gb-50017講課有關(guān)內(nèi)容第9章附錄2011

1、9 塑性設(shè)計9.1 一般規(guī)定9.1.1 本章規(guī)定適用于不直接承受動力荷載的固端梁、連續(xù)梁以及由實腹構(gòu)件組成的單層和兩層框架結(jié)構(gòu)。該條明確指出本章的適用范圍是超靜定梁、單層框架和兩層框架。用簡單塑性理論進行框架分析是不考慮其二階效應(yīng)的。但是，按塑性分析的結(jié)構(gòu)，變形較大， 結(jié)構(gòu)剛度也有所降低，二階效應(yīng)的不利影響必然比彈性分析時稍大；如果再加上殘余應(yīng)力、初彎曲、初偏心等初始缺陷的影響，承載能力還得進一步降低。不過，經(jīng)過大量試驗證明：對一般的單層和兩層框架，鋼材硬化的有利作用完全可以抵消上述對承載能力降低的不利影響。對兩層以上的框架，目前我國的理論研究和實踐經(jīng)驗較少，故未包括在內(nèi)。兩層以上的無支撐框架

2、，必須按二階理論進行分析或考慮P效應(yīng)。兩層以上的有支撐框架，則在支撐構(gòu)件的設(shè)計中，必須考慮二階(軸力) 效應(yīng)。如果設(shè)計者掌握了二階理論的分析和設(shè)計方法，并有足夠的依據(jù)，也不排除在兩層以上的框架設(shè)計中采用塑性設(shè)計。9.1.2 采用塑性設(shè)計的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，應(yīng)采用荷載的設(shè)計值，考慮構(gòu)件截面內(nèi)塑性的發(fā)展及由此引起的內(nèi)力重分配，用簡單塑性理論進行內(nèi)力分析。按正常使用極限狀態(tài)態(tài)設(shè)計時，采用荷載的標準值，并按彈性理論進行計算。簡單塑性理論是指假定材料為理想彈塑性體，荷載按比例增加。計算內(nèi)力時，考慮發(fā)生塑性鉸而使結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成破壞機構(gòu)體系。9.1.3 按塑性設(shè)計時，鋼材的力學(xué)性能應(yīng)滿足強屈

3、比 fu/fy1.2，伸長率 515， 相應(yīng)于抗拉強度 fu 的應(yīng)變 u 不小于 20 倍屈服點應(yīng)變 y。該條為強制性條文。該條系將舊規(guī)范條文說明中有關(guān)鋼材力學(xué)性能的要求經(jīng)修正后列為正文即：(1) 強屈比，fu/fy1.2； (2)伸長率 515；(3)相應(yīng)于抗拉強度 fu 的應(yīng)變 u 不小于 20 倍屈服點應(yīng)變 y。這些都是為了截面充分發(fā)展塑性的必要要求。上述第 3 項要求與原規(guī)范不同， 舊規(guī)范為屈服臺階末端的應(yīng)變 st6p(p 指彈性應(yīng)變)，也就是要求鋼材有較長的屈服臺階，但有些低臺金高強度鋼，如 15NnV 就達不到此項要求，而根據(jù)國外規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，15MnV 可用于塑性設(shè)計?，F(xiàn)根據(jù)歐

4、州規(guī)范 EC3-ENV 1993，將此項要求改為 u20y，(見陳紹菩編寫的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第二版)。9.1.4 塑性設(shè)計截面板件的寬厚比應(yīng)符合表 9.1.4 的規(guī)定。表 9.1.4 板件寬厚比截面形式翼緣腹板塑性設(shè)計要求某些截面形成塑性鉸并能產(chǎn)生所需的轉(zhuǎn)動，使結(jié)構(gòu)形成機構(gòu)，故對構(gòu)件中的板件寬厚比應(yīng)嚴加控制，以避免由于板件局部失穩(wěn)而降低構(gòu)件的承載能力。GB 50017-2003 規(guī)范規(guī)定的容許寬厚比與世界各國或地區(qū)規(guī)定的比較，我國的規(guī)定與世界各國差別不大，實際上是參考各國規(guī)定而定的。只是當軸心力較大時的腹板高厚比取為 hotw35，比各國偏小一些，這是由于我國軸心壓桿腹板按彈性分析時的最低值為

5、hotw=40 之故。9.2 構(gòu)件的計算9.2.1 彎矩 Mx(對 H 形和工字形截面 x 軸為強軸)作用在一個主平面內(nèi)的受彎構(gòu)件， 其彎曲強度應(yīng)符合下式要求：MxWpnxf式中 Wpnx對 x 軸的塑性凈截面模量。(9.2.1)構(gòu)件只承受彎矩 M 作用時，截面的極限狀態(tài)應(yīng)為：MWpnfy 考慮抗力分項系數(shù)后，即為公式(9.2.1)。Wpn 為凈截面塑性模量，是按截面全部進入塑性求得的，與第 4 章采用的 W 不同，W 的取值僅是考慮部分截面進入塑性。舊規(guī)范規(guī)定，進行塑性設(shè)計時鋼材和連接強度設(shè)計值應(yīng)乘以折減系數(shù) 0.9。依據(jù)是二階(P)效應(yīng)沒有考慮，并且假定荷載按比例增加，都使得算的結(jié)構(gòu)承載能

