的安全等級可取為二級,其它特殊建筑鋼結(jié)構(gòu)的安全等級應(yīng)根據(jù)具體情況另行確定?!卑凑宅F(xiàn)行國家標準《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準》GB50068-2001的規(guī)定,對破壞后果很嚴重的重要的房屋,安全等級為一級;對破壞后果嚴重的一般的房屋,安全等級為二級。第十三頁,共87頁。

《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準》是對各設(shè)計規(guī)范的統(tǒng)一指導,不可能針對各種結(jié)構(gòu)規(guī)范給出具體建議。本規(guī)范根據(jù)對我國已建成的建筑物采用概率統(tǒng)計方法分析的結(jié)果,一般工業(yè)與民用建筑鋼結(jié)構(gòu),按照《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準》的分級標準,安全等級多為二級,故規(guī)定可取為二級。對于其它特殊的建筑鋼結(jié)構(gòu),其安全等級應(yīng)根據(jù)具體情況另行確定。如對于跨度等于或大于60m的大跨度結(jié)構(gòu)則宜取為一級。第十四頁,共87頁。

由于本規(guī)范定位為不抗震設(shè)計,故所有條文均是針對不考慮抗震的情況而制定。當按抗震要求設(shè)計時,不再分安全等級,而應(yīng)按現(xiàn)行國家標準《建筑抗震設(shè)防分類標準》GB50223的規(guī)定來確定建筑物的抗震設(shè)防類別。第十五頁,共87頁。3.1.4條強制性條文“按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)時,應(yīng)考慮荷載效應(yīng)的基本組合,必要時尚應(yīng)考慮荷載效應(yīng)的偶然組合。按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)時,應(yīng)考慮荷載的標準組合,對鋼與混凝土組合梁,尚應(yīng)考慮準永久組合。”本條為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時荷載效應(yīng)的組合原則,是根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準》GB50068-2001的規(guī)定并結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)的特點制定的。第十六頁,共87頁。

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承載能力的計算一般采用應(yīng)力表達式。根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》,當按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)時,對于基本組合,內(nèi)力設(shè)計值應(yīng)從由可變荷載效應(yīng)控制的組合和由永久荷載效應(yīng)控制的組合中取最不利值考慮。鋼結(jié)構(gòu)自重較小,一般是由可變荷載效應(yīng)控制設(shè)計,只有當采用大型鋼筋混凝土屋面板或有積灰的屋蓋結(jié)構(gòu),以及特殊情況才有可能由永久荷載控制設(shè)計。對荷載效應(yīng)的偶然組合,本規(guī)范參照統(tǒng)一標準只作出了原則性的規(guī)定,具體的設(shè)計表達式及各項系數(shù)應(yīng)符合專門規(guī)范的規(guī)定。第十七頁,共87頁。3.1.5條

強制性條文“計算結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的強度、穩(wěn)定性以及連接的強度時,應(yīng)采用荷載設(shè)計值(荷載標準值乘以荷載分項系數(shù));計算疲勞時,應(yīng)采用荷載標準值?!庇捎诂F(xiàn)階段對疲勞計算的可靠度理論問題尚未解決,所以鋼結(jié)構(gòu)的疲勞強度計算只能沿用傳統(tǒng)的按彈性狀態(tài)計算的“容許應(yīng)力幅”的設(shè)計方法,容許應(yīng)力幅是根據(jù)試驗結(jié)果得到,故應(yīng)采用荷載標準值進行計算。另外,疲勞計算中采用的計算數(shù)據(jù)大部分是根據(jù)實測應(yīng)力或疲勞試驗所得,已包含了荷載的動力影響,亦不再乘動力系數(shù)。第十八頁,共87頁。3.1.6條

88規(guī)范在計算吊車梁撓度時對吊車荷載取由兩臺吊車產(chǎn)生的最不利組合,新規(guī)范改為由一臺吊車加自重進行計算(相應(yīng)撓度容許值有所調(diào)整)。理由是:

①符合“正常使用極限狀態(tài)”的要求;

