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文档简介
1、引用,以下为一些建议之单位:232, MPa, GPa第二章般安全准则第一条 标的及适用范围一、 本规章制定了建筑钢结构设计与施工的一般规则,该等规定均以屋宇结构及桥梁 结构之安全及荷载规章(RSA)中所列之一般安全标准为根据而制定。二、 本规章内容不包括如桥梁、塔、烟囱等钢结构之设计方法,如有需要本规章必须 连同ENV1993-1-1 ( 欧洲法典三)的相关部份一起使用。三、 本规章仅考虑热轧型钢的设计,对冷弯型钢的设计应按ENV1993-1-3 执行。第二条 符号及单位、本规章所采用之符号详列于附件一中。、不同种类之物理单位应按国际标准单位(S.I.) 质量kg集中荷载及均布荷载 .kN,
2、 kN/m, kN/m容重 .kN/m应力 .N/mm弯矩 .kNm第三条 引用标准一、 按本规章进行钢结构设计,应按有关产品标准及施工标准进行。该类标准详列于 附件二中。二、 在附件二中所列之引用标准,应以最新版本为准。第四条一般规定一、 钢结构的安全性必须按照RSA的一般规定,以及本规章订定的详细标准确定。二、 建筑结构在设计及施工上必须满足下列各项功能要求:(一) 结构必须有可接受的概率,使其在预定的设计基准期及成本内能保持设计上所 要求的适用性;(二) 结构必须有适当的可靠度,使其能承受在施工和使用时可能出现的各种作用及 影响,同时在正常维修费用下具有足够的耐久性能。第五条 作用一、
3、确定钢结构安全性所考虑的作用已列明于RSA中,本条只加以适当之补充。二、 在计算温度变化所产生之影响,钢材的线膨胀系数应取=12 x 10 -6/C。其它计算中 所需的钢材性能可按第十八条型钢及钢板中所列之值取用。三、 按本规章设计之钢结构,对各方向的分析,必须具有足够之延展性以允许将 RSA 第二十三条所述之地震系数降低至0.24 :E。第六条 承载能力极限状态承载能力极限状态,一般应考虑下列情况:( 一) 强 度之 承载能 力极限 状态 ,相当 于结构 构件的截面 或其连 接部份 开始 破坏或 产 生过度变形(不包含疲劳破坏);(见第二十五条);( 二 ) 结 构 转 变 为 机 动 体
4、系 之 承 载 能 力 极 限 状 态 ,相 当 于 某 些 截 面 开 始 产 生 塑 第一章性 变 形 , 形成塑性绞导致整体结构或结构的一部份转变为机动体系(见第二十六条);( 三 ) 挫 曲 之 承 载 能 力 极 限 状 态 ,相 当 于 结 构 或 结 构 构 件 丧 失 稳 定 性 ( 见 第 二 十 七 条 ) ;( 四) 失 稳之 承载能 力极限 状态 ,相当 于结构 作为刚体考 虑时整 体之倾 覆或 产生位 移 (见第二十八条);( 五 ) 疲 劳 破 坏 之 承 载 能 力 极 限 状 态 ,相 当 于 结 构 承 受 动 力 荷 载 重 复 作 用 ( 见 第 二 十
5、九 条)。第 七条 正常使用极 限状态一、正常使用极限状态,一般应考虑下列情况(见第二十二条):( 一 ) 结 构 中 出 现 变 形 或 挠 度 ,因 而 严 重 影 响 其 外 观 或 有 效 使 用 ( 包 括 机 器 或 使 用 上 的 正常运作);( 二) 因振动 、摆动 、或侧移导致结构 使用者的不舒适或非结构 构件饰面之破坏;( 三) 因变形 、挠度 、振动、摆动或侧 移导致装饰材料或非结构 构件的破坏。二、为了避免超出以上之使用极限,必须对结构的变形、挠度及振动加以规限。有关 建筑物之容许挠度已列于第二十三条容许限值中。第 八条 耐久性一、为保证结构具有足够的耐久性,应考虑下列
6、相关因素:(一)结构的使用;(二)要求性能的标准;(三)预期的环境条件;(四)材料的成份、性质及性厶匕能;(五)构件的形状及结构细部设计;(六)工艺质量及质控水平;(七)特别的保护措施;(八)在预定设计基准期内可能需要的修护。二、在设计阶段应评估内在及外在环境条件对耐久性的影响,从而提供足够的材料保 护。第 九条 防火规定有关防火规定,请参阅附件三钢结构防火之安全性确定。第三 章 结构 分析第 十条 一般规定一、静定结构的内力应采用静态分析方法计算。 二、超静定结构的内力一般可采用下列方法计算:( 一) 弹性理 论分析 可在任 何情况 下使用(见 第十一 条);( 二 ) 塑 性 理 论 分
7、析 仅 在 构 材 截 面 及 材 料 符 合 ENV1993-1-1 第 5.2 条 的 要 求 下 方 可 使 用 。 采 用 塑 性 设 计 之 钢 结 构 应 按 ENV1993-1-1 所 述 之 方 法 进 行 。三、结构内力一般可按下列方法计算:(一) 一阶理论分析 - 使用结构原始几何形状计算。适用于侧撑式或非摆动式框架 分析(框架之分类见第十五条及第十六条);(二) 二阶理论分析 - 考虑结构变形产生之内力,它可使用于任何框架包括摆动式 框架(采用二阶分析方法进行结构计算时,可参照相关参考数据进行)。第十一条 弹性理论分析一、 弹性分析应假设材料的应力应变行为在任何应力水平下