6、力偏高。后來的分析表明，單層和二層框架的二階效應(yīng)很小，完全可以由鋼材屈服后的強化特性來彌補，加載順序只影響荷載位移曲線的中間過程，并不影響框架的極限荷載。因此，這次修訂取消了 0.9 系數(shù)。9.2.2 受彎構(gòu)件的剪力 V 假定由腹板承受，剪切強度應(yīng)符合下式要求：b2359tf yN當0.37 時：Afh æ hh21ö0æN ö 235ç、 ÷ ç 72 - 100÷t è ttwwøwèAf øf yN當0.37 時：Afh æ hh21ö0 235&#

7、231;、 ÷ 35t è ttwwøwf y b0 30 235tf y與前項工字形截面的腹板相同Vhwtwfv式中 hw、tw腹板高度和厚度；fv鋼材抗剪強度設(shè)計值。受彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件計算中，剪力的存在會(9.2.2)塑性鉸的形成。在塑性設(shè)計中，一般將最大剪力的界限規(guī)定為等于腹板截面的剪切屈服承載力，即VAWf (Aw 為腹板截面積)。在滿足公式(9.2.2)要求的前提下，剪力的存在實際上并不降低截面的彎矩極限公式(9.2.1)計算。因為鋼材實際上并非理想的彈塑性體，它值即仍可按的塑性變形發(fā)展是不均勻的，一旦出現(xiàn)應(yīng)變硬化階段，當彎矩和剪力值都很大時， 截面的應(yīng)

8、變硬化很快出現(xiàn)，從而使彎矩極限值并無降低。9.2.3 彎矩作用在一個主平面內(nèi)的壓彎構(gòu)件，其強度應(yīng)符合下列公式的要求：N當0.1 3 時：An fMxWpnxf(9.2.3-1)N0.13 時：當An fæöNM 1.15 ç÷ Wpnxfø1-(9.2.3-2)xA fèn式中An凈截面面積。壓彎構(gòu)件的N 不應(yīng)大于 0.6 An f，其剪切強度應(yīng)符合公式（9.2.2）的要求。00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000009.2.4 彎矩作用在一個主

9、平面內(nèi)的壓彎構(gòu)件，其穩(wěn)定性應(yīng)符合下列公式的要求：1 彎矩作用平面內(nèi)：bmxMxNjx Af+1(9.2.4-1)æöNf 1 - 0.8èç÷Wpx¢NEx ø式中 Wpx對 x 軸的塑性毛截面模量。x、 NE¢x 和 mx 應(yīng)按第 5.2.2 條計算彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定的有關(guān)規(guī)定采用。2 彎矩作用平面外：btx MxjbWpx fNjy Af+h1(9.2.4-1)y、b、 和 tx 應(yīng)按 5.2.2 條計算彎矩作用平面外穩(wěn)定的有關(guān)規(guī)定采用。.按塑性設(shè)計的結(jié)構(gòu)，其受彎構(gòu)件(梁)的整體穩(wěn)定由側(cè)向支承來保證；但壓彎構(gòu)

10、件的整體穩(wěn)定應(yīng)由結(jié)構(gòu)計算和側(cè)向支承共同來保證。公式(9.2.4-1)及(9.2.4-2)是參照彈性分析而得，僅是用了全塑性的 Wpx 代替部分塑性的 xW1x 實際上塑性設(shè)計的二階效應(yīng)比彈性分析要大。為了保證壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定，還應(yīng)對其彎矩作用平面內(nèi)、外的長細比加以較為嚴格的控制。0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000009.3容許長細比和構(gòu)造要求9·3·1 受壓構(gòu)件的長細比不宜大于 130 235/fy 。.采用塑性設(shè)計的框架柱，如果長細比過大也會使二階效應(yīng)帶來的影響加大，使框架柱

11、的實際承載能力將比按簡單塑性理論計算降低很多，因此本條規(guī)定了比范第 5 章稍嚴的容許長細比值。000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000009.3.2在構(gòu)件出現(xiàn)塑性鉸的截面處，必須設(shè)置側(cè)向支承。該支承點與其相鄰支承點間構(gòu)件的長細比 y 應(yīng)符合下列要求：M1當10.5 時：Wpx fæöM1235y ç 60 - 40÷ （9.3.2-1）ç÷W ffèøpxyM1當 0.51.0 時：Wpx fæöM

12、1235y ç 45 -10÷ （9.3.2-1）ç÷W ffèøpxyy彎矩作用平面外的長細比，y =l1/i y，l1 為側(cè)向支承點間距離，iy 為式中截面回轉(zhuǎn)半徑；M1與塑性鉸相距為l1 的側(cè)向支承點處的彎矩；當長度l1內(nèi)為同向曲率時，M1M1為正；當為反向曲率時，為負。Wpx fWpx f對不出現(xiàn)塑性鉸的構(gòu)件區(qū)段，其側(cè)向支承點間距應(yīng)由有關(guān)彎矩作用平面外的整體穩(wěn)定計算確定。第 4 章和第 5 章內(nèi).對于已形成塑性鉸的梁截面，在結(jié)構(gòu)尚未達到破壞機構(gòu)前梁將繼續(xù)變形，為了使塑性鉸處在轉(zhuǎn)動過程中能保持承受彎矩極限值的能力，不但要避免板件

