鋼結構設計技術的發展
發布時間:2014-05-19
(1)以概率理論為基礎的極限狀態設計法取代原有的容許應力法。在TJ17-74中,鋼結構采用容許應力法進行設計。這種設計方法屬於半概率極限設計法,隻有少數設計參數,如
鋼材的設計強度、風(feng)雪(xue)荷(he)載(zai)等(deng)采(cai)用(yong)了(le)概(gai)率(lv)分(fen)析(xi)確(que)定(ding)其(qi)設(she)計(ji)采(cai)用(yong)值(zhi),大(da)多(duo)數(shu)荷(he)載(zai),其(qi)他(ta)不(bu)定(ding)性(xing)參(can)數(shu),結(jie)構(gou)構(gou)件(jian)的(de)承(cheng)載(zai)力(li),作(zuo)用(yong)效(xiao)應(ying)並(bing)未(wei)進(jin)行(xing)綜(zong)合(he)的(de)概(gai)率(lv)分(fen)析(xi),隻(zhi)能(neng)使(shi)用(yong)安(an)全(quan)係(xi)數(shu)來(lai)大(da)致(zhi)協(xie)調(tiao),而(er)安(an)全(quan)係(xi)數(shu)為(wei)定(ding)值(zhi)且(qie)都(dou)是(shi)憑(ping)以(yi)往(wang)的(de)設(she)計(ji)經(jing)驗(yan)選(xuan)定(ding)的(de),因(yin)而(er)設(she)計(ji)的(de)結(jie)構(gou)和(he)不(bu)同(tong)的(de)構(gou)件(jian)的(de)安(an)全(quan)度(du)不(bu)可(ke)能(neng)相(xiang)等(deng),顯(xian)然(ran)這(zhe)種(zhong)設(she)計(ji)方(fang)法(fa)是(shi)不(bu)合(he)理(li)的(de)。GBJ17-88引入的極限狀態設計方法早在1960年代末就由C.A.Cornel等提出來了;它屬於近似概率設計法,比半概率設計法進了一步;zhezhongfangfazhuyaoshiyinrulekekaoshejililun,bayingxiangjiegouhuogoujiankekaoxingdegezhongyinsudoushiweidulidesuijibianliang,genjutongjifenxiquedingshibaigailvlaiduliangjiegouhuogoujiandekekaoxing。cifabagoujiandechengzailihezuoyongxiaoyingdegailvfenxilianxizaiyiqi,yianquanzhibiaozuoweiduliangjiegougoujiananquandudechidu,jiaohelididuigeleigoujiandeanquanduzuodingliangfenxibijiao,dadaodenganquandudeshejimude。zhezhongshejifangfadecaiyongshiguifanzuiguanjiandegaijin,tageichuleyizhongxindeshejilinian,shiyihousuoyoudeshejidejichu。
(2)調整受彎構件的整體穩定係數。
(3)增加受彎構件腹板局部穩定計算的相關公式。
(4)軸心受壓構件的穩定性計算采用三條曲線。
(5)壓彎構件的穩定性改用相關公式計算。
(6)增加多層框架柱的計算長度,引入K1、K2(分別為相交於柱一端、柱下端的橫梁線剛度之和與柱線剛度這和的比值)來計算柱長度係數,使構件計算長度更加合理。
(7)疲(pi)勞(lao)計(ji)算(suan)以(yi)應(ying)力(li)幅(fu)代(dai)替(ti)應(ying)力(li)比(bi)。應(ying)力(li)比(bi)的(de)應(ying)用(yong)是(shi)在(zai)以(yi)前(qian)對(dui)疲(pi)勞(lao)破(po)壞(huai)機(ji)理(li)未(wei)能(neng)弄(nong)清(qing)楚(chu)且(qie)試(shi)驗(yan)設(she)備(bei)又(you)比(bi)較(jiao)落(luo)後(hou)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)采(cai)用(yong)的(de),而(er)現(xian)在(zai)出(chu)現(xian)了(le)疲(pi)勞(lao)試(shi)驗(yan)機(ji),為(wei)研(yan)究(jiu)疲(pi)勞(lao)提(ti)供(gong)了(le)硬(ying)件(jian)基(ji)礎(chu)。疲(pi)勞(lao)計(ji)算(suan)的(de)應(ying)力(li)幅(fu)分(fen)為(wei)常(chang)幅(fu)和(he)變(bian)幅(fu)疲(pi)勞(lao)計(ji)算(suan)。變(bian)幅(fu)疲(pi)勞(lao)采(cai)用(yong)Palmyrn Minerm線性累加損傷法則,把變幅疲勞折合成常幅疲勞,使得常幅、變幅疲勞計算公式趨於統一。