8、应为线性关系。这个假设 适用于一阶及二阶弹性分析。二、 只要符合下列条件,使用一阶弹性理论计算之弯矩,在任何构件上均可重分配不 超过最大弯矩之15% :(一) 框架内力与外力必须保持平衡;(二) 所有折减弯矩(弯矩重分布)的构件必须为一级或二级截面(截面之分类见第 三十一条)。三、 连接计算的假设必须符合第十二条的要求。第十二条 设计假定一、 在结构分析中所作之假设必须与连接点预期之性能兼容。二、 框架之假设可分为三类:(一) 简支框架-构件间之连接节点不传递弯矩,以及在结构分析中可假设构件以铰 接方式连接;(二) 刚性框架-在弹性分析中,连接处应保持其原来的完全连续性,以及节点应符 合以下有
9、关刚性节点之要求;(三)半刚性框架-在弹性分析中,以连接节点实际之弯矩-曲率或受力-变形特性之 计算。三、 连接节点可按下列分类:(一) 铰接连接节点-在设计上,此类节点不允许传递可能对结构构件产生严重影响 之弯矩;(二) 刚性连接节点-在设计上,此类节点之变形不会对结构内力分布或整体变形产 生显着影响;(三)半刚性连接节点-不能符合有关刚性或铰接要求之连接节点。第十三条 结构系统一、 框架系统(一) 所有框架必须考虑下列有关框架之缺陷;(二) 在框架分析中,缺陷所产生之效应应按表一所述之等效几何缺陷方法 或等效 力方法计算;(三)如符合第十六条之要求,框架可分类为侧撑框架;(四)在框架分析中
10、,每一层之摆动变形必须按第十五条有关摆动框架之分类进行验 证。如被分类为摆动框架,二阶效应必须在计算中考虑。二、 子框架系统只要符合下列条件,结构可在计算中再细分为多个子框架:(一) 子框架间之结构相互作用必须确实地得到模拟;(二) 子框架之布置必须适用于所使用之结构系统;(三)须考虑子框架间相互作用可能产生的严重影响。表框架缺陷等效力rl rl摆动缺陷-1.如果柱承受少于在平面上各柱的垂直荷载Nsd平均值之50%时,这些柱不应计算在 nc内。2.如果柱不伸展至所有包括在ns中的楼层内,这些柱不应计算在nc内。若楼层及屋顶层不连接所有包括在nc中之柱,在确定ns时不应包括这些楼层。第十四条 框
11、架稳定性一、 所有结构必须有足够刚度以抵抗侧向摆动,可经由:(一) 支撑系统提供摆动刚度,例如:三角框架或剪力墙;(二) 框架本身提供摆动刚度,例如:框架柱或节点刚度。二、 所有框架必须有足够能力抵抗在摆动模式下之侧向倒塌。若框架被证明为非摆动 框架,则不须进行摆动之验证。三、 所有框架,包括摆动框架,必须验证在非摆动模式下具有足够抵抗破坏之能力。四、 当使用弹性分析计算,摆动模式之二阶效应必须考虑,分析时可直接使用二阶分 析方法或间接地使用下列其中一种方法:(一) 使用放大弯矩之一阶弹性分析方法;(二) 使用摆动挫曲长度之一阶弹性分析方法。Fi式中:Fi表框架缺陷五、 在放大弯矩方法中,由一
12、阶弹性分析方法求得之弯矩应乘上下列比值予以放大:(Lo = 5.65 / So ) 标称厚度(mm)最低冲击吸收功(J) 标称厚度(mm)t 4040tw 100钢号品质fyfufyfu3t 4040t 6363t100试验时温度C10 t 15JR2027JO027S235J2235360215340262524-2027JR2027JO027S275J2275430255410222120-2027JR2027JO027J2-2027S355K2355510335490222120-2040注:表中所提供之数据可作参考引用,更详细之数据数据可参阅EN10025标准。表中所提供之数据为采用纵
13、向试件由拉力试验所得。对于钢板,钢带及宽度600 mm之扁钢则采用横向试件,而其最少伸长率要求可再降低2% 。对于厚度少于10 mm之钢材,其最少冲击吸收功之要求必须参阅EN10025标准之图一。32N/mm2V ) N/mmE = 210 x10G = E/2(1 +V = 0.3a = 12 x 10-6 OC-13p = 7850 kg/m三、 钢材品质表四中钢材除以钢号分等外,还以JR、JO、J2及K2等标记钢材之质量,此质量 可反映出钢材之可焊性及要求之冲击吸收功。钢材质量级别之表达是由JR级向K2级 提升。有关钢号与质量级别之更详细说明可参阅EN10025标准。四、 外形尺寸,质量
14、及偏差各类热轧型钢、钢板及钢管之断面尺寸、质量及其相应之偏差要求,必须符合下 列 标准:EN10024、EN10029、EN10034、EN10055、EN10056、EN10210-2。五、 材料物理性能参考值钢结构计算所采用之材料参数,本规章中应取下列数值: 弹性模量剪变模量 .泊松比 .线膨胀系数 .密度 .六、 力学性能及化学成份钢材之力学性能及化学成份应符合表四与表五之要求。表五中所提供之数值是根 据熔炼分析确定。有关成品分析之资料可参阅EN10025标准。最大碳当量之定义可参阅第二十一条。表五 钢材之化学成份和最大碳当量(熔炼分析)标称厚度t (mm) 之最大含碳值Max. C (
15、%)标称厚度t (mm) 之最大碳当量Max. CEV钢号品质t 1616 40Mn% Max.Si% Max.P% Max. S% Max.N% Max.t 4040 H50JR0.170.200.171.40-0.0450.0450.0070.350.38JO0.170.170.171.40-0.0400.0400.0090.350.38S235J20.170.170.171.40-0.0350.035-0.350.38JR0.210.210.221.50-0.0450.0450.0090.400.42JO0.180.180.181.50-0.0400.0400.0090.400.42S2