13、提前局部屈曲，而且必須避免構(gòu)件的側(cè)向扭轉(zhuǎn)屈曲，要使構(gòu)件不發(fā)生側(cè)向扭轉(zhuǎn)屈曲，應(yīng)在塑性鉸處及其附近適當距離處設(shè)置側(cè)向支承。本條文規(guī)定的側(cè)向支承點間的構(gòu)件長細比限制，是根據(jù)理論和試驗研究的結(jié)果，再加以簡化得出。試驗結(jié)果表明：側(cè)向支承點間的構(gòu)件長細 y，主要與 M1/Mp 的數(shù)值有關(guān)，且對任一確定的 M1/MP 值加上抗力分項系數(shù)后，該比值就變規(guī)范公式(9.2.-1)中的M1/Mpxf，均可找到相應(yīng)的 y，根據(jù)國內(nèi)部分研究分析結(jié)果并參考國外的規(guī)定，加以簡化后得到關(guān)系式(9.3.2-1)和(9.3.2-2)。000000000000000000000000000000000000000000000000

14、00000000000000000000009.3.3用作減少構(gòu)件彎矩作用平面外計算長度的側(cè)向支撐，其軸心力應(yīng)分別按本規(guī)范第 4.2.6 條或第 5.2.8 條確定。9·3·4所有節(jié)點及其連接應(yīng)有足夠的剛度，以保證在出現(xiàn)塑性鉸前節(jié)點處各構(gòu)件間的夾角保持不變。構(gòu)件拼接和構(gòu)件間的連接應(yīng)能傳遞該處最大彎矩設(shè)計值的 1.1 倍，且不得低于0.25 Wpxf。.圖 127 梁與柱的剛性節(jié)點為使結(jié)構(gòu)達到塑性設(shè)計的構(gòu)件預(yù)期性能，因此，橫梁與柱的連接節(jié)點以及山形框架的屋脊節(jié)點等，都應(yīng)具有足夠的剛度，以保證在構(gòu)件出現(xiàn)塑性鉸之前各構(gòu)件之間的夾角保持不變。為了運輸和安裝的方便，實際工程中經(jīng)常采用

15、螺栓連接節(jié)點； 但螺栓連接當中受到稍大的塑性變形后即容易引起節(jié)點松動，所以應(yīng)該嚴格控制螺栓連接處的塑性變形。一般宜采用高強度螺栓并使螺栓承受的拉力 Nt0.8P(P 為預(yù)拉力)。連接形式可采用擴大式接頭(見圖 127a)、加腋式接頭(見圖 127b)和錯開式接頭(見圖 127c、d)等。為了使塑性變形不致集中在拼接位置，而迫使它集中在鄰近的構(gòu)件截面上，所以規(guī)范規(guī)定，構(gòu)件的拼接和構(gòu)件間的連接應(yīng)能傳遞該處計算彎矩值的 l.1 倍，且不低于 0.25Wpxf。00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000009

16、·3·5當板件采用手工氣割或剪切機切割時，應(yīng)將出現(xiàn)塑性鉸部位的邊緣刨平， 當螺栓孔位于構(gòu)件塑性鉸部位的受拉板件上時，應(yīng)采用鉆成孔或先沖后擴鉆孔。1 0結(jié)構(gòu)1 0.1一般規(guī)定構(gòu)件與開口截面構(gòu)件相比，具有較高的抗壓和抗扭承載能力，且兩個方向的抗彎承載能力相等或相近；采用直接焊接的管節(jié)點，除外形輕巧美觀外，節(jié)點形式簡單，節(jié)約鋼材，還可以形成封閉空間結(jié)構(gòu)，節(jié)約防腐涂料。由于上述優(yōu)越性，直接焊接結(jié)構(gòu)獲得了較快的發(fā)展和應(yīng)用。規(guī)范中規(guī)定的結(jié)構(gòu)規(guī)定用于不直接承受動力荷載的直接焊接結(jié)構(gòu)，包括圓管、方管和矩形管結(jié)構(gòu)。由于我國尚未開展直接承受重復(fù)動力荷載的鋼管焊接節(jié)點的疲勞問題的研究工作，其疲勞

17、問題暫未列入規(guī)范?？刹捎脽o縫鋼成，但價格較高，一般可采用冷彎成型的高頻焊接。000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000010.1.1本章規(guī)定適用于不直接承受動力荷載，在節(jié)點處直接焊接的管或矩形管)桁架結(jié)構(gòu)。(圓管、方.該條明確了包括方管及矩形管截面管材，同時明確了原條文中的結(jié)構(gòu)主要指桁架結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)一般指由圓管或方管(或矩形管)組合的平面或空間桁架結(jié)構(gòu)體系。鋼管結(jié)構(gòu)節(jié)點連接的類型很多，本章只限于節(jié)點處直接焊接的結(jié)構(gòu)。用制作的桁架結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其剛度大，抗壓和抗扭性能好，因而用作屋架、通廊、橋架、支架、廠房

18、柱以及其他特種結(jié)構(gòu)者比較合理。與普通軋制型鋼結(jié)構(gòu)相比，可節(jié)約鋼材 20以上。圓管可以采用冷彎成型的高頻焊接，也可以采用無縫。方管和矩形管則多為冷彎成型的高頻焊接，但是由于此類管材通常存在殘余應(yīng)力和冷作硬化現(xiàn)象，用于低溫地區(qū)的外露結(jié)構(gòu)時，應(yīng)進行專門的研究。對于承受交變荷載的焊接連接節(jié)點的疲勞問題，因為遠較其他型鋼桿件節(jié)點受力情況復(fù)雜，且目前對動態(tài)荷載下的疲勞性能尚研究不足，使用經(jīng)驗也較缺乏，因此規(guī)范規(guī)定在節(jié)點處直接焊接的直接承受動態(tài)荷載的情況。(圓管、方管或矩形管)桁架結(jié)構(gòu)，適用于不000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

