[分享]《钢结构设计标准》解说专题(5)---受弯构件的计算

发表于2019-01-26     1144人浏览     2人跟帖     总热度:203  

《钢结构设计标准》解说专题(5)---受弯构件的计算


来源:“从钢结构到装配式钢结构建筑”
本文介绍《钢结构设计标准》(GB 50017-2017)(简称“钢标”)的受弯构件,整体稳定和局部稳定。整体来谈受弯构件的计算,说说主要的修改及隐藏在条文后的内容。
 
一、受弯构件的强度计算有何不同?
受弯构件的强度计算按下式进行。
《钢结构设计标准》解说专题(5)---受弯构件的计算_1
似乎跟钢规没啥大的区别,仅仅是因为引入了截面等级,导致净截面模量的计算规定有一点不同。注意以下三点:
(1)S1~S4截面,在屈服前全截面都是有效的,因此取全截面模量;S5截面允许在屈服前即发生板件的局部屈曲,因此强度计算时的截面模量按有效截面,腹板的有效截面与压弯构件处的计算协调,而翼缘采用了简单的方式处理,取有效宽度。
规范条文表示“受压翼缘有效外伸宽度可取15ek”,实际表达上有点问题。准确的意思是,受压翼缘取外伸宽度和厚度比值为15ek,外伸宽度取15ektf。
(2)S5截面在钢标的引入,使得比钢规有所放宽,允许翼缘宽厚比超过15ek/13ek,可按有效宽度计算。这样,避免了有些情况下因为翼缘要加宽导致厚度必须增加而引起浪费(比如按钢规设计吊车梁,上翼缘有时需要保证一定的宽度,即便受力验算已通过,但如果加宽翼缘,则厚度必须也同时加大)。
(3)要考虑塑性发展系数,必须保证截面具备发展一定塑性的能力,也就是说,截面等级至少得是S3起,S4和S5截面无法发展塑性。
 
二、受弯构件的整体稳定增加了哪些内容?
受弯构件的整体稳定实际上在规范编制过程中经历了一些周折,如果看过钢标的征求意见稿就会发现。在征求意见稿中,整体稳定计算的稳定系数彻底改了,如下式所示。
《钢结构设计标准》解说专题(5)---受弯构件的计算_2
最终颁布的钢标,把这些改动又彻底删除了,恢复了钢规的稳定系数公式。而同时给删除的还有原钢规4.2.3的第2款(免除整体稳定计算的条件):
《钢结构设计标准》解说专题(5)---受弯构件的计算_3
实际上既然稳定系数沿用了钢规,这一条规定依旧适用,使用钢标时,还可参考。
钢标在梁的稳定内容中增加了一个很重要的内容,是畸变屈曲的验算公式。畸变屈曲是个啥?看看下图。既然梁并不全是简支梁,还有框架梁。框架梁上翼缘有楼板时,下翼缘在负弯矩区受压,上翼缘由于受板的约束不动,会产生下图的屈曲模式。
《钢结构设计标准》解说专题(5)---受弯构件的计算_4
钢标给了下列计算公式进行计算。 《钢结构设计标准》解说专题(5)---受弯构件的计算_5
另外注意,钢标第17章的性能化抗震设计中,关于框架梁端塑性耗能区,有如下针对畸变屈曲的构造要求,这在以往的规范中没出现过这一概念,需要注意。另外注意,横向加劲肋是控制畸变屈曲的有效措施。 
《钢结构设计标准》解说专题(5)---受弯构件的计算_6
 
三、梁的局部屈曲改了啥?
梁的局部屈曲计算基本都是经典板壳稳定的内容,没有很大的修改。除了受弯正则化宽厚比的计算略有变化。钢标的规定: 
《钢结构设计标准》解说专题(5)---受弯构件的计算_7
梁受压翼缘未受约束时的153改为了138。规范的解释是,腹板应力大的时候,翼缘应力也很大,无法给腹板提供约束,因此边界条件变弱,嵌固系数变化,从而153变成了138。
另外,腹板受剪的正则化宽厚比也有一点变化,如下式,增加了一个系数(ita)。
对照看,钢规的公式如下式: 
《钢结构设计标准》解说专题(5)---受弯构件的计算_8
钢标中的公式: 
《钢结构设计标准》解说专题(5)---受弯构件的计算_9
钢标明确规定: 
《钢结构设计标准》解说专题(5)---受弯构件的计算_10
钢标条文说明并未给出说明。实际的理由是,框架梁梁端最大应力区应力较大,翼缘无法给腹板提供约束,嵌固效应削弱。
从上面的内容可以看到,钢规在受弯计算的规定,考虑更多的是简支梁的情况,而钢标则全面考虑了结构中各种情况的梁。
另外需要注意的是,从本质上说,截面等级的S4级,照理应该是和梁受弯计算处的局部屈曲宽厚比的限值条件完全一致。但钢标考虑了参考国外规范等等因素,事实上截面等级处规定的S4级截面宽厚比限值和局部屈曲处略有不同,设计时需要注意区分。
《钢结构设计标准》解说专题(5)---受弯构件的计算_11
源:“从钢结构到装配式钢结构建筑”,ID:abaqus_steel,作者: 牛必任,如有侵权请联系我们


扫码加入筑龙学社  ·  结构设计微信群 为您优选精品资料,扫码免费领取
分享至

分享到微信朋友圈 ×

打开微信"扫一扫",扫描上方二维码
请点击右上角按钮 ,选择 

 发表于2019-01-26   |  只看该作者      

2

《钢结构设计标准》解说专题(5)---受弯构件的计算

 发表于2019-02-15   |  只看该作者       筑龙币+20

3

新钢出来后,很多内容变了,看了这篇文章受益匪浅。

yuanyuan996

山东 潍坊 | 结构设计

13 关注

999+ 粉丝

999+ 发帖

0 荣誉分

该博主未添加简介

猜你爱看

添加简介及二维码

简介

还可输入70字

二维码(建议尺寸80*80)

发站内信息

还可输入140字
恭喜您已成功认证筑龙E会员 点击“下载附件”即可
分享
入群
扫码入群
马上领取免费资料包
2/20