16、75J20.180.180.181.50-0.0350.035-0.400.42JR0.240.240.241.600.550.0450.0450.0090.450.47JO0.200.200.221.600.550.0400.0400.0090.450.47J20.200.200.221.600.550.0350.035-0.450.47S355K20.200.200.221.600.550.0350.035-0.450.47注:1.表中所提供之数据可作参考引用,更详细之数据数据可参阅EN10025标准七、本规章以外之钢材使用与以上钢材标准不同之钢材时,应提供适当之数据以验证相关设计及生产之
17、 适当性,诸如钢材之力学性能及化学性能。其试验方法应符合下列标准之要求:EN10002-1994- 金属拉伸试验方法;EN10045-1990- 金属夏比冲击试验方法;EN10036- 钢铁化学分析方法。表六提供现行标准与其它常用钢材标准在不同钢号间之对照。必须注意表中有关 中国国家标准GB700-88 之钢材,仅适用于强度方面之比较。当对其他特性进行比较 时,必须按本规章要求小心验证。表六 各类钢材标准对照表(碳素钢)澳门(EN10025-1993)欧洲(EN10025-1990)英国(BS4360-1990)中国(GB700-88)S235JRFe360B40BS235JOFe360C40
18、CQ235S235J2Fe360D40DS275JRFe430B43BS275JOFe430C43CQ275S275J2Fe430D43DS355JRFe510B50BS355JOFe510C50CS355J2Fe510D50DS355K2Fe510DD50DD注:中国国标之钢材,其钢号仅在强度方面能与其它标准作同等对应,其它性能必须按个别情况加以验证。同等强度之比较仅适用于钢材厚度t 35115.413第六章承载能力极限状态之安全性确定第一节承载能力极限状态第二十四条一般规定、钢结构及其组件的布置必须满足第二章中有关承载能力极限状态的基本设计要求。、分项安全系数M的选取应采用下列数值(截面的
19、分类见第三十一条):第一、二、三级截面的抗力 . M0 = 1.1第四级截面的抗力 . M1 = 1.1构件的挫曲承载力 . M1 = 1.1螺栓孔上净截面的抗力. M2 = 1.25连接物的承载力 . 见第七章三、框架应验算:截面的抗力(见第二节)构件的挫曲承载力(见第三节)连接部份的承载力(见第七章) 框架的稳定性(见第十四条)静态平衡(见第二十八条)四、构件及截面的抗力应按表十一进行验算。表十一构件及截面抗力验算抗力设计构件截面弯曲挫曲扭转挫曲剪力挫曲翼板挫曲腹板承受 外力受拉构件第三十二条-受压构件第三十三条第三十七条-受弯构件(梁)第三十四条 第三十五条-第三十九条第四十条第四十一条
20、第四十二条受弯矩及轴力构件-承受组合力的截面(第三十六条)-承受组合力的构件(第三十八条)-在受弯、受拉及受压构件中选取适合的准则第二十五条 承载能力极限状态之抗力验算一、 抗力的验算应符合下列要求:Sd 乞 Rd式中:Sd = 外力设计值Rd =抗力设计值二、 在计算外力设计值Sd时,应按第三章结构分析所定的准则确定,并考虑在RSA 中定义的组合作用及分项系数f,但不包括失稳或疲劳破坏之极限状态。三、 在计算抗力设计值Rd时,应按本章所建立的理论进行,其计算方法相对于作用在 截面上不同的力或弯矩,并应按第四章所定义的材料力学性能设计。第二十六条 承载能力极限状态下结构转变为机动体系的验算一、
21、 结构转变为机动体系的验算,在考虑其相关的结构性能设计值后,应验证作用在 设计范围内不会令结构转变为机动体系。二、 结构转变为机动体系的塑性理论分析应按ENV1993-1-1 所建立的理论执行。第二十七条 承载能力极限状态之挫曲验算一、 由二阶效应所引起的挫曲承载能力验算,在考虑其相关的结构性能设计值后,应 验证作用在设计范围内不会出现失稳。除此之外,截面亦应保证:Sd _ Rd二、 不同构件的挫曲承载力应根据本章第三节进行设计。第二十八条 承载能力极限状态之结构失稳验算结构整体失去平衡或产生位移的验算应符合:E d. d at E d. stb式中: Ed. dat = 失稳作用效应Ed.
22、stb = 稳定作用效应第二十九条 承载能力极限状态之疲劳破坏验算一、 承载能力极限状态之疲劳破坏验算应保证疲劳破坏指数Dd不超过1 ,详细的验算 程序应按ENV1993-1-1 第九章执行。二、 除下列情况外,建筑物一般不要求验算疲劳破坏:支撑升降机器或承受滚动荷载的构件;支撑振动机器的构件;受风荷载导致振动的构件;受挤拥人群导致振动的构件。第二节 截面抗力第三十条一般规定一、 截面的一般特性定义如下:(一) 毛截面面积(A)- 使用规定尺寸计算之面积。计算时螺栓孔等面积并不扣除, 但较大之开孔面积则需考虑;(二) 净截面面积(A net)- 构件毛截面扣除所有开孔及开口的面积;(三)一般热