19、0000000000000010.1.2圓的外徑與壁厚之比不應(yīng)超過 100(235/fy)；方管或矩形管的最大外緣尺235/fy寸與壁厚之比不應(yīng)超過 40。說明：限制的徑厚比或?qū)捄癖仁菫榱朔乐拱l(fā)生局部屈曲。的局部屈曲與一般的平板不同，對缺陷特別敏感，只要管壁稍有局部凹凸，臨界應(yīng)力就會比理論值下降若干倍，何況通常在強塑性狀態(tài)下屈曲，因此，世界上很多的規(guī)范以及我國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范和玲彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范都是根據(jù)試驗確范第 5.4.5 條相同，矩形定桿件的容許徑厚比。其中，圓的徑厚比與管翼緣與腹板的寬厚比略偏安全地取與軸壓構(gòu)件的箱形截面相同。本條規(guī)定的限值與國外第 3 類截面(邊緣纖維達到屈服，但局

20、部屈曲阻礙全塑性發(fā)展)比較接近。000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000010.1.3熱加工管材和冷成型管材不應(yīng)采用屈服強度 fy 超過 345N/mm2 以及屈強比fy/fu>0.8 的鋼材，且壁厚不宜大于 25mm。.該條為新增內(nèi)容。結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算公式主要依賴于試驗研究，由于目前國內(nèi)外對直接焊接的結(jié)構(gòu)所做的節(jié)點試驗研究工作中，其鋼材的屈服強度均未超出 345N/mm2，壁厚亦不大于 25mm(管壁太厚很難冷彎成型)，因此，規(guī)范規(guī)定管結(jié)構(gòu)采用的熱加工管材或冷成型管材壁厚不宜大于 25mm，

21、且不應(yīng)采用屈服強度fy 超過 345N/mm2 的鋼材。為保證材料具有較好的塑性性能，規(guī)范還規(guī)定采用的鋼材其屈強比 fy/fu 不應(yīng)大于 0.8。結(jié)構(gòu)0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000010.1.412在滿足下列情況下，分析桁架桿件內(nèi)力時可將節(jié)點視為鉸接： 符合各類節(jié)點相應(yīng)的幾何參數(shù)的適用范圍；在桁架平面內(nèi)桿件的節(jié)間長度或桿件長度與截面高度(或直徑)之比不小于12(主管)和 24(支管)時。10.1.5 若支管與主管連接節(jié)點偏心不超過式(10.1.5)限制時，在計算節(jié)點和受拉主管承載力時，

22、可忽略因偏心引起的彎矩的影響，但受壓主管必須考慮此偏心彎矩M=N×e(N 為節(jié)點兩側(cè)主管軸力之差值)的影響。0.55e/h(或 e/d)0.2 5e偏心距，符號如圖 10.1.5 所示；d圓主管外徑；h連接平面內(nèi)的矩形主管截面高度。(1 0·1·5)式中圖 12-1-1 K 形和 N 形管節(jié)點的偏心及間隙10.2構(gòu)造要求節(jié)點的構(gòu)造應(yīng)符合下列要求：10.2.11主管的外部不應(yīng)小于支管的外部，主管的壁厚不應(yīng)小于支管壁厚，在支管與主管連接處不得將支管主管內(nèi)。234510.2.2主管與支管或兩支管軸線之間的夾角不宜小于 30º；支管與主管的連接節(jié)點處，除搭接型節(jié)

23、點外，應(yīng)盡可能避免偏心； 支管與主管的連接焊縫，應(yīng)沿全周連續(xù)焊接并平滑過渡；支管端部宜使用自動切管機切割，支管壁厚小于 6 mm 時可不切坡口。在有間隙的 K 形或 N 形節(jié)點中(圖 10.1.5 a、b)，支管間隙 a 應(yīng)不小于兩支管壁厚之和。10.2.3在搭接的 K 形或 N 形節(jié)點中(圖 10.1.5 c、d)，其搭接率 Ov=q/p×100應(yīng)滿足 25Ov100，且應(yīng)確保在搭接部分的支管之間的連接焊縫能可靠地傳遞內(nèi)力。10.2.4 在搭接節(jié)點中，當支管厚度不同時，薄壁管應(yīng)搭在厚壁管上；當支管鋼材強度等級不同時，低強度管應(yīng)搭在高強度管上。.結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求除10.23.110.2

24、.4 規(guī)定外現(xiàn)補充一些構(gòu)造作法供設(shè)計參考。(1) 支管端部應(yīng)與主管接觸良好，不得有過大的局部空隙。一般來說，管結(jié)構(gòu)的支管端部加工應(yīng)盡量使用自動切管機。它根據(jù)輸入的夾角以及支管、主管的直徑和壁厚，直接切成所需的空間形狀，并可按需要在支管壁厚上切成坡口，如用手工切割就很難保證切口質(zhì)量。(2)構(gòu)件承受較大集中荷載的部位，其工作情況較為不利，應(yīng)采取適當?shù)募訌姶胧?，例如加套管或如圖 128 所示的加勁肋等。構(gòu)件的主要部位應(yīng)盡量避免開孔，不得已要開孔時，應(yīng)采取適當?shù)难a強措施，例如在孔的周圍加焊補強板等。(3)構(gòu)件的接長或拼接接頭宜采用對接焊縫連接(見圖 129a)。當兩管直徑不同時，宜加錐形過渡段(見圖

