劉曉++劉振華
摘 要:本文針對鋼結(jié)構(gòu)典型的軸心受力構(gòu)件,運用中國和歐洲的規(guī)范,從原理及計算方法上進行比較,為海外項目鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參考。
關(guān)鍵詞:鋼結(jié)構(gòu);受彎構(gòu)件;歐洲規(guī)范
中圖分類號:TU392 文獻標識碼:A
隨著中國建筑企業(yè)技術(shù)的提高,國際業(yè)務(wù)的拓展,承接越來越多的海外項目漸成趨勢。對于土建專業(yè)來說,掌握國外規(guī)范成為一項當務(wù)之急。其中歐洲規(guī)范在歐洲以及新加坡,馬來西亞等英聯(lián)邦國家有廣泛的應(yīng)用。本文針對基本受力鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件,對兩種規(guī)范進行對比,并列出基本算例,驗證相關(guān)結(jié)論。
1.軸心受拉構(gòu)件強度計算
1.1 歐洲規(guī)范BS EN 1993-1-1∶2005計算方法介紹
歐洲規(guī)范條款6.2.3中通過考慮以下兩種情況,取較小值作為構(gòu)件受拉承載力:
按毛截面計算:
其中γM0取為1,γM2取為1.25。對于C型鋼和只有一個角肢連接的角鋼受拉強度計算另有詳細的規(guī)定。
1.2 中國規(guī)范GB50017-2003計算方法介紹
軸心受拉構(gòu)件一般是按“毛截面屈服”和“凈截面拉斷的準則”進行計算的。由于斷裂的后果比屈服更為嚴重,為了方便設(shè)計,我國規(guī)范對有孔拉桿按凈截面屈服進行計算。
中國規(guī)范按凈截面屈服計算,而歐洲規(guī)范按毛截面屈服和凈截面拉斷進行計算。僅從公式上看,不易看出軸心抗拉強度計算哪個規(guī)范更偏于安全。
2.軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定強度計算
2.1 歐洲規(guī)范計算方法介紹
2.1.1 鋼構(gòu)件截面分類
歐洲規(guī)范根據(jù)受壓區(qū)的寬厚比,分為四大類:一類(塑性截面),二類(緊湊型截面),三類(半緊湊型截面),四類(細長型截面)。
2.1.2 計算方法
規(guī)范定義了受壓構(gòu)件的有效長度:桿件在平面內(nèi)可以有效防止失穩(wěn)的位置約束或方向約束點間的距離,約束應(yīng)有充分的強度和剛度以阻止約束點的位置或方向上的運動。
第四類截面。
2.2 中國規(guī)范GB50017-2003計算方法介紹
軸心受壓構(gòu)件強度與軸心受拉相同,但通常整體穩(wěn)定是確定截面的最重要因素。由于桿件失穩(wěn)是沿全長彎曲,部分截面中孔眼削弱的影響很小,故不予考慮。計算公式如下:
φ=σcr/fy為軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù),為臨界應(yīng)力與鋼材屈服點之比。中國規(guī)范考慮了桿件存在的缺陷,并只考慮殘余應(yīng)力和初彎曲兩個最主要的影響因素。
2.3 中、歐規(guī)范軸心受力構(gòu)件承載力計算算例
現(xiàn)選取一根截面為UC203×203×71等級S275的軸心受力構(gòu)件,無支撐長度為3m,假設(shè)構(gòu)件兩端為鉸接節(jié)點。毛截面面積Ag=90.4cm2,有兩個直徑22mm螺栓孔,孔洞面積A0=3.14×0.25× 1.12×2=1.9cm2,計算構(gòu)件抗拉,抗壓承載力。
由此可見,計算軸心受拉時中國規(guī)范偏安全,歐洲規(guī)范得出的承載力比我國規(guī)范大2%;軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定計算,中國規(guī)范將軋制“H”型鋼,b/h>0.8時,弱軸按照b類屈曲曲線考慮,而歐洲規(guī)范將軋制“H”型鋼,h/b≤1.2時,弱軸按照c類屈曲曲線考慮,歐洲規(guī)范計算結(jié)果偏于安全,我國規(guī)范計算承載力比英國規(guī)范大32%,兩種規(guī)范的計算結(jié)果偏差很大。
結(jié)論
總體而言,兩種規(guī)范的理論基礎(chǔ)是一樣的,中國規(guī)范計算相對簡便,便于掌握;歐洲規(guī)范計算過程詳盡,比較復雜,考量的因素也更全面。各國規(guī)范都是在各國多年實踐的基礎(chǔ)上總結(jié)出來的經(jīng)驗準則。在工程實踐中,要結(jié)合當?shù)氐囊?,具體情況具體分析,才能做出安全、經(jīng)濟、合理的建筑結(jié)構(gòu)。
參考文獻
[1]崔佳,魏明鐘.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范理解與應(yīng)用[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2004:114-115.
[2] GB50017-2003,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].