鋼結(jié)構(gòu)寬厚比經(jīng)典總結(jié)
鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面通常采用組合構(gòu)件,,涉及到橫截面受力性能與板件的寬厚比,,高厚比的關(guān)系,以及桿件整體受力性能與長細(xì)比的關(guān)系,,在《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50017-2017,,《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50011-2010,《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》GB 51022-2015,,《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ 99-2015四本規(guī)范規(guī)程中有不同側(cè)重的要求,。下面具體對比談一談。
首先,,常見的鋼結(jié)構(gòu)建筑物,、構(gòu)筑物,從主要建筑功能,、體型,、荷載、作用區(qū)分有:
1輕型鋼結(jié)構(gòu)單層廠房(門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房和其他形式的輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房)
2單層選自.投標(biāo)書代寫網(wǎng) yipai178.com 鋼結(jié)構(gòu)廠房(單層重屋蓋和單層輕屋蓋)
3單層鋼結(jié)構(gòu)廠房(多層但總高度小于40m,,按單層鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì))
4多層鋼結(jié)構(gòu)廠房(多層輕屋蓋但總高度小于40m,,按單層鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì),屋面按門式剛架設(shè)計(jì))
5多層鋼結(jié)構(gòu)廠房(多層但總高度大于40m,按多高層鋼結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì))
6多層鋼結(jié)構(gòu)房屋
7高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)
四本規(guī)范主要設(shè)計(jì)原則如下:
1,、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50017-2017:
標(biāo)準(zhǔn)不涉及體系抗震的一些構(gòu)件設(shè)計(jì),執(zhí)行板件S4級,,即俗稱的普通鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件寬厚比最低設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),,屬于截面邊緣纖維彈性設(shè)計(jì)。涉及塑性鉸開展的塑性調(diào)幅設(shè)計(jì)及抗震性能化設(shè)計(jì),,是標(biāo)準(zhǔn)截面分類等級的主要使用場合,。但目前性能設(shè)計(jì)牽涉到構(gòu)件塑性耗能區(qū)承載性能等級的描述籠統(tǒng),以及性能參考等級的范圍跨度較大,,準(zhǔn)確操作工作量較大,,不確定性較大,因此性能設(shè)計(jì)的方法不太方便使用,。對于一般規(guī)模體量一般重要性的鋼結(jié)構(gòu)建筑,,按照抗震規(guī)范的相關(guān)章節(jié),針對前述不同結(jié)構(gòu)體系的具體要求,,設(shè)計(jì)顯得依據(jù)清晰,,工作效率高。
2,、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50011-2010:
8.1.3鋼結(jié)構(gòu)房屋應(yīng)根據(jù)設(shè)防分類,、烈度和房屋高度采用不同的抗震等級,并應(yīng)符合相應(yīng)的計(jì)算和構(gòu)造措施要求,。丙類建筑的抗震等級應(yīng)按表8.1.3確定,。
2一般情況,構(gòu)件的抗震等級應(yīng)與結(jié)構(gòu)相同,;當(dāng)某個(gè)部位各構(gòu)件的承載力均滿足2倍地震作用組合下的內(nèi)力要求時(shí),,7~9度的構(gòu)件抗震等級應(yīng)允許按降低一度確定。
表8.3.1抗震等級最低是四級,,比四級低的用斜線注明,,那么斜線的含義可以解釋為:無抗震等級,對應(yīng)PKPM的抗震等級定義,,為五級非抗震,。即執(zhí)行鋼標(biāo)S4截面,截面翼緣邊緣纖維彈性,。那么對于附注2的運(yùn)用,,通過兩倍地震力計(jì)算滿足,從而降低抗震等級,,以適應(yīng)鋼結(jié)構(gòu)容易實(shí)現(xiàn)高承載力低延性的特性,,從而降低因構(gòu)造措施造成的用鋼量。
鋼標(biāo)截面寬厚比等級S3,,屬于彈塑性截面的低塑性發(fā)展截面,,對比抗規(guī)的抗震等級確定的梁翼緣截面寬厚比,,發(fā)現(xiàn)鋼標(biāo)的S3,S4,,S5尚未達(dá)到抗震等級4級的嚴(yán)格程度,,只有S1、S2截面達(dá)到抗震等級4級以上的嚴(yán)格等級,。S1,、S2是全截面塑性。從抗震三水準(zhǔn)角度講,,抗震規(guī)范的梁截面寬厚比等級限值,,實(shí)際上是充分發(fā)揮截面塑性耗能及全截面塑性承載力,籍此來提高大震下結(jié)構(gòu)的抗震性能,。