25、129b)。當兩管壁厚不同時，應(yīng)滿足圖 8.2.4 所示的切斜要求。大直徑或重要的拼接，宜在管內(nèi)加短襯管(見圖 129e)。軸心受壓構(gòu)件或受力較小的壓彎構(gòu)件也可采用通過隔板傳遞內(nèi)力的形式(見圖 129d)，對工地連接的拼接，也可采用法籃盤的螺栓連接(見圖 129e、f)。圖 128 集中荷載作用部位的加強措施圖 129的拼接0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000010.2.5支管與主管之間的連接可沿全周用角焊縫或部分采用對接焊縫、部分采用角焊縫。支管管壁與主管管壁之間的夾角大于或等于 120&

26、#186; 的區(qū)域宜用對接焊縫或帶坡口的角焊縫。角焊縫的焊腳hf，不宜大于支管壁厚的 2 倍。10.2.6構(gòu)件在承受較大橫向荷載的部位應(yīng)采取適當?shù)募訌姶胧?，防止產(chǎn)生過大的局部變形。構(gòu)件的主要受力部位應(yīng)避免開孔，如必須開孔時，應(yīng)采取適當?shù)难a強措施。10.3桿件和節(jié)點承載力10.3.1 直接焊接結(jié)構(gòu)中支管和主管的軸心內(nèi)力設(shè)計值不應(yīng)超過由第 5 章確定的桿件承載力設(shè)計值。支管的軸心內(nèi)力設(shè)計值亦不應(yīng)超過節(jié)點承載力設(shè)計值。10.3.2在節(jié)點處，支管沿周邊與主管相焊，焊縫承載力應(yīng)等于或大于節(jié)點（支管） 承載力。在管結(jié)構(gòu)中，支管與主管的連接焊縫可視為全周角焊縫按公式(7.1.3-1)進行計算，但取 f=1。

27、角焊縫的計算厚度沿支管周長是變化的，當支管軸心受力時， 平均計算厚度可取 0.7hf。焊縫的計算長度可按下列公式計算：1在圓管結(jié)構(gòu)中，取支管與主管相交線長度：當 di/d0.65 時0.534sinqilw=(3.25di0.025d)(+0.466)(10.3.2-1 )當 di/d>0.65 時：0.534sinqilw=(3.81di0.389d)(+0.466)(10.3.2-2 )式中 d、di分別為主管和支管外徑； i支管軸線與主管軸線的夾角。2 在矩形管結(jié)構(gòu)中，支管與主管交線的計算長度應(yīng)按卞列規(guī)定計算： 對于有間隙的 K 形和 N 形節(jié)點：當 i60º 時：2hi

28、 sinq+ blw =(10.3.2-3)ii當 i50º 時：2hi sinq+ 2blw =(10.3.2-4)ii當 50ºi60º 時，按插值法確定。對于 T、Y 和 X 形節(jié)點（見圖 10.3.4）2hi sinqilw =(10.3.2-5)式中hi、bi分別為支管的截面高度和寬度。當支管為圓管、主管為矩形管時，焊縫計算長度為支管與主管的相交線長度減去 di。10.3.3 主管和支管均為圓管的直接焊接節(jié)點承載力應(yīng)按下列規(guī)定計算，其適用范圍為：0.2<1.0；di/ti60；d/t100，30º，60º120º (

29、為支管外徑與主管外徑之比；di、ti 為支管的外徑和壁厚；d、t 為主管的外徑和壁厚； 為支管軸線與主管軸線之夾角； 為空間管節(jié)點支管的橫向夾角，即支管軸線在主管橫截面所在平面投影的夾角)。為保證節(jié)點處主管的強度，支管的軸心力不得大于下列規(guī)定中的承載力設(shè)計值：1X 形節(jié)點(圖 10.3.3a)：1)受壓支管在管節(jié)點處的承載力設(shè)計值 N pj 應(yīng)按下式計算：cX5.45y t 2 fNpj=(10.3.3-1)(1 - 0.81b )sinqcXnö2æ ssn參數(shù)，n =10.30.3 ç÷ ，當節(jié)點兩側(cè)或一側(cè)主管受拉時，則式中ç÷f

30、 yfèøy取 n =1。f主管鋼材的抗拉、抗壓和抗彎強度設(shè)計值； fy主管鋼材的屈服強度；節(jié)點兩側(cè)主管軸心壓應(yīng)力的較小絕對值。2)受拉支管在管節(jié)點處的承載力設(shè)計值 N pj 應(yīng)按下式計算：tX20æ d öN pj= 0.78çN pj÷(10.3.3-2)tXcXè tø2T 形(或Y 形)節(jié)點(圖 10.3.3 b 和 c)：1)受壓支管在管節(jié)點處的承載力設(shè)計值 N pj 應(yīng)按下式計算：cT20N pj = 11.51 æ d öyy f2ç÷(10.3.3-3)cTs

31、inq è tdnø式中 d參數(shù)；當 0.7 時，d =0.069+0.93；當 >0.7 時，=20.68。2)受拉支管在管節(jié)點處的承載力設(shè)計值 N pj 應(yīng)按下式計算：tT當 <0.6 時：N pj =1.4 N pj(10.3.3-4)tTcT當 >0.6 時：N pj =(2) N pj(10.3.3-5)tTcT3K 形節(jié)點(圖 10.3.3 d)：1)受壓支管在管節(jié)點處的承載力設(shè)計值 N pj 應(yīng)按下式計算：cK20N pj = 11.51æ d öyyyfç÷2(10.3.3-6)cTsinq 