②與多數(shù)國外規(guī)范相一致。第十九頁,共87頁。

此節(jié)為新增加的內(nèi)容,強調(diào)了對設(shè)計原則的指導。突出設(shè)計原則是目前各國規(guī)范的共同特點,早期的規(guī)范條文以試驗或?qū)嵺`經(jīng)驗為主,故條文簡單具體。隨著結(jié)構(gòu)形式越來越復雜,規(guī)范的任務(wù)不再僅限于提供計算公式和具體數(shù)據(jù),而是應(yīng)給予設(shè)計原則的指導。因此,規(guī)范補充了有關(guān)設(shè)計原則的有關(guān)條文。

第二十頁,共87頁。3.2.1條強制性條文“設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)時,荷載的標準值、荷載分項系數(shù)、荷載組合值系數(shù)、動力荷載的動力系數(shù)等,應(yīng)按現(xiàn)行國家標準《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009的規(guī)定采用。結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)0應(yīng)按現(xiàn)行國家標準《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準》GB50068的規(guī)定采用,其中對設(shè)計使用年限為25年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,可?。?0.95?!钡诙豁?,共87頁。

(1)有關(guān)結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)0,《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準》7.0.3條注“對設(shè)計工作壽命為25年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,各結(jié)構(gòu)規(guī)范可根據(jù)各自情況確定0值”。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范根據(jù)工作壽命50年時取0=1.0,工作壽命5年時取0=0.9,故規(guī)定工作壽命25年時取0=0.95。第二十二頁,共87頁。(2)新修訂的《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》將不上人的屋面均布活荷載標準值統(tǒng)一規(guī)定為0.5kN/m2(原規(guī)范分0.3、0.5、0.7kN/m2三級)。對不上人的屋面均布活荷載,較早的荷載規(guī)范取0.3kN/m2,后發(fā)現(xiàn)對重屋面偏低,74規(guī)范改為0.5kN/m2。采用概率極限狀態(tài)設(shè)計法后發(fā)現(xiàn)對以恒載為主的結(jié)構(gòu)(混凝土結(jié)構(gòu))可靠度下降,故又提高到0.7kN/m2。第二十三頁,共87頁。新修訂的荷載規(guī)范增加了以恒載為主的不利組合式,屋面活荷載中主要考慮的僅是施工荷載即偶然因素的不利影響,故又恢復到0.5kN/m2。但注明“對不同結(jié)構(gòu)可按有關(guān)設(shè)計規(guī)范作0.2kN/m2的增減”。新修訂的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定“對支承輕屋面的構(gòu)件或結(jié)構(gòu),當僅有一個可變荷載且受荷面積超過60m2時,取0.3kN/m2

。這與原規(guī)定有所不同,應(yīng)注意檁條的計算。對重屋面由于增加了以永久荷載為主的組合,不再提高屋面活荷載。第二十四頁,共87頁。3.2.2條原規(guī)范參考蘇聯(lián)規(guī)范,對重級工作制吊車梁,將荷載規(guī)范規(guī)定的橫向水平荷載乘以增大系數(shù)以考慮吊車的卡軌力(荷載規(guī)范只規(guī)定了小車的制動力),現(xiàn)改為按下式計算:HK=Pkmax式中,Pkmax為吊車輪壓標準值;系數(shù)=0.1(一般軟鉤吊車),0.15(抓斗、磁盤吊車)和0.2(硬鉤吊車)??ㄜ壛Σ慌c水平力同時考慮,同時,與吊車工作制及連接無關(guān)。第二十五頁,共87頁。

根據(jù)《起重機設(shè)計規(guī)范》(GB3811-83),按吊車利用等級(即循環(huán)次數(shù),分為U0-U9等10級)和載荷狀態(tài)(載荷譜系數(shù)Kp有輕、中、重、特重等4級)綜合劃分吊車工作級別為A1A8級。本規(guī)范一般所指輕級工作制即A1A3級;中級為A4A5級;重級為A6A8級(其中A8為特重級)。但對吊車工作制的界定不能死搬硬套吊車工作制與吊車工作級別的一般對應(yīng)關(guān)系,而應(yīng)根據(jù)吊車的具體操作情況確定。第二十六頁,共87頁。3.2.8條新增,此條為有關(guān)內(nèi)力分析的設(shè)計原則,“對>0.1的框架結(jié)構(gòu)(一般指無支撐純框架結(jié)構(gòu)),宜采用二階彈性分析”。此處N為所計算樓層各柱軸壓力之和;H為所計算樓層及以上各層水平力之和;h為所計算樓層的高度;u為所計算樓層按一階分析的層間側(cè)移,當確定是否滿足以上條件時可用位移容許值[u]代替。判斷式為層間側(cè)移容許值。第二十七頁,共87頁。式中,Qi為第i樓層的總重力荷載設(shè)計值;ns為框架總層數(shù);y為鋼材強度影響系數(shù);