23、轧型钢的尺寸可依图一使用。二、 截面的有效特性(一)第四级对称截面的有效特性应按表十二中受压部份的有效宽度(beff = T x b)计 算。非对称截面可参考ENV1993-1-1 第5.3.5 条的要求;(二)宽度折减系数可按下式计算:Pl= 1.0当.二二PlPi-0.22)当-.1.式中I 可按表十二求得。图一热轧型钢的截面尺寸Y Yy yy yU U表十对称构件的有效截面构件毛截面有效截面0.5 pi biiL.Jb. 1t 56 .BE- b, 12二右辰0.5 b30.50.5 pi bi产:匸q圭叮r|hfc -I严0.3 Pi bjJ!- U U djir!才匚二严 _B 二f
24、 肌 XI-X X XIXI-*-*xl xlI Ib(一)第一级截面,第三十一条 截面分类、截面共分四级,定义如下:此截面有足够转动之能力,且可形成塑性铰,以符合塑性设计的 要求;(二) 第二级截面,此截面能发展出塑性弯矩,但只具有限的转动能力;(三)第三级截面,此截面之钢材,在受压下其外缘压应力能到达屈服强度,但局部 挫曲之出现可导致截面不能发展塑性弯矩;(四)第四级截面,此截面在计算受压或受弯承载力时,必需考虑局部挫曲效应。二、第四级截面可使用有效截面宽度的方法计算因局部挫曲效应而减少的承载力,可 参看第三十条。0 0236三、 截面应按受压部份的分布进行分类。四、 受压部份包括截面每一
25、个(在荷载组合下受轴力或弯矩)完全或部份受压的地方。五、 截面各受压部份(例如腹板或翼板)一般有不同的级别。六、 截面评级一般采用各受压部份中之最高(最不利)级别。七、 截面的分类亦可针对腹板及翼板再进行分类。八、 第一、二、三级截面受压部份的限制应按表十三至表十五采用,其中若不符合第 三级截面的要求,应定为第四级。九、 其它没有在表中出现的截面应按ENV1993-1-1 表5.3.1 执行。表十三受压截面的分类级别截面形式第一级第二级第三级节腹板翼板腹板翼板腹板翼板hd_gt50s32 38E52如33?5-10;注:tf =翼板厚度tw =腹板厚度芝P 任2他旦8” 42;P11cfy23
26、5275355Z10.920.81110.850.66236截面形式C腹板翼板腹板翼板腹板hi表十四受弯截面的分类第一级-10s722级别第二级 105第三级_ 124-15E 14id-33翼板fy-50s2-注:tf =翼板厚度t w =腹板厚度- 70f=| -1at 0.5a 0.5c腹板42E0.67+0.334;板ci0.5a 0.5腹d .5a 0.5(I板235*y-33s-26;d J 50 s136sd z 42E I? 0 67+0 33ipd , 396Ed 亡 4SSE13a -1d g轴施 r _13a -1d 4简 L 13dt -1d 匚 匚 _ 13dt-1:
27、H习 異r4方0.t57 + Q33ipc (fy / f u) Av外,抗剪的验算不允许有螺栓孔。当A-et少于以上的数值,A-et 可取有效抗剪面积(fy / fu) A。五、 此外,当下列情况发生时,剪力挫曲承载力亦应按第四十条所述的方法验算: 69eU非加劲腹板-!30dKJ加劲腹板式中k =挫曲系数(见表二十一)畀35仲六、 构件端部的块状剪力撕裂准则应按第五十条进行验证。第三十六条同时受弯、受剪及受轴力之截面式中:MN.V.Rd =同时受轴力及剪力下塑性弯矩的折减承载力My戲 + 胡询 (四)复合弯矩: 匕 -亠卩_、第三级截面应满足下列条件:(一)轴力:也 Nw(见第三十二条或第
28、三十三条)(二)剪力:Va VBI(见第三十五条)(三)弯矩:MJ MM(见第三十四条)(四)相互公式:皿问亠皿工削*铅 I :.叮 1T -;-匸当,I -dr.丄叶 :七 5:当 *,-二再匕式中:r = (2 Vsd / V pI.Rd - 1)2三、此外,构材的挫曲或侧向扭转挫曲亦应进行验算(见第三节)。表十七同时受轴力及剪力下塑性弯矩承载力的折减(第一级或第二级)截面形式轴力剪力水平(一)轴力:1 L:i - 址(见第三十二条或第三十三条)(二)剪力:T - r F-(见第三十五条)(三)弯矩:.L_(见表十七)、第级截面应满足下列条件:高轴力:丄J及.水平|va )0 25ME-阳
29、=叽OM. %廿1叫一)叽= 1 -04(1 -p n17低=叽虬J 口吶叽1z高=1.26(1-n)MLJB=156(1-n-p)MMn.9低V.IW =閘.RdNA/.HI _ 0 _ P)MJ,R|Ku高制 s = 1.33(1-n7JUM./JM = 1-33(1 n - pW低MV.Rd = iJM1 MM.VRd = 口-卩)叫 Fid1 I-高叽皿=ht MtM0.5+ - Af.j1 n p K= - E.HJ0.5 + A表中:N竺低轴力:二-:及 it.式中 = 0 5 1 +- 0.2) * r(f y N/mm 2)第三节 构件抗力 第三十七条 受压构件的挫曲承载力、受
30、压构件的挫曲承载力设计值应满足下列条件:Nsd 岂 Nb.Rd式中 N b.Rd =:A= 1 适用于第一、二、三级截面-A= Aeff / A适用于第四级截面7.=相关挫曲状态下的折减系数、均匀截面的 值可按下列公式计算::=缺陷系数(见表十八)三、几何细长比I按下式计算:式中打-/_斗:四、 细长比1应按下式计算:i式中.=受压构件双端受侧向固定的挫曲有效长度,可保守地取其相等于构件的 长度。i= 参考轴的回转半径,应按毛截面特性计算。五、 非均匀构件截面变化的值,可按二阶分析方法验证。细长比表十八截面挫曲曲线的选择截面形式限制挫曲 方向挫曲 曲线缺陷系数h / b 1.2 及 tf 兰