(8)連接中的直角角焊縫采用考慮應力方向的計算方法。
(9)增加承壓型高強度螺栓連接。
(10)調整構造要求的部分內容。
(11)新增塑性設計,鋼管結構,鋼與混凝土組合梁計算。
由上可見GBJ17-88比TJ17-74增加了不少內容,使得設計更加合理,適用範圍更廣。
2. GBJ50017-2003與GBJ17-88的比較。
隨著我國對外開放政策的實施,工業民用建築得到了迅速的發展,
鋼結構設計技術日新月異,舊的設計規範已經到了更新以適應現代鋼結構建設需要的時候了。我國於2003年12月1日開始又實施了新的《
鋼結構設計規範》GBJ50017-2003,原GBJ17-88同時廢止。這次修改更加注意細節,大大完善了《
鋼結構設計規範》。主要表現在以下方麵:
(1)明確規定了焊縫質量級別,根據不同的結構重要性,荷載特性,焊接形式,工作環境,應力狀態選用不同的焊縫等級。
(2)調整各種鋼種設計指標,對各類鋼結構應具有的材質提出了更完整的要求,推薦了Q235鋼、Q345鋼、Q390鋼,增補了Q490。
(3)充實了框架結構內力分析方法。規定對於(∑N・Δμ)/(∑H・h)>0.1的框架結構宜采用二階彈性分析方法確定杆件內力,以提高計算的精確度(公式中的參數含義具體見《
鋼結構設計規範》GBJ50017-2003)。
(4)取消原規範中吊車橫向水平荷載的增大係數,給出吊車擺動產生橫向水平力的計算公式。吊車橫向水平力(卡軌力)yuanguidingzhiyuxiaochezhidongliyouguan,erkaguilizeshizaidacheyunxingshifasheng,liangzhecunzaigainianshangdebutong,erduiyumeiyouxiaochedeteshudiaoche,anyuanguifanshisuanbuchukaguilide,zhexianranhenbuheli。xinguifanjiejianqiansulian、美國等國家的研究成果,針對我國有代表性的9種重級工作製吊車,經過對比分析而得,比較符合實際情況。
(5)調(tiao)整(zheng)梁(liang)腹(fu)板(ban)局(ju)部(bu)穩(wen)定(ding)的(de)計(ji)算(suan)公(gong)式(shi),不(bu)再(zai)把(ba)腹(fu)板(ban)看(kan)成(cheng)是(shi)完(wan)全(quan)彈(dan)性(xing)板(ban),而(er)是(shi)考(kao)慮(lv)非(fei)彈(dan)性(xing)變(bian)形(xing)和(he)幾(ji)何(he)缺(que)陷(xian)的(de)影(ying)響(xiang),同(tong)時(shi)給(gei)出(chu)利(li)用(yong)屈(qu)曲(qu)後(hou)強(qiang)度(du)的(de)計(ji)算(suan)方(fang)法(fa),對(dui)腹(fu)板(ban)的(de)約(yue)束(shu)係(xi)數(shu)也(ye)進(jin)行(xing)了(le)調(tiao)整(zheng)。
(6)增加了組成板件厚度t≥40mm的工字形截麵和箱形截麵在計算軸心受壓構件時截麵類別規定,增加了d類截麵的φ值。dleijiemiandecanyuyinglibudanyanbankuanfangxiangbianhua,zaihoudufangxiangdebianhuayebijiaoxianzhu,erqiebanjianwaibiaomianyicanyuyingliweizhu,duigoujianwendingyingxiangjiaoda,yuanguifanzhibabanjianhoududayu40mm的焊實腹截麵歸為c類,這顯然很粗糙。
(7)增加了單軸對稱截麵軸壓構件繞對稱軸彎扭屈曲的計算方法。
(8)修改了受壓構件受壓翼緣自由長度的側向支承的支撐力計算方法和交叉腹杆在平麵外計算長度的確定方法。
(9)明確將框架界定為無支撐純框架、強支撐框架、弱支撐框架三類,並規定了各類框架計算長度係數的計算方法。
(10)新增加了帶有搖擺柱的無支撐純框架和弱支撐框架柱的計算長度確定方法。
(11)新規範中,應力變化循環次數n≥5×104時,要進行疲勞計算,比原規範少了5×104次,修改並結合國外規定和建築鋼結構實際情況,比原來更安全。
(12)修改了在T形截麵受壓構件中,軸心受壓構件和彎矩使腹板自由邊受拉的壓彎構件,腹板高度與其厚度之比的規定。
(13)增加了梁與柱剛性連接和不設置柱的橫向加勁肋時,對柱腹板厚度或翼緣厚度的要求。
(14)新增板件在拉剪作用下的強度計算以及桁架點板的強度計算和穩定方法。
(15)補充了平板支座、球形支座、橡膠支座等內容。
(16)增加了插入式柱腳、埋入式柱腳及外包式柱腳的設計、構造等規定。
(17)增加了大跨度屋蓋結構的設計、構造要求。
(18)增加了寒冷地區結構抗脆斷能力的內容。
(19)增加了空間圓管節點強度計算公式,增補矩形管或方形管結構平麵節點強度的計算方法及有關構造規定。
(20)取消原規範“圓鋼、小角鋼的輕型鋼結構”等章節。增補了鋼與混凝土組合梁負彎矩部位的計算方法,混凝土翼緣板用壓型
鋼板做底模的組合梁計算和構造特點,部分抗剪連接組合梁的設計規定以及組合梁撓度計算。