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来源 左权胜 发布于 2020/11/18 15:54:37 评论(0) 有5872人阅读
在研读《钢结构设计标准》时,曾一度对“截面板件宽厚比等级”感到困惑,问了问其他做设计的朋友,也都有相似的感觉,于是寻找相关资料,终于弄清楚了原委,准备分三篇文章呈现,愿对各位有所帮助!
《钢结构设计标准》GB50017-2017(以下简称“新标准”)在第3章“基本设计规定”中,专门用3.5节引入一个全新的概念“截面板件宽厚比等级”(以下简称“截面等级”),并给出了S1~S5共5个截面等级,针对不同的截面等级,不同截面类型的不同位置的板件的宽厚比有一个限值。而且在“新标准”的条文说明中,还给出了这些分级界限值的计算由来。《钢结构设计规范》GB50017-2003(以下简称“老规范”)中没有这个概念,可能这些对于规范标准的编制者来说了然于胸的内容,却使我们这些规范的使用者一度产生困惑,因此有必要进行系统地梳理,最初接触到“截面等级”概念时,可能会产生下面这样一些疑问,比如:
疑问一:为什么要用专门的“截面板件宽厚比等级”这个概念名词?在钢结构设计过程有什么新的特殊意义?
疑问二:“老规范”中的“翼缘宽厚比限值”、“腹板高厚比限值”似乎与它有关,但是为什么要分5个等级?
疑问三:具体哪些设计流程会用到“截面等级”?都怎样使用?
是首先根据使用条件指定构件需要具备的“截面等级”,在表3.5.1查得相应等级的板件宽厚比限值,然后验算截面的板件宽厚比是否超限?还是就像截面惯性矩等几何特性那样,截面等级是截面的一种能力体现,直接根据截面的宽厚比,根据表3.5.1的限值得出该构件的截面能达到的截面等级?然后不同“截面等级”的截面构件在不同的验算过程中享有不同的待遇,采用不同的参数或公式。
注意,疑问三是一个一定要弄清楚的核心问题!
疑问四:“新标准”表3.5.1只有受弯和压弯构件,为什么没有轴心受压构件的截面板件宽厚比等级?
疑问五:“新标准”表3.5.1仅给了有限的几种截面类型,其它类型的截面怎么办?
疑问六:其它国家或地区的钢结构规范有“截面等级”这个概念吗?具体是怎样的?
疑问七:“新标准”是否实现了“截面等级”这个概念的初衷?
如果你也有同样的疑惑,那么请静下心来,听我慢慢道来~~

一、“截面等级”到底是什么?
下图是“新标准”在3.5节中的表3.5.1,它给出了压弯构件和受弯构件的截面板件宽厚比等级及相应的限值,不过只有几种特定的截面类型:


猛然间看到“截面等级”这个概念,会让我们这些标准使用者感到无所适从,因为我们虽然知道板件的宽厚比是不能超过一定的限值的,这在老规范基本构件的局部稳定的相关章节里有提到,但是似乎没有上升到划分等级这个高度。
所以首先得弄清楚这个等级的意义,于是从标准的条文说明中继续寻找线索,根据条文说明中的意思,“截面等级”的分类应该是反映截面受弯及压弯的塑形转动变形的能力,也就是说,不同的等级体现的是一种不同的能力,甚至有具体对应的名称,S1级是“一级塑形截面”,S2级是“二级塑形截面”,S3级是“弹塑性截面”,S4级是“弹性截面”,S5级是“薄壁截面”。为了帮助理解(可能不严谨),可以通俗地以好坏的角度来说,S1级是最好的,所谓最好就是说,不至于某些板件的局部屈曲让整个截面丧失了设计意义上的承载力,而且能走到全塑性阶段,因为S5级截面甚至是边缘都没能达到屈服时板件就已经屈曲了。
从这里我们可以得出结论,“截面等级”应该是一种截面能力的评估,S1是最高级别,因此如果要验算,应该从是否满足S1的宽厚比限值开始,不能满足再看是否满足S2,如此这样来评定截面的等级。而不再是像老规范那样,在既定的“截面等级”下(其实主要是S3级),仅仅验算“宽厚比”及“高厚比”是否达到类似构造措施的限值要求。认清这一点其实是非常重要的,而“新标准”自身在这一点都还存在着一种混乱感,我后面会讲到。
这样我们就回答了文章开始的“疑问三”里的部分疑问。
既然“截面等级”是一种能力的评估级别,那么当我们已经有了一个构件的截面几何信息时,就应该像计算“惯性矩”等截面几何特性一样,算出它的板件宽厚比等级,在新版的“钢构地图”的云计算的截面特性里,增加了这种输出,虽然不一定合适,我取了个自己定义的名词叫“截面承载特性”,与“截面积”、“惯性矩”等属于的“截面几何特性”相对应,当然需要给出截面构件的材质,而且同时还给出了这个截面所能承受的拉力、弯矩等。我将在后续的“钢构设计解惑之“宽厚比等级”(三)”给出几个具体的计算案例。

“新标准”虽然给出了“截面等级”这样一个属性名词,但究竟在哪些设计流程中会用到呢?

二、用到“截面等级”的标准条文
为了更清楚地理解标准编制者的意图,也为了更透彻地了解“截面等级”的概念,我将“新标准”的条文从头梳理了一遍,发现有这些条跟“截面等级”相关,摘录如下,并作适当的相关注解:

第5章“结构分析稳定性设计”

本条与“截面等级”的概念一致。

本条涉及的是弹塑性分析,更加明确高等级截面的意义所在。
。。。。。。

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说点什么







最新评论
第1楼 undefined 发表于 2012-05-17 13:23
1983年,乔布斯对百事可乐的 CEO John Sculley 说:“Do you want to sell sugar water for the rest of your life, or do you want to change the world?”(你想卖一辈子糖水,还是改变世界?)就这样,一段传奇的合作开始了。

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