Q235鋼,y=1.0;Q345鋼,y=1.1;Q390鋼,y=1.2;Q420鋼,y=1.25。等式右端的根號為折減系數(shù),考慮當柱子較多時初始側(cè)移有正有負,缺陷相互抵消。第二十八頁,共87頁。(2)因為框架有側(cè)移失穩(wěn)是二階效應(yīng)中的豎向荷載效應(yīng)造成的,采用二階分析時,此效應(yīng)已在內(nèi)力分析中計入,故框架柱的計算長度系數(shù)取μ=1.0。(3)規(guī)范提出了采用二階彈性分析時桿端彎矩的近似計算方法:

M2=M1b+2iM1s;式中M1b、M1s──分別為框架無側(cè)移或有側(cè)移時按一階彈性分析求得的桿端彎矩;

2i──考慮二階效應(yīng)第i層桿件的側(cè)移彎矩增大系數(shù)。第二十九頁,共87頁??蚣芙Y(jié)構(gòu)的一階彈性分析第三十頁,共87頁。3.3.1條增加了鋼材的牌號:

Q235(相當于作廢的舊標準的3號鋼)

Q345(相當于舊標準的16Mn、12MnV、14MnNb、16MnRE、18Nb)

Q390(相當于舊標準的15MnV、15MnTi、16MnNb)

Q420

(舊標準的15MnVN、14MnVTiRE)此材料為新增,相當于美國的A572-60級和日本的SM520鋼。其中,15MnVN曾用于九江長江大橋。第三十一頁,共87頁。3.3.3條強制性條文“承重結(jié)構(gòu)采用的鋼材應(yīng)具有抗拉強度、伸長率、屈服強度和硫、磷含量的合格保證,對焊接結(jié)構(gòu)尚應(yīng)具有碳含量的合格保證。焊接承重結(jié)構(gòu)以及重要的非焊接承重結(jié)構(gòu)采用的鋼材還應(yīng)具有冷彎試驗的合格保證?!?/p>

本條對用于承重結(jié)構(gòu)的鋼材應(yīng)具有的強度、塑性、韌性等力學性能和化學成分等合格保證項目作出了規(guī)定。第三十二頁,共87頁。3.3.5條增加推薦Z向鋼。厚板容易出現(xiàn)層狀撕裂,這對沿厚度方向受拉的接頭來說是很不利的,因而需要采用厚度方向性能鋼材。我國建筑抗震設(shè)計規(guī)范和建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程中均規(guī)定厚度大于40mm時應(yīng)采用厚度方向性能鋼材。3.3.6條增加對耐腐蝕有特殊要求時推薦采用耐候鋼。第三十三頁,共87頁。

3.4.1條強制性條文鋼材強度設(shè)計值為fy/R。R為抗力分項系數(shù),新規(guī)范對Q235鋼,R

=1.087;對Q345、Q390和Q420鋼,R=1.111。這樣對Q345鋼來說,比原規(guī)范的16Mn(R=1.087)強度設(shè)計值有所降低。原因為:①Q(mào)345鋼包括舊標準的5種鋼材,統(tǒng)計資料不足;

②近年來發(fā)現(xiàn)16Mn鋼質(zhì)量不理想,稍厚(當t>20mm)就容易分層。第三十四頁,共87頁。

鋼材厚度增加到100mm(原規(guī)范3號鋼50mm,16Mn和15MnV鋼36mm),這是為了與軸壓d曲線相呼應(yīng)。其實,厚板的統(tǒng)計資料尚不夠充分。普通螺栓的A、B級,根據(jù)GB5782-86,其材料不是3號鋼,而是8.8級,現(xiàn)改取ftb=400N/mm2,fvb=320N/mm2。