31、40 mm对y轴 对z轴a b0.210.34h / b 1.2 及40 tf 100对y轴 对z轴bc0.340.49h / b 1.2 及 tf 100 mm对y轴 对z轴bc0.340.49轧制I形截面h / b 100 mm对y轴 对z轴d d0.760.76tf 兰 40对y轴 对z轴bc0.340.49焊接I形截面tf 40对y轴 对z轴c d0.490.76空心截面热轧对任意轴a0.21焊接箱形截面一般对任意轴b0.34U形、L形、T形及实心截面对任意轴c0.49注:表中所列之挫曲曲线可作参考引用,更详细之数据数据可参阅ENV1993-1-1。第三十八条 同时受弯及受压之挫曲承载
32、力、第一、二级截面的构件同时受弯及受压下应满足下列条件:心 + 山“佃 + 人叽劉 XmirA式中:宀=1;邯抽-4)+ 0.90k上妲5W - W _ll=取二,:中较少的值应按第三十七条计算二=受弯挫曲的等效弯矩系数(见表十九及第四款)、若侧向扭转挫曲是一种潜在破坏模式亦应满足下列条件:% 丄心亠刑迓“式中:1 = 0.15-015 0.901.=应按第三十九条计算_ 侧向挫曲的等效弯矩系数(见表十九及第四款)三、 属第三、四级截面之构件,其验证应符合ENV1993-1-1 第5.5.4 章的要求。四、 等效弯矩系数-,门1H 一-可根据两点支撑之间的弯矩图形从表十九中获得:系数弯矩轴支承
33、方向IM.yy - yz - zM.zz - zy - yy - yy - y表十九等效弯矩系数.弯矩图等效弯矩系数a).端部弯矩ini = 1.0-07*b).受侧向荷载的弯矩恤=13c).受侧向荷载的弯矩仏% -4(f y: N/mm2)(见第三十七条)第三十九条 梁的侧向扭转挫曲承载力、有充分侧向支撑的梁不需进行侧向挫曲承载力之验算。、无充分侧向支撑的梁之挫曲弯矩承载力设计值应满足下列条件:M Sd弍 M b.Rd式中:叫用=卅即加= 1 适用于第一、二级截面-:|适用于第三级截面3:V Jhg 适用于第四级截面 I.T =侧向挫曲折减系数三、LT可按下式计算: 1.1 _ 1 轧制截面
34、(曲线a) _1 焊接截面(曲线c)四、几何细长比一按下式计算:式中:人=935L血it =扭力常数I w =翘曲常数Ci = 受荷载及支承状态影响的系数,可由 及k确定(见表二十) =侧向支撑间的端部弯矩比K =在平面上端部转动的有效长度系数,当端部完全固定时等于0.5,无固定转动 时等于1.0,一端固定另一端无固定时等于0.7 。式中:k.= 挫曲系数(见表二)弯矩图1.00.70.51.00.70.51.00.70.51.01.0001.0001.0001.8792.0922.1502.7523.0633.1491.1320.50.9721.01.2850.50.712五、若二一,侧向挫
35、曲不需要考虑。表二十 对应k值之0系数:端部弯矩荷载荷载及支承状态第四十条 腹板的剪力挫曲承载力一、 设计基本要求(一) 当非加劲腹板的d/t w值大于盟 加劲腹板的d/t w大于 .(k值见表二十一), 应对其剪力挫曲承载力进行验算;(二) 当腹板无中间横向加劲板或只有加劲板在支承点时,剪力挫曲承载力可按以下 方法计算:后挫曲方法-在本条后面部份详述张力区方法应按ENV1993-1-1 第5.6条款所述方法计算二、 后挫曲方法(一) 使用后挫曲方法的剪力挫曲承载力设计值Vba.Rd应符合下列条件:- Xa 嗣式中:! - - :为受腹板细长度S影响的后剪力挫曲强度(见表二十二)(二) 腹板细
36、长比应按下式计算:表二一挫曲系数k腹板在支承点有横向加劲板及kT无中间横向加劲板5.34a / d 1 之中间横向加劲板5.34 + 4 / (a / d)2注:a =横向加劲板的间距d =腹板深度表二十二剪力挫曲强度0-0O.B 12T - 5 | 5=1-0 625(-0.3)注:fyW =腹板的屈服强度三、同时受弯及受剪(一) 只要Vsd不超过Vba.Rd的一半,同时受剪的截面弯矩承载力设计值不需要折减;(二) 当Vsd超过Vba.Rd的一半,截面的弯矩承载力设计值应按下列公式折减:Msd - Ml .Rd式中:虬利二讪+叫闻皿斷)1 -(严vta.RdMf.Rd = 净翼板上的塑性弯矩
37、承载力设计值,考虑受压翼板的有效宽度beff第四十一条 翼板之挫曲要避免受压翼板的挫曲,腹板的d/t w比值应符合下列条件:式中:Aw =腹板面积Afc =受压翼板面积fyf =受压翼板的屈服强度k = 0.3适用于一级截面之翼板0.4适用于二级截面之翼板0.55 适用于三级或四级截面之翼板第四十二条 腹板受外力作用之承载力一、非加劲腹板透过翼板承受外力作用之承载力主要受制于下列其中一种破坏模式(图二)。(一) 靠近翼板的腹板产生压碎,翼板并同时出现塑性变形;(二) 腹板以局部挫曲的形式出现皱曲,靠近翼板的腹板产生压碎,翼板并同时出现 塑性变形;(三)构材大部份的深度产生腹板挫曲。图二腹板受外
38、力作用下的破坏模式二、 当外力透过翼板一端再由腹板抵抗剪力,腹板受外力作用之承载力应取以下较少 的情况:腹板压碎承载力Ry. Rd (见第四款)腹板皱曲承载力 Ra.Rd (见第五款)三、 当外力透过翼板一端,再直接由腹板传到另一端翼板,腹板受外力作用之承载力 应取以下较少的情况:腹板压碎承载力Ry. Rd (见第四款)腹板挫曲承载力 Rb. Rd (见第六款)四、 腹板压碎承载力Ry. RdI形、H形或U形截面的腹板压碎承载力设计值应按下式计算:%用广(+儿&亿式中:Ss = 支承长度但bf不应超过25tf及在构材端部Sy须减半。-f.Ed =翼板的纵向应力 五、腹板皱曲承载力Ra.RdI形
