同时参考 了外洋规范以及一些经验值

发表时间:2019-10-02

钢布局新规范界面品级详解《钢布局设想尺度》讲解专题(1)——截面品级_建建/土木_工程科技_专业材料。

《钢布局设想尺度》讲解专题( 1) ——截面品级 原创: 牛必任 从钢布局到拆卸式钢布局建建 今天 《钢布局设想尺度》 ( GB 50017-2017 ) (简称“钢标”)终究发 布,各类宣讲也不少了。笔者无意再面面俱到去把“钢标”条则捋一 遍,而是想,就“钢标”涉及的一些手艺要点或者说比力隐晦的专题 进行讲解,但愿顺带能说清晰,它们的宿世。 “钢标”正在第 3.5 节, 全新引入了截面板件宽厚比品级 (截面品级) 的概念。关于截面品级的涵义、若何理解以及若何使用,存正在不少 的疑问, “钢标”解读的第一个专题,就来说说截面品级(若是较实的 话,关于钢布局材料选用,做为本来文章的修订 ——“钢布局的材料 品级,你晓得咋选吗?”,已于 8 月 10 日正在本号发布,现正在这 个只能算是第二个专题)。 一、截面品级事实是个啥意义? 起首从概况上来看, 钢构件由板件形成, 而截面品级说的就是截 面板件宽厚比品级。 截面板件宽厚比,按“钢标”的条则申明 —— “截面板件宽厚比指 截面板件平曲段的宽度和厚度之比,受弯或压弯构件腹板平曲段的 高度取腹板厚度之比也可称为板件高厚比。”需要留意,以往规范中 的“宽厚比”和“高厚比”两个名词, 现正在现实上曾经统称为“宽厚比”了。 截面板件宽厚比, 是截面厚实程度的一个怀抱。 从素质上来说, 它间接决定了钢构件的承载力、受弯及压弯构件的塑性动弹变形能 力(延性耗能能力)。换句话说,截面品级就是截面承载力和塑性 动弹能力的表征。因而,从承载力角度来说,截面品级是板件易发 生屈曲程度和截面塑性成长程度的怀抱;从塑性设想和抗震设想角 度而言,是截面塑性动弹和延性耗能能力的品级。 所以“钢标”按照按照截面承载力和塑性动弹能力, 参考国际尺度, 将截面分为五个品级。现实上这比国际上常规分为四个品级的做法 多了一个品级,是由于老的“钢规”中受弯构件一曲以来都考虑了塑 性成长系数(即可部门成长塑性的截面),由于这个汗青缘由,截 面添加了一个品级 S3。 各级截面临应的机能, 现实上“钢标”按照截面受弯的力学机能已 经给出了很明白的描述: 此中特别需要留意的是, S4 级截面,它的边界,是边缘纤维刚 好达到的形态。 S1~S3 级截面,能成长截面塑性,而 S5 级截 面,正在边缘未达到时,板件就已发生局部屈曲,只能考虑无效 截面进行计较。 二、“钢标”中的截面品级咋确定的? 对应欧洲规范 EC3 的 S1~S4 截面,“钢标”将压弯和受弯构件的 截面分成 S1~S5 五个截面品级,此中 S1、 S2 为塑性截面, S4 为 弹性截面, S3 为中国规范特有的考虑必然塑性成长的弹塑性截面, S5 为薄柔截面。 “钢标”的截面品级确定,次要根据板的弹性稳论,同时参考 了国外规范以及一些经验值。 按照 S4 级截面描述的边缘同时板件刚好发生局部屈曲这 个临界形态,可按弹性不变的公式进行板件宽厚比限值(宽厚 比)的推导。 好比, 对工字形截面的翼缘, 按三边简支一边的板件计较, 临界应力达到应力 235MPa 时板件宽厚比为 18.6 。按宽 厚比的 0.5 、 0.6、 0.7、 0.8 和 1.1 倍恰当取整,做为五个截面分级 的宽厚比限值,并给了一个表格来对比申明。 需要申明的是,0.5、0.6、0.7、0.8 和 1.1 这个系数现实是带有 经验性的。 S4 级截面按 0.8, 是考虑了应力和几何缺陷等影响, S5 级截面本来该当是答应板件弹性屈曲而按照无效截面计较的, 但 考虑到边板件局部屈曲后可能带来截面刚度核心的变化,从而 改变构件的受力,也给了一个限值。 