A、B

級螺栓都是以前的“精制螺栓”,質(zhì)量標準要求相同。A級螺栓用于d24mm和L(螺栓公稱長度)10d或L150mm(按較小值);d或L較大者為B級螺栓。第三十五頁,共87頁。

8.8級普通螺栓與8.8級承壓型高強度螺栓的性能等級相同,其區(qū)別在于:(1)承壓型高強度螺栓要求施加預拉力;(2)承壓型高強度螺栓的孔徑要求低于普通螺栓,因此,其抗剪強度低于普通螺栓,但抗拉強度相同(見材料表中的強度設(shè)計值)。鉚釘連接在驗收規(guī)范GB50205-2001中已無條文,在設(shè)計中規(guī)范中是否保留意見不一致,現(xiàn)予保留。第三十六頁,共87頁。3.4.2條強制性條文第3.4.1條所規(guī)定的強度設(shè)計值是結(jié)構(gòu)處于正常工作情況下求得的,對一些工作情況處于不利的結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接,其強度設(shè)計值有所降低。所以本條規(guī)定,在某些特殊情況下鋼材的強度設(shè)計值應(yīng)乘以相應(yīng)的折減系數(shù):

在“強度設(shè)計值折減系數(shù)”中,增加“無墊板的單面施焊對接焊縫折減系數(shù)取0.85”。第三十七頁,共87頁。

3.5.1條對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件變形的規(guī)定,正文中僅為原則性規(guī)定,并強調(diào)當有實踐經(jīng)驗或有特殊要求時可作適當調(diào)整。有關(guān)變形的具體數(shù)值規(guī)定改放在附錄A,同時,增加了對框架柱頂位移的限制值。受彎構(gòu)件的撓度容許值改為考慮兩種情況:[VT]——恒載+活荷載作用下的撓度容許值,主要是觀感要求;[VQ]——活荷載作用下的撓度容許值,主要是使用要求。第三十八頁,共87頁。第三十九頁,共87頁。4.1強度規(guī)范規(guī)定梁的強度設(shè)計應(yīng)考慮以下幾項:

=≤f=≤fv

c=≤f

≤1f4.1.1條梁抗彎強度計算不考慮塑性發(fā)展的范圍由“直接承受動力荷載”縮小為“需要計算疲勞”的梁。

第四十頁,共87頁。

4.1.3條在梁局部承壓強度計算中,原規(guī)范假定集中荷載從作用點處以1:1擴散,新規(guī)范將集中力在腹板邊緣的分布長度改為(與梁和柱剛性連接節(jié)點一致,以1:2.5和1:1擴散):

第四十一頁,共87頁。4.2.2條在梁整體穩(wěn)定計算中,將時采用的改為簡化式(與冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范協(xié)調(diào),便于使用)。兩者計算結(jié)果最大相差3.2%。第四十二頁,共87頁。

組合梁腹板局部穩(wěn)定計算有較大變動,主要有:

①對原來按無限彈性計算的腹板各項臨界應(yīng)力作了彈塑性修正。

②原各種應(yīng)力共同作用下的臨界條件公式來源于完全彈性條件,新的公式參考了澳大利亞規(guī)范等資料,適合于彈塑性修正后的臨界應(yīng)力。

③無局部壓應(yīng)力且承受靜力荷載的焊接工字形載面梁,可按新增的4.4節(jié)利用屈曲后強度設(shè)計。第四十三頁,共87頁。第四十四頁,共87頁。將鋼材的彈性模量E=206000N/mm2,泊松比n=0.3,代入公式,為使公式方便計算,引入國際上通行的采用通用高厚比的表示方法,取通用高厚比,即可得:上式由彈性公式推出,為完全彈性的臨界應(yīng)力,88規(guī)范以此為基礎(chǔ),推出了梁加勁肋間距的近似計算公式。第四十五頁,共87頁。4.3.3、4.3.4、4.3.5條主要修訂內(nèi)容:(1)單項臨界應(yīng)力cr、cr、c,cr原88規(guī)范只有一個值,由彈性公式推出,新規(guī)范參照澳大利亞規(guī)范將臨界應(yīng)力用三段式表示。其中c式為完全彈性的臨界應(yīng)力,與88規(guī)范的規(guī)定相當;a式的臨界應(yīng)力等于強度設(shè)計值fv,即塑性階段;b式則為彈性到屈服之間的過渡,即彈塑性階段的臨界應(yīng)力。第四十六頁,共87頁。