39、、H形或U形截面的腹板皱曲承载力设计值应按下式计算:R価=D 5tj旌G【肿币乜厲儿)(汐啊加但Ss/d不应超过0.2 ,当构件亦同时承受弯矩,应同时满足下列条件:F豹+刚別1呜工 1 一 T、; . I:J ;匸(见表二十三)beff =章所述六、腹板挫曲承载力Rb.RdI形、H形或U形截面的腹板挫曲承载力设计值应将腹板考虑成虚拟之受压构件,并用下式计算有效宽度beff :腹板挫曲承载力应按第三十七条的方法,采用c类曲线及么等于1。表二十三计算腹板侧向挫曲的有效宽度第七章 钢结构连接之安全性确定第一节 设计基本要求 第四十三条一般规定所有连接部份必须具有足够的设计承载力使结构能保持有效,并满
40、足第 的所有基本要求。二、连接设计所使用的分项安全系数M应取下列的数值:(一) 螺栓承载力. Mb= 1.25(二) 焊接承载力 . Mw= 1.25(三)高强螺栓抗滑移承载力:力传递方向与长圆孔纵轴垂直,标准孔隙之圆孔,其; 承载能力极限状态之抗滑承载力粘s.uit = 1.25正常使用极限状态之抗滑承载力Ms.ser = 1.10力传递方向与长圆孔纵轴平行,加大孔或长圆孔,其; 承载能力极限状态之抗滑承载力Ms.ult = 1.40-4 hih产二融二(四)对中空截面之格构梁,其节点连接之承载力应参考ENV1993-1-1 附件K。 三、采用本条进行连接设计时必须联同第四十六条一起使用。第
41、四十四条 设计假定一、 承载能力极状限态下作用于连接点的力及弯矩,应按第三章所述的整体分析方法 计算。二、 连接点可按任何合理的方法计算内力或弯矩分布,只要:(一) 计算内力(或弯矩)与外力(或弯矩)平衡;(二) 连接点的每一部份有足够能力抵抗在结构分析中计算的内力或应力;(三)由内力分布引起的变形不超过连接物或焊缝及其连结部份的容许变形能力。三、 构件交接点(一) 在一般情况下,构件的重心线应尽可能在节点处汇交于一点;(二) 当构件交接点出现偏心时,节点及构件的设计必须考虑;(三)在一个节点内有至少两个螺栓的角钢及T形钢连接情况下,螺栓群的定线可当 重心线作构件的交接点使用。四、 由反复荷载
42、或震动造成剪力之节点荷载:(一) 对于由冲击力或明显振动导致节点承受剪力之情况,应采用焊接或具锁定装置 之螺栓、摩擦高强螺栓、压射螺栓或其它具有足够防移位能力之螺栓连接方式;(二) 由于承受反复之剪力荷载(或其它原因),节点位置不允许出现滑移现象,可使 用摩擦高强螺栓、密接螺栓或焊接作抗滑连接;(三)对于受风力及侧撑之稳定问题,一般可采用螺栓作承压连接。第二节 螺栓连接第四十五条一般规定一、 螺栓孔的布置应尽量避免锈蚀、局部挫曲及使螺栓的安装更容易。二、 螺栓孔的布置亦须符合计算螺栓承载力时所使用的限值。三、 螺栓的最大及最小间距可按第六十五条采用。此数值不适用于暴露结构或高腐蚀 环境。第四十
43、六条 螺栓连接的种类一、 钢结构建筑物上使用的螺栓有下列两种:(一) 普通螺栓:适用于承压型连接,板间接触面的剪力由螺栓承压在板上。(二) 摩擦型高强螺栓:适用于摩擦型连接,需用一预压力将两块连接板夹紧。二、 螺栓连接按其功能可细分为下列类型:(一)剪力螺栓连接节点承受剪力之螺栓连接设,应符合下列其中一种类型:类型A:承压设计应采用强度4.6级至10.9级之普通螺栓(由低碳钢制成)或高强螺栓进行设计。对 接触面并无要求施加预压力及任何特别之措施。设计时,承载能力极限状态下,螺栓 的剪力设计值不应超过抗剪承载力设计值及承压承载力设计值,详见第四十八条。表达式为:F v. Sd F v. RdF
44、v. Sd _ F b. Rd类型B:正常使用极限状态下之抗滑移设计应采用符合第七十五条要求,具有扭紧控制之摩擦高强螺栓进行设计。本设计中, 是不允许在正常使用极限状态下有任何滑移现象发生。应考虑不同荷载型式下之荷载 组合效应,可根据抗滑要求决定不同之荷载型式。设计时,正常使用极限状态下的剪 力设计值不应超过抗滑承载力设计值,详见第四十九条。而承载能力极限状态下的剪 力设计值不应超过抗剪承载力设计值及承压承载力设计值,详见第四十八条。 表达式为:F v. Sd. ser _ F s. Rd. serF V. Sd F v. RdF v. Sd _ F b. Rd类型C:承载能力极限状态下之抗滑
45、移设计应采用符合第七十五条要求,具有扭紧控制之摩擦高强螺栓进行设计。本设计中, 是不允许在承载能力极限状态下有任何滑移现象发生。设计时,承载能力极限状态下 的剪力设计值不应超过抗滑承载力设计值(第四十九条)及承压承载力设计值(第四十 八条)。此外,在承载能力极限状态下,螺栓孔上净截面之塑性抗拉承载力设计值Nnet.Rd N net. 应取:Nnet.Rd = AnetXfy / gM0(三)拉力螺栓连接节点承受拉力之螺栓连接设,应符合下列其中一种类型:类型D:普通螺栓之连接设计应采用强度至10.9级之普通螺栓(由低碳钢制成)或高强螺栓进行设计。本设计并 无要求施加预压力。此类型设计并不适用于经
