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        中歐鋼結構構件受力計算規(guī)范比較

        2016-11-29 06:05:05劉曉劉振華
        中國新技術新產品 2016年22期
        關鍵詞:鋼結構

        劉曉++劉振華

        摘 要:本文針對鋼結構典型的軸心受力構件,運用中國和歐洲的規(guī)范,從原理及計算方法上進行比較,為海外項目鋼結構設計提供參考。

        關鍵詞:鋼結構;受彎構件;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)技術的提高,國際業(yè)務的拓展,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)范成為一項當務之急。其中歐洲規(guī)范在歐洲以及新加坡,馬來西亞等英聯邦國家有廣泛的應用。本文針對基本受力鋼結構構件,對兩種規(guī)范進行對比,并列出基本算例,驗證相關結論。

        1.軸心受拉構件強度計算

        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 鋼構件截面分類

        歐洲規(guī)范根據受壓區(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)范定義了受壓構件的有效長度:桿件在平面內可以有效防止失穩(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為軸心受壓構件的整體穩(wěn)定系數,為臨界應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)范軸心受力構件承載力計算算例

        現選取一根截面為UC203×203×71等級S275的軸心受力構件,無支撐長度為3m,假設構件兩端為鉸接節(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)范的計算結果偏差很大。

        結論

        總體而言,兩種規(guī)范的理論基礎是一樣的,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上總結出來的經驗準則。在工程實踐中,要結合當地的要求,具體情況具體分析,才能做出安全、經濟、合理的建筑結構。

        參考文獻

        [1]崔佳,魏明鐘.鋼結構設計規(guī)范理解與應用[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2004:114-115.

        [2] GB50017-2003,鋼結構設計規(guī)范[S].

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