32、2; tadnøc式中c 受壓支管軸線與主管軸線之夾角；a參數(shù)，按下式計算：éù=1 + 2.19 ê - 20.1 ú(- 0.717b )7.5a ê1d ú(10.3.3-7)aêú1 +6.6 +ëûdta兩支管間的間隙；當 a<0 時，取 a=0。2)受拉支管在管節(jié)點處的承載力設(shè)計值 N pj 應(yīng)按下式計算：tKsinqpj tKN pjNc=(10.3.3-8)sinqcKt式中t受拉支管軸線與主管軸線之夾角。(a)(b)(e)(c)(d)圖 10.3.3(f)圓管結(jié)

33、構(gòu)的節(jié)點形式(a)X 形節(jié)點；(b)T 形和Y 形受拉節(jié)點； (c)T 形和Y 形受壓節(jié)點；(d)K 形節(jié)點；(e)TT 形節(jié)點；(f)KK 形節(jié)點4TT 形節(jié)點(圖 10.3.3 e)：1)受壓支管在管節(jié)點處的承載力設(shè)計值 N pj應(yīng)按下式計算：cTTN pj =g N pj(10.3.3-9)cTTcTg式中g(shù) =1.280.64詈1.1，g 為兩支管的橫向間距。d2)受拉支管在管節(jié)點處的承載力設(shè)計值 N pj應(yīng)按下式計算：tTTN pj = N pj(10.3.3-10)tTTtT5K K 形節(jié)點(圖 10.3.3 f)：受壓或受拉支管在管節(jié)點處的承載力設(shè)計值 N pj或 N pj應(yīng)等于

34、K 形節(jié)點相應(yīng)cKKtKK支管承載力設(shè)計值 N pj 或 N pj 的 0.9 倍。cKtK10.3.4矩形管直接焊接節(jié)點(圖 10.3.4)的承載力應(yīng)按下列規(guī)定計算，其適用范圍如表 10.3.4 所示。(a)T、Y 形節(jié)點(b)X 形節(jié)點(c)有間隙的 K、N 形節(jié)點(d)搭接的K、N 形節(jié)點圖 10.3.4 矩形管直接焊接平面管節(jié)點表 10.3.4 矩形管節(jié)點幾何參數(shù)的適用范圍管截面 形式節(jié)點形式節(jié)點幾何參數(shù)，i=1 或 2，表示支管；j表示被搭接的支管b h 或diii)(、b bbbi hi 或 di )(、tititihi bib h、 )t ta 或Ovbi/bj、ti/tj受壓受

35、拉主管為矩形管支管為矩形管T、Y、X形0 2537 235f yi3535 hi 05bi235有間隙的K 形和N 形0.1+ 0.01bt0.3505(1) a/b1.5(1)*搭接K形和N形0 2523533f yi4025%Ov100%ti/tj1.0 1.0bi/bj0.75注：1 標注*處當 ab>1.5(1)，則按T 形或Y 形節(jié)點計算。2bi、hi、ti 分別為第 i 個矩形支管的截面寬度、高度和壁厚；di、ti 分別為第 i 個圓支管的外徑和壁厚；b、h、t 分別為矩形主管的截面寬度、高度和壁厚；a 為支管間的間隙，見圖 10.3.4；Ov 為搭接率，見第 10.2.3

36、條； 為參數(shù)；T、Y、X 形節(jié)點，= bi / b 或 di / b；對K、N 形節(jié)點，b = b1 + b2 + h1 + h2 或b = d1 + d24b2bfy1 為第 i 個支管鋼材的屈服強度。為保證節(jié)點處矩形主管的強度，支管的軸心力 Ni 和主管的軸心力 N 不得大于下列規(guī)定的節(jié)點承載力設(shè)計值：1支管為矩形管的 T、Y 和 X 形節(jié)點(圖 10.3.4 a、b)：pj1)當 0.85 時，支管在節(jié)點處的承載力設(shè)計值 Ni 應(yīng)按下式計算：æö2 fthNi =1.8 ç+ 2÷pj iy n(10.3.4-1)è bcsinqi

37、48; csinqic=(1)0 50.25 s式中n參數(shù)；當主管受壓時，n =1.0×；當主管受拉時，n =1.0；bf節(jié)點兩側(cè)主管軸心壓應(yīng)力的較大絕對值。pj2)當 =1.0 時，支管在節(jié)點處的承載力設(shè)計值 Ni 應(yīng)按下式計算：æöhitfkNi =2.0 ç+ 5t ÷y nsinpj(10.3.4-2)qqisinèøi當為 X 形節(jié)點，i<90º 且 hcosi 時，尚應(yīng)按下式驗算：2htfvpjN=(10.3.4-3)sinqii式中fk主管強度設(shè)計值；當支管受拉時，fk = f；當支管受壓時，對

38、 T、Y 形節(jié)支管為圓管di0.40.8b44 235f yi50用 di 取代 bi 之后，仍應(yīng)滿足上述相應(yīng)條件5öæöæ h1- 2÷çtsinq÷ç點，fk =0.8f；對 X 形節(jié)點，f =(0.65 sin ) f； 為按長細比=1.73kièøèi ø確定的軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；fv主管鋼材的抗剪強度設(shè)計值。3)當 0.85<<1.0 時，支管在節(jié)點處承載力的設(shè)計值應(yīng)按公式(10.3.4-1)與(10.3.4-2)或公式(10.3.4-3)所得的值，