46、常承受反复拉力荷载之连接设计,但仍 可作为承受一般抗风荷载之连接设计。表达式为:Ft. Sd - F t. Rd类型E:摩擦高强螺栓之连接设计应采用符合第七十五条要求,具有扭紧控制之摩擦高强螺栓进行设计。本设计中, 高强螺栓所施加之预压力会提高抗疲劳效应。但其效能之提高及加强取决于细部配置 与偏差要求。对于采用类型D及E之拉力连接设计,其接触面无须进行任何的特别处理,但当 类型E之连接同时承受拉力及剪力则属例外情况(即类型E-B或E-C之组合)。三、普通螺栓及高强螺栓的设计应符合第十九条所规定的标准。a.内力分布的大小与转动中心的距离成比例b.螺栓连接有可能发生的塑性内力分布,其它真实 的分布
47、亦可使用,例如:四、螺栓的选择取决于连接点需要抵抗的力或弯矩。一般的钢结构工程中,普通螺栓 多选用4.6或8.8级。高强螺栓通常选用8.8或10.9级,适用于有反向弯矩或振动发 生的连接点,例如:门架式建筑物的屋檐连接。第四十七条 内力分析一、 螺栓群的内力分布当抗剪承载力设计值Fv.Rd少于承压承载力Fb.Rd(见表二十四a),在承载能力极限 状态下螺栓群的内力分布应与转动中心的距离成比例。其它承压型螺栓群的内力分布,在承载能力极限状态下应根据塑性规定设计(见表二十 四b)。二、 杠杆力当螺栓群需要承受外加拉力,在设计上亦需考虑抵抗因杠杆效应而出现的附加力(见图三)。杠杆力的大小与连接点的相
48、对刚度及几何布置有关。三、 长接头当接头两端螺栓中心的距离超过15d(d为螺栓标称直径),抗剪承载力设计值Fv.Rd 必须按长度折减。计算折减系数的方法可按ENV1993-1-1 第6.5.10 条执行。表 二十四螺栓群连接的内力计算Fy.帥53個战栓员41囲黒程搪抗恤d图三 杠杆力第四十八条 普通螺栓的承载力计算一、 受剪设计在承载能力极限状态下,螺栓的剪力设计值Fv. sd不应超过以下较小的情况: 抗剪承载力设计值Fv. Rd (见表二十五a); 承压承载力设计值 Fb. Rd (见表二十五b)。二、 受拉设计包括所有因杠杆效应产生的拉力设计值Ft. sd,均不应超过以下较小的情况: 抗拉
49、承载力设计值Ft.Rd(见表二十五c); 冲切承载力设计值Fp.Rd,(见表二十五d)。三、 同时承受剪力及拉力之设计除上述的准则外,螺栓同时受拉及受剪亦须满足下式:SJM 1-4FLRd表二十五普通螺栓的承载力计算受力方式螺栓承载力a.每一抗剪面的抗剪承载力FVRdF C! f|b A( 1yub式中Ci = 0.6 (适用于4.6、5.6及8.8级)C1 = 0.5 ( 适用于 4.8、5.8、6.8 及 10.9 级)b.承压承载力Fb.Rd匚_2.5af,dt比山门rb.RdTL -q j* r LU7ub式中 a = min (5口口4)c.抗拉承载力Ft.Rd匚.0 9 凡d.冲切
50、剪力承载力F p.Rd当连接物厚tp少于0.5 d,冲切剪力承载力设计值应按ENV1993-1-1第6.5.5(4)条款验算。注:A为螺栓毛截面面积As为螺栓有效抗拉面积d为螺栓直径do为孔径6、e、Pi及P2之定义请参阅第六十五条第四十九条 摩擦型高强螺栓的承载力计算一、 正常使用极限状态下的抗滑承载力设计在抗滑连接设计中,正常使用极限状态下的剪力设计值Fv.sd.Ser不应超过在表二十 六a中所定的抗滑承载力设计值Fs.Rd.Ser。此外,极限剪力设计值Fv.Sd亦不应超过抗剪 承载力设计值Fv.Rd或承压承载力设计值Fb.Rd,Fv. Rd或Fb.Rd的设计详见第四十八条。二、 承载能力
51、极限状态下的抗滑承载力设计在抗滑连接设计中,承载能力极限状态下的剪力设计值Fv. Sd不应超过在表二十六 b中所定的抗滑承载力设计值Fs.Rd或承压承载力设计值Fb.Rd、Fb.Rd的设计可参见第四 十八条。表二十六摩擦型高强螺栓的承载力计算受力方式螺栓承载力a.正常使用极限状态下iRd-ierpnl式中的抗滑承载力Fs.Rd.SerF p.cd = 0.7 f ub As=按摩擦面级别而定之摩擦系数n =摩擦面数目b.承载能力极限状态下的抗滑承载力 FS.Rd.匕“屮厂$加1 PIi Mf J IT摩擦面级别接触面处理方法A 级(卩=0.5)喷砂处理,清除所有浮锈,无坑槽B 级(卩=0.4)
52、喷砂处理后并涂上厚度达50-80 4 m之锌漆C 级(卩=0.3)采用钢丝刷或火焰清除浮锈D 级(4 = 0.2)不经处理的表面ks值孔隙(第六十三条)ks = 1.0标准孔隙之圆孔ks = 0.85短形长圆孔ks = 0.70长形长圆孔第五十条 块状剪力撕裂承载力计算一、靠近梁端的腹板或托座应有适当的孔距以避免螺栓群发生块状撕裂。这种破坏模 式通常包括螺栓群受拉面的破坏,以及螺栓群行受剪面同时出现剪力降服。(见表二十 七)。V ef f. Rd = (f y / 讥)Av. eff /、块状剪力撕裂有效承载力应按下式计算:式中Av.eff为有效抗剪面积(见表二十七)表二十七块状剪力撕裂的有效
53、抗剪面积Av.eff = t L v.eff式中:Lv.eff = Lv + L 1 + L 2 并且 Lv.eff I 3L1 = a1 150a(a 为焊缝计算厚度)的焊接接头,其承载力设计值应按ENV1993-1-1 第669条款折减。二、 焊缝计算厚度角焊缝的计算厚度a应取在熔接面及焊缝表面内划出最大三角形中的垂直高度, 详见图四。只要初部试验证明熔深要求能够达到,深溶角焊缝可考虑额外多出的厚度。采用自动埋弧焊进行的角焊缝,在无初部试验下其计算厚度可增加20 %或2 m(取 其中较小的值)。图四角焊缝计算厚度的定义三、焊缝每单位长度的强度设计角焊缝每单位长度的强度设计值Fw. Rd应符