腹板的宽厚比(以往习惯叫高厚比),按梁腹板局部屈曲公式推 导后的宽厚比以及乘以 0.5、 0.6、 0.7、 0.8 倍的值,取“钢标” 现实取的限值对好比图。 很较着,宽厚比的 0.5、0.6 、0.7 、0.8 倍,取“钢标”现实最 终确定的限值并不完全一样。按照条则申明的注释,考虑到分歧宽 厚比品级的用处分歧,并没有严酷地按照高厚比的倍数:限值 大的放宽了,限值小的取得严酷了。 看一下下表“钢标”最终确定的截面品级及宽厚比限值, 部门限值 简直定,现实上参考了欧洲尺度 EC3(见下表),“钢规”塑性设想 的腹板高厚比限值(下文还会说)等。同时需要留意,压弯构件腹 板的宽厚比限值参考了 EC3,取截面应力分布相关。 别的,注 5 给开了一个口儿:S5 级截面若是应力较小时,有可 做为 S4 级截面利用的可能。 三、以往规范中有截面品级吗? 虽然“钢标”第一次明白提出截面品级的概念而且正在第 3 章就统 一给出限值,现实上以往的规范中,仍是有一些截面品级的影子。 1 《钢布局设想规范》( GB 50017-2003 )(“钢规”) “钢规”关于截面品级(板件宽厚比)的分离正在受弯、压弯构 件的计较及塑性设想各章节中。 好比,对于受弯构件的强度计较,如下: 不考虑截面塑性成长系数,翼缘宽厚比限值 15( Q235),考虑 塑性成长系数 13( Q235),现实上就是定义了上述的两种截面等 级: S4 和 S3。 梁的腹板局部不变计较,现实上又给出了弹性截面的宽厚比限 值。好比,梁的受弯通用高厚比定义为 这个 150( Q235)和 130( Q235)现实上就是弹性截面的腹板 宽厚比限值。 塑性设想时,要求如下: 这是做为宽厚比限值的构制要求给出的, 看着眼熟不?和“钢标” 塑性截面的某些宽厚比限值很接近不是? 2 《建建抗震设想规范》( GB 50011-2010)(“抗规”) “抗规”第 8 章,做为抗震构制办法,对框架梁、柱的板件宽厚比 有如下要求: 虽然没有明白说截面品级,但现实上就是截面延性的要求或者 品级,素质上和“钢标”截面品级是一回事,表达塑性铰的塑性动弹 耗能能力。 可是上述的要求是按照抗震品级来提的,强制性要求钢布局框 架都得延性耗能,同时要求延性构制,节制板件宽厚比 —— 烈度大 地动感化大就严一点,和“钢标”的抗震设想概念分歧(后续的专题 会特地会商)。 “抗规”第 9 章,单层钢布局厂房和多层钢布局厂房中的单层及 不跨越 40m 的,有如下的: 并正在条则申明中给出了三类截面品级 A、 B、 C: 腹板宽厚比限值的 72( Q235 )和 130( Q235),现实上沿用 了塑性设想和梁腹板弹性屈曲的数值。 “抗规”第 9.2 节这些,现实上是“钢标”第 3 章截面品级以及 第 17 章“钢布局抗震机能化设想”的前身和影子。 四、设想中若何使用截面品级? 截面品级现实上和构件承载力以及抗震设想亲近相关。稍微翻 一下“钢标”就能看到, 截面品级正在构件强度计较的各章以及第 17 章 “钢布局抗震机能化设想”中都呈现了,以至能够说它串起了各章节。 这也是为什么第一个专题要说它的缘由。设想中怎样用,很难一两 句话说清晰,正在后续的专题中,特别是抗震设想中,会细致申明截 面品级怎样用。 五、后续专题(暂定) 初步拟定了一些专题,过程中可能会有调整,有空继续: 《钢布局设想尺度》讲解专题( 2 ) —— 新术语注释 《钢布局设想尺度》讲解专题( 3 )—— 门规、抗规、钢标的逻 辑关系 《钢布局设想尺度》讲解专题( 4 ) —— 抗震设想 《钢布局设想尺度》讲解专题( 5 ) —— 梁的全体不变 《钢布局设想尺度》讲解专题( 6 ) —— 梁的局部不变 《钢布局设想尺度》讲解专题( 7 ) —— 节点域设想 《钢布局设想尺度》讲解专题( 8 ) —— 柱脚设想 《钢布局设想尺度》讲解专题( 9 ) —— 委靡设想 《钢布局设想尺度》讲解专题( 10 ) —— 关于承载力和塑 性承载力