例如計算腹板抗剪臨界應(yīng)力cr為4.3.3-3a、b、c三個公式,公式采用了國際通行的表達方式,采用通用高厚比作為參數(shù),即當(a)當(b)當彈性范圍,為鋼材抗剪屈服強度,等于,用設(shè)計值表達:

(c)第四十七頁,共87頁。第四十八頁,共87頁。根據(jù)彈性穩(wěn)定求得的臨界應(yīng)力,可求得:當a/ho1.0時,當a/ho>1.0時,第四十九頁,共87頁。

彎曲正應(yīng)力作用下的臨界應(yīng)力cr和局部壓應(yīng)力作用下的臨界應(yīng)力c,cr與cr類似。只是在確定cr時,屈曲系數(shù)取=23.9,腹板邊緣的嵌固系數(shù)取為=1.66(受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束)或1.23(受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受到約束),代替了原規(guī)范的單一約束系數(shù)1.61。(2)各種應(yīng)力共同作用下的計算式,新舊規(guī)范有較大區(qū)別,例如僅設(shè)有橫向加勁肋時:舊規(guī)范第五十頁,共87頁。

新規(guī)范舊規(guī)范計算式中,分母cr、c,cr、cr均可超過屈服強度,假定鋼材是無限彈性,加勁肋的間距由構(gòu)造要求控制,不適用于彈塑性修正后的臨界應(yīng)力。新規(guī)范的相關(guān)公式較能適應(yīng)經(jīng)彈塑性修正后的臨界應(yīng)力。當有縱向加勁肋時或甚至還有短加勁肋時的計算方法,均參考了國外標準的規(guī)定。第五十一頁,共87頁。

本節(jié)為新增加的條文

4.4.1條組合梁腹板考慮屈曲后強度的承載力(1)條款不適用于吊車梁,因有關(guān)資料不充分,多次反復屈曲可能導致腹板邊緣出現(xiàn)疲勞裂紋。(2)梁腹板受剪屈曲后的強度計算利用了張力場概念,使極限剪力大于屈曲剪力。精確確定張力場剪力值需要算出張力場寬度,比較復雜,為簡化計算,條文采用了相當于下限的近似公式。第五十二頁,共87頁。(3)利用腹板屈曲后強度,即使h0/tw很大,一般也不再考慮設(shè)置縱向加勁肋。而且只要腹板的抗剪承載力不低于梁的實際最大剪力,可只設(shè)支承加勁肋,而不設(shè)置中間橫向加勁肋。(4)利用腹板屈曲后強度后,梁的抗彎承載力有所降低,但降低不多,對Q235鋼的梁來說,當h0/tw=200(受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束)或h0/tw=175(受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受到約束),抗彎承載力只下降5%以內(nèi)。第五十三頁,共87頁。(5)規(guī)范提出的計算公式與歐洲規(guī)范EC3相同,即基本計算式:

(a)當M/Mf1.0時,

VVu

(b)當V/Vu0.5時,

MMeu

(c)式中M、V—所計算區(qū)格內(nèi)同一截面處梁的彎矩和剪力設(shè)計值。由于是強度計算,不能像計算腹板穩(wěn)定那樣,取為區(qū)格內(nèi)的平均值;第五十四頁,共87頁。Mf—梁兩翼緣所承擔的彎矩設(shè)計值,對雙軸對稱截面梁Mf=Af·h1·f(Af為一個翼緣截面積;h1為兩翼緣軸線間距離),規(guī)范的Mf計算式是考慮兩翼緣截面不等的情況;Vu、Meu—梁腹板屈曲后的抗剪和抗彎承載力設(shè)計值。