39、根據(jù) 進行線性插值。此外，還不應(yīng)超過下列二式的計算值：pjNi =2.0(hi2ifi(10.3.4-4)f yt10/ tb××bb =beietfyi i2t當 0.8 51時：bæöhitfvç+ b÷Nipj=2.0(10.3.4-5)sinqepsinqèiøi10bep=× b biib / t式中hi、ti、fi分別為支管的截面高度、壁厚以及抗拉(抗壓和抗彎)強度設(shè)計值。2支管為矩形管的有間隙的 K 形和 N 形節(jié)點(圖 10.3.4 c)： 1)節(jié)點處任一支管的承載力設(shè)計值應(yīng)取下列各式的較

40、小值：æ b ö0 5b + b + h + ht 2 fypj 1212ç ÷N=1.42(10.3.4-6)bsinqniè t øiAv fvN pj =(10.3.4-7)sinqii+ bbæö2th+-çei÷t fpjN=2.0(10.3.4-8)iiiiiè2ø2t當 1時，尚應(yīng)小于：bæi + bebp öhitfvNi =2.0 ç÷sin2qsi+pj(10.3.4-9)qèiøi式中A v弦桿

41、的受剪面積，按下列公式計算：Av =(2 h+b)t(10.3.4-10)3t 2+ 43at22=(10.3.4-11)2)節(jié)點間隙處的弦桿軸心受力承載力設(shè)計值為：N pj=(Av Av)f(10.3.4-12)式中v考慮剪力對弦桿軸心承載力的影響系數(shù)，按下式計算：ö2æ Vv =1 1 - çV÷(10.3.4-13)è P øVp=Av fvV節(jié)點間隙處弦桿所受的剪力，可按任一支管的豎向分力計算。3支管為矩形管的搭接的 K 形和 N 形節(jié)點(圖 10.3.4 d)：搭接支管的承載力設(shè)計值應(yīng)根據(jù)不同的搭接率 Ov 按下列公式計算(

42、下標 j 表示被搭接的支管)：1)當 25Ov<50時：éO +- e + bebj ùt()2thvfpjN=2.0ê25.0ú(10.3.4-14)iiiiiëûft10×j yjb bb =ejii/ tb t fjji yi2)當 50Ov<80時：be + bej öæç h - 2t +÷ti fiN=2.0pj(10.3.4-15)iii2èø3)當 80v100時：bi + bej öæçh - 2t +&#

43、247;t fpjN=2.0(10.3.4-16)ç÷iii ii2èø被搭接支管的承載力應(yīng)滿足下式要求：N pjN pjji(10.3.4-17)Aj f yjAi f yi4支管為圓管的各種形式的節(jié)點：當支管為圓管時，上述各節(jié)點承載力的計算公式仍可使用，但需用 di 取代和 hi，并將各式右側(cè)乘以系數(shù) 4，同時應(yīng)將式(10.3.4-10)中的 a 值取為零。bi11鋼與混凝土組合梁.組合梁有哪些優(yōu)點？組合梁結(jié)構(gòu)除了能充分利用鋼材和混凝土兩種材料的受力性能外，與非組合梁比較，具有下列一系列的優(yōu)點：1節(jié)約鋼材(1)某工程冶煉車間的標高 16.9m 平臺，

44、原設(shè)計是鋼梁上澆灌混凝土板，鋼筋混凝土板不參與鋼梁的共同工作，后在施工現(xiàn)場將其修改成鋼筋混凝土板與鋼梁共同工作的組合梁，節(jié)約鋼材 1725，如表 13.1 所示。該車間的平臺組合梁已使用 20 多年，效果良好。表 13.1某工程組合梁與非組合梁重量比較表梁編號跨度(m)組合梁(kg)非組合梁(kg)組合梁/非組合梁E163094100.75E263394100.83E363394100.83E462312920.79E59144017710.81(2)如果按現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50017-2003 進行試設(shè)計，作出非組合梁與組合梁兩種設(shè)計方案對比，這兩種類型的梁的設(shè)計條件是：均采用 9

45、15;1 2m 平臺的一個單元面積進行對比，鋼梁采用 Q235 鋼，鋼筋混凝土強度等級采用 C20，找平層為 40mm，施工荷載為 1 kNm2，可變荷載為 13kNm2 非組合梁的鋼梁考慮截面部分塑性發(fā)展進行計算，而組合梁截面計算則采用塑性理論。計算結(jié)果如表13.2 所示，從該表可以看出組合梁較非組合梁的主、次梁，分別節(jié)約鋼材 35.6及30，非組合梁及組合梁分別折算成 l m2 平臺面積鋼材消耗量為 38.5 kg 及 25.5 kg， 1 m2 節(jié)約鋼材為 1 3 kg(即 1 m2 節(jié)約鋼材 33.8)，如每年推廣 10 萬 m2 平臺面積采用組合梁結(jié)構(gòu)，即節(jié)約鋼材 1 300t。表

