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9.2 构件的计算


9.2.1 弯矩Mx(对H形和工字形截面x轴为强轴)作用在一个主平面内的受弯构件,其弯曲强度应符合下式要求:

式中 Wpnx——对x轴的塑性净截面模量。
9.2.2 受弯构件的剪力V假定由腹板承受,剪切强度应符合下式要求:

式中 hw、tw——腹板高度和厚度;
fv——钢材抗剪强度设计值。
9.2.3 弯矩作用在一个主平面内的压弯构件,其强度应符合下列公式的要求:

式中 An——净截面面积。
压弯构件的压力N不应大于0.6Anf,其剪切强度应符合公式(9.2.2)的要求。
9.2.4 弯矩作用在一个主平面内的压弯构件,其稳定性应符合下列公式的要求:
1 弯矩作用平面内:

式中 Wpx——对x轴的塑性毛截面模量。
φx、N'Ex和βmx应按第5.2.2条计算弯矩作用平面内稳定的有关规定采用。
2 弯矩作用平面外:

φx、φb、η和βtx应按5.2.2条计算弯矩作用平面外稳定的有关规定采用。

条文说明

9.2.1 构件只承受弯矩M时,截面的极限状态应为:M≤Wpnfy,考虑抗力分项系数后,即为公式(9.2.1)。Wpn为净截面塑性模量,是按截面全部进入塑性求得的,与本规范第4、5章采用的γW不同,γW的取值仅是考虑部分截面进入塑性。
原规范规定,进行塑性设计时钢材和连接的强度设计值应乘以折减系数0.9。依据是二阶(P-△)效应没有考虑,并且假定荷载按比例增加,都使算得的结构承载能力偏高。后来的分析表明,单层和二层框架的二阶效应很小,完全可以由钢材屈服后的强化特性来弥补,加载顺序只影响荷载-位移曲线的中间过程,并不影响框架的极限荷载。因此,这次修订取消了0.9系数。
9.2.2 在受弯构件和压弯构件中,剪力的存在会加速塑性铰的形成。在塑性设计中,一般将最大剪力的界限规定为等于腹板截面的剪切屈服承载力,即V≤Awfv(Aw为腹板截面积)。
在满足公式(9.2.2)要求的前提下,剪力的存在实际上并不降低截面的弯矩极限值,即仍可按本规范公式(9.2.1)计算。因为钢材实际上并非理想弹-塑性体,它的塑性变形发展是不均匀的,一旦有应变硬化阶段,当弯矩和剪力值都很大时,截面的应变硬化很快出现,从而使弯矩极限值并无降低。详细的论述和国内外有关试验分析见梁启智写的“关于钢梁设计中考虑塑性的问题”(载《华南工学院学报》第6卷第4期,1978年)。
9.2.3 同时承受压力和弯矩的构件,弯矩极限值是随压力的增加而减少。图31为弯矩绕强轴的工字形截面的相关曲线。这些曲线与翼缘面积和腹板面积之比Af/Aw有关,常用截面一般为Af/Aw≈1.5,因此我们取Af/Aw=1.5。而将此曲线简化为两段直线,即当N/(Anfy)≤0.13时,M=Wpnfy;当N/(Anfy)>0.13时,M=1.15[1—N/(Anfy)Wpnfy
本条的公式(9.2.3-1)和公式(9.2.3-2)即由此得来。箱形截面可看作是由两个工字形截面组成的,因此可按上述近似公式进行计算。
当N≤0.6Anfy时,将相关曲线简化为直线带来的误差一般不超过5%,少数区域误差较大,但偏于安全。
在压弯构件中,N愈大,产生二阶效应的影响也就愈大,因此限制N≤0.6Anfy。当N超过0.6Anfy时,按二阶理论考虑刚架的整体稳定所得到的实际承载能力将比按简单塑性理论算得承载能力降低得较多。

9.2.4 压弯构件的稳定计算采用本规范第5章第5.2.2条类似的方法,不同之处,仅在于用Wpx代替了γxW1x

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【已作废】钢结构设计规范 GB50017-2003
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