①腹板屈曲后的抗剪承載力Vu,應(yīng)為屈曲剪力與張力場剪力之和,用下列公式計算:當λs0.8時

Vu=hotwfv(a)第五十五頁,共87頁。當0.8<λs1.2時:

Vu=hotw-fv[1-0.5(λs-0.8)](b)當λs>1.2時:Vu=hotwfv/λs1.2

(c)式中λs——用于抗剪計算的腹板通用高厚比。當a/ho-1.0時,=4+5.34(ho/a)2;當a/ho>1.0時,=5.34+4(ho/a)2。如果只設(shè)置支承加勁肋而使a/ho甚大時,則可取=5.34。第五十六頁,共87頁。②腹板屈曲后的抗彎承載力Meu腹板屈曲后考慮張力場的作用,抗剪承載力有所提高。但彎矩作用下腹板受壓區(qū)屈曲后,梁的抗彎承載力有所下降,我國規(guī)范采用有效截面的概念來計算梁的抗彎承載力。

第五十七頁,共87頁。梁截面慣性矩為(忽略孔洞繞自身軸的慣性矩):梁截面模量折減系數(shù)為:上式按雙軸對稱截面塑性發(fā)展系數(shù)x=1.0得出,是偏安全的近似公式,可用于x=1.05和單軸對稱截面。因而,梁的抗彎承載力設(shè)計值為:第五十八頁,共87頁。

有效高度系數(shù),與計算局部穩(wěn)定中臨界應(yīng)力一樣以通用高厚比作為參數(shù),也分為三個階段,分界點也與計算相同,即當時,

(a)當

(b)當

(c)第五十九頁,共87頁。通用高厚比b仍按局部穩(wěn)定計算中公式計算,即(受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束)或(梁受壓翼緣未受到約束)任何情況,以上公式中的截面數(shù)據(jù)Wx、Ix以及hc均按截面全部有效計算。第六十頁,共87頁。4.4.2條

考慮腹板屈曲后強度的加勁肋設(shè)計梁腹板利用屈曲后強度,當有跨間集中荷載作用時,其中間加勁肋除承受集中荷載外,還承受張力場產(chǎn)生的壓力。其加勁肋設(shè)計應(yīng)注意:(1)只設(shè)橫向加勁肋(支承加勁肋和剪力較大區(qū)的中間橫向加勁肋),但不允許在腹板單側(cè)設(shè)置。第六十一頁,共87頁。張力場對橫向加勁肋的作用有豎向和水平兩個分力,對中間橫向加勁肋所受軸心壓力規(guī)定為:Ns=Vu-hotwcr+F

式中,Vu為腹板屈曲后的抗剪承載力;cr為臨界剪應(yīng)力;F為承受的集中荷載。上式比理論值偏大,以考慮張力場張力的水平分力的不利影響。(2)梁的支座加勁肋除承受支座反力外,還承受張力場斜拉力中的水平分力Ht,梁端構(gòu)造有兩個方案可供選擇:第六十二頁,共87頁。方案一:增加抗彎能力,在梁外端加設(shè)封頭板。采用下列方法之一進行計算:①將封頭板與支座加勁肋之間視為豎向壓彎構(gòu)件,簡支于梁上下翼緣,計算其強度和穩(wěn)定;

②支座加勁肋按承受支座反力R的軸心壓桿計算,封頭板截面積則不小于Ac=3h0Ht/(16ef)。第六十三頁,共87頁。方案二:縮小支座加勁肋和第一道中間加勁肋的距離a1,使a1范圍內(nèi)的,此種情況的支座加勁肋就不會受到Ht的作用。這種對端節(jié)間不利用腹板屈曲后強度的辦法,為世界少數(shù)國家(如美國)所采用。規(guī)范條文中只有方案一。第六十四頁,共87頁。第六十五頁,共87頁。

5.1.2條軸心壓桿的整體穩(wěn)定實腹式軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性應(yīng)按下式計算