46、13.2非組合粱與組合梁技術(shù)經(jīng)濟比較表(3)(Iohnson，RP)等人設(shè)計一幢單跨間五層樓的框架結(jié)構(gòu)及一幢三跨間六層樓的框架結(jié)構(gòu)，并進行了組合梁與非組合梁的比較，按彈性理論計算，鋼材可節(jié)約 1415.5，如表 13.3 所示。表 13.3組合梁與非組合梁經(jīng)濟效果比較(4)謝絲(Siess，CP)對梁距 1.52.2m、跨度 925m 的簡支橋梁進行組合梁與非組合梁的設(shè)計對比，如采用三塊板焊接工字形的組合梁(無臨時支撐)較軋制型鋼截面的非組合梁，可節(jié)約鋼材 31，其他截面形式的組合梁與非組合梁的比較，詳見表 13.4。表 13.4組合梁與非組合梁重量比較表梁的型式截面形式有無臨時支撐比例()非

47、組合梁軋制型鋼無100組合梁軋制型鋼無92軋制型鋼有77計算理論節(jié)約鋼材()降低造價()例 1例 2例 1例 2彈性理論15.514.07.59.0塑性理論20.034.09.08.9設(shè)計方案結(jié)構(gòu)型式設(shè)計理論梁的編號鋼梁重量(kg)撓度(mm)造價(元)I非組合梁考慮鋼梁截面部分發(fā)展 塑性變形A1416(100%)14.9(100%)602(100%)A21662(100%)11.6(100%)2403(100%)組合梁塑性理論B1268(64.4%)5.16(35%)388(64.4%)B21161(70%)9.83(84.7%)1679(70%)2降低梁高組合梁較非組合梁不僅節(jié)約鋼材、降低

48、造價，而且同時降低了梁的高度，這在建筑要求限制梁高的情況下，采用組合梁特別有利。表 13.5 是三跨六層框架按彈性理論與塑性理論設(shè)計的組合梁與非組合梁，進行重量與高度對比。從表 13.5 可以看出，如按塑性理論進行設(shè)計的組合梁，不僅節(jié)約鋼材 34，而且梁高降低了 10。表 13.5組合梁同非組合梁重量及高度比3. 增強剛度組合梁較非組合梁不僅節(jié)約鋼材，而且增加了梁的剛度。從表 1 3.2 可以看出， 組合梁較非組合梁的次、主梁，分別減少撓度 65及 15.6。撓度減小，說明了組合梁的剛度有較大的增強。4. 增強梁的承載力從梁的一些試驗資料表明，組合梁的實際承載力與設(shè)計承載力之比，較非組合梁大

49、1030。5. 降低沖擊系數(shù)例如我國某地的橋梁進行實測，用 YH 型機車以 64.4km 時速通過時，對梁橋產(chǎn)生的沖擊系數(shù)為 1.403，而在同樣情況下的組合梁橋，實測的沖擊系數(shù)為1.121，后者較前者的沖擊系數(shù)低達 20。6. 抗震性能好徒河電廠的一期工程采用組合平臺梁結(jié)構(gòu)，經(jīng)歷了 1976 年唐山這充分說明組合梁結(jié)構(gòu)抗震性能良好。11.1一般規(guī)定的考驗，11.1.1本章規(guī)定一般用于不直接承受動力荷載由混凝土翼板與鋼梁通過抗剪連接件組成的組合梁。組合梁的翼板可用現(xiàn)澆混凝土板，亦可用混凝土疊合板或壓型鋼板混凝土組合板，其中混凝土板應(yīng)按現(xiàn)行行設(shè)計。標準混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB 50010 的規(guī)定進

50、梁的型式設(shè)計理論重量（%）高度比（%）非組合梁彈性理論100100塑性理論95102組合梁彈性理論8691塑性理論6690軋制型鋼且其下翼緣焊一塊板無76不對稱軋制型鋼無82對T 形無82鋼板焊接的工字形無69有4060.組合梁使用范圍中將僅適用于簡支梁的規(guī)定取消后就說明組合梁也可以用于連續(xù)梁，同時將混凝土翼板與鋼梁之間的連接件改稱為抗剪連接件。考慮目前國內(nèi)對組合梁在動力荷載作用下的試驗資料有限，所以本章的條文是針對不直接承受動力荷載的一般簡支組合梁及連續(xù)組合梁而確定的。其承載能力可采用塑性分析方法進行計算。對于處于高溫或露天條件下的組合粱，除應(yīng)滿足本章的規(guī)定外，尚應(yīng)符合有關(guān)專門規(guī)范的要求。組

51、合梁混凝土翼板可用現(xiàn)澆混凝土板或混凝土疊臺板，或壓型鋼板混凝土組合板?；炷怜B合板翼板由預(yù)制板和現(xiàn)澆混凝土層組成，按 GB 50010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范進行設(shè)計，在混凝土預(yù)制板表面采取拉毛及設(shè)置抗剪鋼筋等措施，以保證預(yù)制板和現(xiàn)撓混凝土層形成整體。鋼與混凝土組合梁通常由三部分組成，即：混凝土翼板、抗剪連接件和鋼梁?；炷烈戆迨墙M合梁的受壓翼緣，同時還可以用來保證梁的整體穩(wěn)定性。抗剪連接件是混凝土翼板與鋼梁實現(xiàn)共同工作的基礎(chǔ)，主要用以承受翼板與鋼梁接觸面之間的縱向剪力，防止二者相對滑動，同時亦可承受翼板與鋼梁之間的掀起力，防止二者分離。鋼梁在組合梁中主要承受拉力和剪力，在施工階段，鋼梁同時還可作為施工時各種荷載的支承結(jié)構(gòu)。鋼梁的上翼緣用作混凝土翼板的支座并用作固定抗剪連接件，在組合梁受彎時，抵抗彎曲應(yīng)力的作用遠不及下翼緣，故鋼梁宜設(shè)計成上翼緣