9.2.1單層的輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)符合專門的規(guī)定---門式剛架規(guī)范的要求,。
9.2.14廠房框架柱、梁的板件寬厚比,,應(yīng)符合下列要求:
1重屋蓋廠房,,板件寬厚比限值可按本規(guī)范第8.3.2條的規(guī)定采用,7,、8,、9度的抗震等級可分別按四、三,、二級采用,。
2輕屋蓋廠房,塑性耗能區(qū)板件寬厚比可根據(jù)其承載力的高低按性能目標(biāo)確定,。塑性耗能區(qū)外的板件寬厚比限值,,可采用現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50017彈性設(shè)計(jì)階段的板件寬厚比限值。
條文說明:9.2.14板件的寬厚比,,是保證廠房框架延性的關(guān)鍵指標(biāo),,也是影響單位面積耗鋼量的關(guān)鍵指標(biāo)。本次修訂,,對重屋蓋和輕屋蓋予以區(qū)別對待,。重屋蓋參照多層鋼結(jié)構(gòu)低于50m的抗震等級采用,柱的寬厚比要求比2001規(guī)范有所放松,。
對于采用壓型鋼板輕型屋蓋的單層鋼結(jié)構(gòu)廠房,,對于設(shè)防烈度8度(0.20g)及以下的情況,即使按設(shè)防烈度的地震動(dòng)參數(shù)進(jìn)行彈性計(jì)算,,也經(jīng)常出現(xiàn)由非地震組合控制廠房框架受力的情況,。因此,根據(jù)實(shí)際工程的計(jì)算分析,發(fā)現(xiàn)如果采用性能化設(shè)計(jì)的方法,,可以分別按“高延性,,低彈性承載力”或“低延性,高彈性承載力”的抗震設(shè)計(jì)思路來確定板件寬厚比,。即通過廠房框架承受的地震內(nèi)力與其具有的彈性抗力進(jìn)行比較來選擇板件寬厚比:
當(dāng)構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定的承載力均滿足高承載力——2倍多遇地震作用下的要求(γGSGE+γEh2SE≤R/γRE)時(shí),,可采用現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50017彈性設(shè)計(jì)階段的板件寬厚比限值,即C類,;當(dāng)強(qiáng)度和穩(wěn)定的承載力均滿足中等承載力——1.5倍多遇地震作用下的要求(γGSGE+γEh1.5SE≤R/γRE)時(shí),,可按表6中B類采用,;其他情況,,則按表6中A類采用。
其他情況即是按多遇地震計(jì)算并滿足承載力強(qiáng)度要求,。不難發(fā)現(xiàn)A類相當(dāng)于鋼框架抗震等級為一級,、二級的水平,相對單層鋼結(jié)構(gòu)廠房的重要性來講,,構(gòu)造措施相當(dāng)嚴(yán)格,。
3、《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》GB 51022-2015:
2 構(gòu)件中受壓板件的寬厚比,,不應(yīng)大于現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》GB 50018規(guī)定的寬厚比限值,;主剛架構(gòu)件受壓板件中,工字形截面構(gòu)件受壓翼緣板自由外伸寬度b與其厚度t之比,,不應(yīng)大于15,;工字形截面梁、柱構(gòu)件腹板的計(jì)算高度hw與其厚度tw之比,,不應(yīng)大于250,。當(dāng)受壓板件的局部穩(wěn)定臨界應(yīng)力低于鋼材屈服強(qiáng)度時(shí),應(yīng)按實(shí)際應(yīng)力驗(yàn)算板件的穩(wěn)定性,,或采用有效寬度計(jì)算構(gòu)件的有效截面,,并驗(yàn)算構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定。
3.4.3 當(dāng)?shù)卣鹱饔媒M合的效應(yīng)控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),,門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 工字形截面構(gòu)件受壓翼緣板自由外伸寬度b與其厚度t之比,,不應(yīng)大于;工字形截面梁,、柱構(gòu)件腹板的計(jì)算高度hw與其厚度tw之比,,不應(yīng)大于160;
4,、《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ 99-2015
總則說明此規(guī)程針對高層建筑,,在基調(diào)上確定本規(guī)程的一切要求嚴(yán)于前述三本規(guī)范。
1.0.4 抗震設(shè)計(jì)的高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu),當(dāng)其房屋高度,、規(guī)則性,、結(jié)構(gòu)類型等超過本規(guī)程的規(guī)定或抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)等有特殊要求時(shí),可采用結(jié)構(gòu)抗震性能化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行補(bǔ)充分析和論證,。
簡單結(jié)論:前述規(guī)范確定建筑等級及設(shè)計(jì)方法主要還是依照抗震敏感性,,而抗震敏感性還是和結(jié)構(gòu)自重、建筑形態(tài)掛鉤,,因此按照規(guī)范松與嚴(yán)的構(gòu)造措施不難理解具體情況具體分析的設(shè)計(jì)思路是正確的,。