≤f

式中為整體穩(wěn)定系數(shù),與截面形狀、力作用方向等有關(guān),原規(guī)范分為3條曲線,即a、b、c,將t40mm的軸壓構(gòu)件穩(wěn)定歸入c曲線,沒有考慮厚度方向殘余應(yīng)力的影響。第六十六頁,共87頁。

第六十七頁,共87頁。(1)新規(guī)范現(xiàn)對t40mm的軸壓構(gòu)件作了專門規(guī)定。同時補充了d類截面曲線的值(d曲線)。實際上t40mm的軸壓構(gòu)件,視截面形式和屈曲方向,分別應(yīng)歸入b、c、d三條曲線。(2)軸心受壓構(gòu)件的失穩(wěn)有三種形式:彎曲失穩(wěn)、彎扭失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)。第六十八頁,共87頁。單軸對稱截面繞對稱軸的失穩(wěn)是彎扭失穩(wěn)。原規(guī)范視為彎曲失穩(wěn)歸入b曲線或降低為c曲線。新規(guī)范對截面類別的劃分只考慮截面形式和殘余應(yīng)力的影響,按彈性方法將彎扭屈曲用換算長細比換算為彎曲屈曲。根據(jù)彈性穩(wěn)定理論,換算長細比為:式中z——扭轉(zhuǎn)屈曲換算長細比;

第六十九頁,共87頁。

——對剪心的極回轉(zhuǎn)半徑;

eo——剪心至形心距離。為簡化計算,對鋼桁架結(jié)構(gòu)中常用的單角鋼和雙角鋼T形截面,規(guī)范建議了yz的近似計算式。

第七十頁,共87頁。

1)等邊單角鋼截面當b/t≤0.54loy/b時,彎曲屈曲控制

yz=y(1+

當b/t>0.54loy/b時,彎扭屈曲控制

yz=4.78

第七十一頁,共87頁。

2)等邊雙角鋼截面當b/t≤0.58loy/b時,彎曲屈曲控制

yz=y(1+當b/t0.58loy/b時,彎扭屈曲控制

yz=3.9

(1+

第七十二頁,共87頁。5.1.7條有關(guān)支撐力的計算第七十三頁,共87頁。

減小受壓構(gòu)件自由長度的支撐力原取用壓桿的偶然剪力,現(xiàn)改為:(1)單根柱柱高中點有一道支撐Fb1=N/60支撐不在柱中央(距柱端l)有m道支撐第七十四頁,共87頁。(2)支撐多根柱時支撐力各柱壓力相同時式中,n為被撐柱根數(shù)。一般不宜多于8根。注意:以上公式來源于軸心受力桿件的理論推導,當用于壓彎構(gòu)件時應(yīng)酌情考慮;同時以前對支撐一般按容許長細比控制截面,不計算承載力?,F(xiàn)在對支承多根柱的支撐應(yīng)注意計算其承載力。第七十五頁,共87頁。本節(jié)作了一些局部修改:(1)將塑性發(fā)展系數(shù)取x=y=1.0的條件由“直接承受動力荷載”改為“需要計算疲勞”的拉彎、壓彎構(gòu)件。(2)原規(guī)范中,N為設(shè)計值,NEx為彈性極限值,NEx應(yīng)除以抗力分項系數(shù)R,故將N/NEx改為N/NEx,注明NEx為參數(shù),其值為NEx/R=NEx/1.1。(3)等效彎矩系數(shù),無橫向荷載時mx(或tx)=0.65+0.35M2/M1,取消“不得小于0.4”的規(guī)定。第七十六頁,共87頁。(4)彎矩作用平面外穩(wěn)定計算式改為為調(diào)整系數(shù),箱形截面=0.7,其它截面=1.0,以避免取箱形截面的概念不清現(xiàn)象。規(guī)范規(guī)定上式中的“按5.1.2條確定”,即表示彎矩作用于對稱軸平面的單軸對稱截面,應(yīng)按考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的換算長細比確定。第七十七頁,共87頁。5.3.2條有關(guān)交叉腹桿在桁架平面外的計算長度,參考德國規(guī)范對壓桿分為4種情況(所計算桿內(nèi)力為N,另一桿內(nèi)力為N0):當

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