54、合下列条件:Fw. Sd -F w. Rd式中:FUJJM =- r 3(作用于焊缝之合力设计值)N Sd =Vi. sdV t. Sd:垂直于焊缝长度方向的轴心力设计值=沿焊缝长度方向的剪力设计值=垂直于焊缝长度方向的剪力设计值F( (UJW -2 1(角焊缝的强度设计值)f u =:w =连接点较弱部份的抗拉强度修正系数(见表二十九)表二十九角焊缝的修正系数钢材级别抗拉强度fu (N/mm 2)修正系数PwS2353600.80S2754300.85S3355100.90第五十五条 对接焊缝的强度计算一、 完全焊透的对接焊缝设计只要焊缝使用适当焊条(或熔接材料)制成的拉伸试样,其最小屈服强
55、度及抗拉 强度大于母材规定的强度,则完全焊透的对接焊缝强度设计值应取连接点较弱部份的 强度设计值。二、 不焊透的对接焊缝设计不焊透的对接焊缝强度设计值应按深溶角焊缝的公式计算,(见第五十四条)。 焊缝的计算厚度应取熔接后可到达的厚度。第五十六条 非加劲翼板的焊接强度设计一、 非加劲I形、H形或箱形截面与钢板之T形接头,截面母材及焊缝之宽度应考虑折 减成有效宽度。(见图五)二、I形或H形截面的有效宽度应按下式计算:(图五a) +并须符合J ./式中:fy为截面的屈服强度设计值fyp为钢板的屈服强度设计值三、 如beff小于完整宽度的0.7倍,接头应进行加劲。四、 箱形截面的有效宽度应按下式计算:
56、(见图五b)二二儿二并须符合 1-,:.1- 五、 连接截面翼板与钢板的焊缝,其每单位长度之强度设计值应超过钢板每单位宽度图五 非加劲T形接头的有效宽度第八章 构 造配置 及设 计规定第 一节 一般规定第 五十七 条 最小厚 度建筑用钢结构构材厚度不宜小于4mm。当结构在严重腐蚀环境下而没有特别防锈蚀 措施,构材之最小厚度应高于以上规定值。第五十八条 构造配置结构中主要构件之布置应尽量对称于结构平均面。 另外在三角形结构中构件之连 接应尽量将其中心轴相交于一点。 当以上的规定不能符合,计算中应考虑由偏心所产 生之次力。第五十九条 构件截面的变化结构构件应尽量避免截面突然发生变化或局部减弱。第
57、六十条 连接一、结构构件间之连接一般采用焊接方式或螺栓连接。二、连接部份应尽量避免同时使用 焊接及螺栓连接传递内力。第 六十一 条 支撑结构主要构件间之支撑应确保能达到其整体性(见第十六条)。第 六十二 条 维护结构之设计应尽量避免维护时产生困难,即难于涂装或出现不必要之积水位置。第 二节 螺栓连接第 六十三 条 孔径一、螺栓连接所采用之螺栓直径一般如下:M12、M14、M16、M20、M22、M24、M27、M30、M36 ;其中 M12 为公 称直径 12mm 之 螺栓。二、应避免使用 非本标准所规定直径之螺栓。三、螺栓孔径不应大于螺栓直径加上孔隙。 标准孔之一般间隙应为:1mm适用于M1
58、2及M14螺栓;2mm适用于M16至M24螺栓;3mm适用于M27及更大直径之螺栓。四、螺栓孔可使用少于以上规定之孔隙。五、用于抗滑移连接之加大孔之一般间隙应为:3mm适用于M12螺栓;4mm适用于M14至M22螺栓;6mm适用于M24螺栓;8mm适用于M27及更大直径之螺栓。e3, e 4 二 1.5 d o(图六d)六、 只有在指定情况下,加大孔及长圆孔方可用于抗滑移连接。七、 用于抗滑移连接之短形长圆孔,其标称尺寸不应大于:(d+1)mm x (d+4)mm(d+2)mm x (d+6)mm(d+2)mm x (d+8)mm(d+3)mm x (d+10)mm适用于M12及M14螺栓;
59、适用于M16至M22螺栓; 适用于M24螺栓;适用于M27及更大之螺栓。八、d为螺栓之标称直径,单位mm。用于抗滑移连接之长形长圆孔,其标称尺寸不应大于:(d+1)mm x 2.5d适用于M12及M14螺栓;(d+2)mm x 2.5d适用于M16至M24螺栓;(d+3)mm x 2.5d适用于M27及更大之螺栓。(受压构件见图六b)(受拉构件见图六c)(受拉构件见图六c)第六十四条 螺栓长度一、在考虑偏差后,螺栓长度应符合:(一) 螺栓有螺纹部份应在扭紧后突出于螺帽;及(二) 螺栓没有螺纹部份与螺帽间之净距,普通螺栓应至少有一圈螺纹(螺纹末端除 外),而高强螺栓应至少有四圈螺纹。第六十五条
60、螺栓孔的布置一、 螺栓孔之布置应尽量避免锈蚀、局部挫曲及应使螺栓容易安装。二、 螺栓孔之布置亦应符合在计算螺栓承载力时规定之限制。三、 螺栓布孔之最大及最小距离应采用以下提供之限值。此限值不适用于外露结构及 高腐蚀环境,当有需要时以下之限值可适当提高。(一) 端部距离ei及边缘距离e2 (图六a)1.2 do虫 ei 愷max (12t, 150 mm)1.5 d o_ e2 - max (12t, 150 mm)(二) 螺栓距p1及p2P1_ 2.2 d o, P2 - 3.0 d o(图六 a)p 1, p 2 一 min (14t, 200 mm)p 1,0 - min (14t, 20
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