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        中美鋼結(jié)構(gòu)抗彎構(gòu)件設計對比

        2017-02-05 18:30:35李啟宏胡俊杰宋九選
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2016年24期
        關(guān)鍵詞:鋼結(jié)構(gòu)

        李啟宏 胡俊杰 宋九選

        摘 要:本文詳細地介紹了中國鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范以及美國標準規(guī)范的鋼結(jié)構(gòu)抗彎構(gòu)件設計流程,對比同等工況下兩國規(guī)范設計計算的結(jié)果,并指導同行在國外工程中如何應用美標規(guī)范進行結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗彎設計計算。

        關(guān)鍵詞:美標規(guī)范;鋼結(jié)構(gòu);抗彎構(gòu)件

        中圖分類號:TU392 文獻標識碼:A

        中美兩國規(guī)范體系不同,兩者在結(jié)構(gòu)設計上也迥然不同。隨著我們企業(yè)逐漸走出國門,進入廣大的國際市場,尤其是在亞非拉眾多國家,當?shù)氐慕Y(jié)構(gòu)設計往往按照美標設計,或者以美標為基礎(chǔ)建立發(fā)展自己國家的設計規(guī)范,在這些國家承包的工程,其結(jié)構(gòu)設計往往要求必須遵循當?shù)匾?guī)范或者美標規(guī)范,這就要求我們的企業(yè)必須掌握美標規(guī)范設計。出于這方面考慮,我們對美標規(guī)范設計進行了研究,在本文中我們選取構(gòu)件設計中常見的抗彎構(gòu)件設計來進行對比分析,并以某鋼結(jié)構(gòu)簡支梁截面為例進行案例驗算分析。

        1.受彎構(gòu)件強度計算流程

        1.1 中國標準(GB)計算流程

        根據(jù)現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范GB50017-2003,鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件的正應力強度計算、剪應力計算、局部承壓強度計算、以及折算應力計算分別如下列公式(1)、(2)、(3)、(4)。

        上述公式中有關(guān)參數(shù)見GB50017第4.1.1~4.1.4條相應條款,上述公式僅適用于主平面內(nèi)受彎的實腹式構(gòu)件,不適用于腹板屈曲后強度驗算。一般驗算主平面內(nèi)受彎的腹板未屈曲的實腹式構(gòu)件,均要驗算上述式(1)、式(2)。特殊情況還需要根據(jù)GB50017按照式(3)、式(4)驗算。

        1.2 美標規(guī)范計算流程

        美國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會AISC提出了兩種鋼結(jié)構(gòu)設計方法,即LRFD和ASD法。設計人員可自行選定采用何種方法進行結(jié)構(gòu)設計,而選取的依據(jù)是設計的經(jīng)濟合理性。

        剪應力強度計算公式見式(5)。

        kv—腹板穩(wěn)定系數(shù);對于非加勁截面且h/tw<260,kv=5;T型截面,kv=12;對于加勁截面,kv=5+5/(a/h)2;當a/h>3.0或a/h>[260/(h/tw)]2;橫向加勁肋除應滿足上述要求,還應滿足構(gòu)造要求,具體詳ANSI/AISC 360-10 G3.3節(jié)。

        2.受彎構(gòu)件穩(wěn)定計算流程

        2.1 中國標準(GB)計算流程

        當不滿足鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范GB50017-2003第4.2.1條規(guī)定時,鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定計算,單向彎矩作用和雙向彎矩作用分別如下列公式(9)、(10)。

        不滿足上述第一種情況的箱形截面簡支梁,其截面尺寸滿足h/b0≤6,l1/b1≤95(235/fy)時可不計算整體穩(wěn)定性。有關(guān)參數(shù)見《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》第4.2.2~4.2.4條相應條款。

        2.2 美標規(guī)范計算流程

        (1)無需計算整體穩(wěn)定

        ANSI/AISC 360-10中,F(xiàn)2、F3、F4、F5章節(jié)所列的截面,當Lb≤Lp時,不用進行側(cè)向扭轉(zhuǎn)屈曲極限狀態(tài)計算;F6、F7、F8章節(jié)所列的截面不用進行側(cè)向扭轉(zhuǎn)屈曲極限狀態(tài)計算。

        3.2 中國標準(GB)驗算

        強度:由規(guī)范得,對于雙軸對稱工字形截面γx=1.05;

        結(jié)論

        本文介紹了中國標準和美國規(guī)范對于鋼結(jié)構(gòu)抗彎構(gòu)件的強度計算及穩(wěn)定計算的流程,并且選取一實際案例進行對比計算。從上文可以看出美標規(guī)范在構(gòu)件計算上的規(guī)定要細、要求更多,計算流程更為煩瑣。

        參考文獻

        [1] GB50017-2003,鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范[S].

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