《钢结构的计算原理3》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钢结构的计算原理3（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、31 概 述钢结构设计过程：根据建筑布局猟5/确定结构方案巒卩丿荷载计算巒，内力分析毅，选定材料及规格 沁7构件及连接验算精确计算的要求就是上述每一步都是很准确的，但事实上是很困难的。主要问 题在于：计算模型与实际结构有一定的差距计算尺寸与实际尺寸有一定差距 计算荷载与实际荷载有一定差距此外，材料性能、施工质量等变化也较大。因此，在设计中如何恰当的考虑这些因素的 变动规律，就形成了结构设计方法的几个阶段。（1）总安全系数的容许应力计算法（2）三个系数的极限状态计算方法（3）以结构极限状态为依据，多系数分析后用单一设计安全系数的容许应力计 算方法（4）概率论为基础的一次二阶矩极限状态设计法（1）
2、总安全系数的容许应力计算法时间：建国初到1957 年以前方法：把钢材可以使用的最大强度，除以一个笼统的安全系数作为结构设计计算时构件容许 达到的最大应力，即允许应力法。容许应力 b = 壬式中：N构件的内力；S截面几何特性;钢材屈服强度；K总安全系数;构件的计算应力。优点：简单、明确。缺点：太笼统。各构件的可靠程度各不相同，而整个结构取决于可靠度最小的构件。2）三个系数的极限状态计算方法时间：1957年1974年方法：根据结构使用上的要求，在结构中规定两种使用极限状态，即承载能力的极限状态和变形极限状态。同时引入三个系数，即以超载系数席考虑荷载可能的变动；以 材料均质系数疋;考虑材料性质的不一
3、致性；以工作条件系数広考虑结构及构件 的工作特点以及某些假定的计算图式与实际情况不完全相符等因素。乞莖地乞為总込优点：比较细致，特别是荷载与材料强度取值上分别部分地考虑了概率原则缺点：某些系数的确定有时缺乏客观依据和科学方法。（3）以结构极限状态为依据，多系数分析后用单一设计安全系数的容许应力计算方法时间：1974年1988年方 以结构极限状态（强度、稳定、疲劳、变形等）为依据，对影响结构安全度的诸因素以数理统计，并结合工作实践经验进行分析。其实质是半概率、半经验的极限状态计算方法。式中：M 根据标准荷载求得的内力;為一一屈服强度;E 构件几何特性；疋1、疋2、禺分别为荷载系数、材料系数和调整
4、系数。构件应力式中：疋安全系数;叨钢材的允许应力。如 TJ17-74 规范中：A3： 心=240N/mm2 =1.23恳2=1.143 瓦=1.0K=疋1爲瓦=1.41优点：对结构可靠性的处理有所改进。缺点：对荷载、材料性能等的处理都取一个经验定值，因为这对结构可靠度的研究仅处于以经验为基础的定性分析阶段。（4）概率论为基础的一次二阶矩极限状态设计法事实上，由荷载引起的结构内力（称为荷载效应S）,结构或构件的承载力或抵抗变形 能力（称为结构抗力R）均受各种偶然因素的影响，是随时间和空间变动的随机变量，所以 钢结构设计规范（GBJ17-88）采用以概率论为基础的一次二阶矩极限状态设计法。虽然已经
5、采用了这样的概率设计法，但由于在分析中忽略和简化了基本变量 随时间变化的关系，所以确定基本变量分布时有相当程度的近似性，且进行了线 性化简化计算，所以只能算是一种近似的概率设计法。缺点：对荷载、材料性能等的处理都取一个经验定值，因为这对结构可靠度的研究仅处于以 经验为基础的定性分析阶段。32 结 构 概 率 设 计 法对结构设计中需要考虑的多种非确定性因素，如荷载、材料性能等，运用概率论和数理 统计的方法来寻找它们的规律性，从而进行结构设计，这就是结构概率设计法。荷载效应S：取决于各种荷载（恒载、活载、风、地震作用，温度变化等）。结构或构件的承载力或抗力R：取决于材料、构件的几何特性等。设结构
6、状态方程：当 0时，结构可靠；当2 C0时，结构失效；当 2 = 0时，结构或构件承载能力处于极限状态。结构可靠度：结构在规定时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。若以 乩表示结构的可靠度，则:p5 =PZ = r-s6失效概率：结构处于失效状态的概率，以0表示，则有:pf = PZ = R-S 105）o计算范围只限于中级承受重复作用动力荷载的钢 结构构件及其连接。对构件表面温度大于150C、海水腐蚀环境、低周高应力 等特殊条件下的疲劳,则应参照其它有关规定进行计算。351 常幅疲劳当应力循环内的应力幅保持常量时,称为常幅疲劳。常幅疲劳的验算公式为：dtr dcr式中对焊接部位称为应力
7、幅，其值为 3 = %对非焊接部位称为折算应力幅，其值为占疔=込皿-0.7込血%每次应力循环中，计算部位的最大拉应力（取正值）,钮一一每次应力循环中，计算部位的最小拉应力或压应力（拉应力取正值，压应力取负值）；Act容许应力幅（N/mm2），按构件和连接的类别及应力循环次数n由下式确定：式中参数C和0根据构件和连接的类别按下表采用参数亡、0构件连接类别12345678C1940X1012861x10123.26x10122.18x10121.47x10120.96x10120.65x10120.41x101244333333对我国规范推荐的Q235、Q345、Q390三种钢材，c和0与钢号无关
8、。疲劳计算的构件和连接分类见相关知识，其中给出了19 种不同情况的构件或连接，分属于 1 到 8 的八个类别。类别数字愈大，则其疲劳性能愈差。352 变幅疲劳当应力循环内的应力幅随机变化时为变幅疲劳。若能预测结构在使用寿命期间各 种荷载的应力幅以及次数分布所构成的设计应力谱，则根据累积损伤原理可将变 幅疲劳折合为等效常幅疲劳，按下式计算：Ao dcr式中:g为变幅疲劳的等效应力幅，按下式计算：为艸一一以应力循环次数表示的结构预期使用寿命;预期寿命内应力幅水平达到占闿的应力循环次数。对于没有设计应力谱的变幅疲劳钢结构可作为常幅疲劳计算，计算时循环次数 n 应根 据构件使用中满负荷的程度予以折减。353 吊车梁及吊 车桁架疲劳计算重级工作制吊车梁和重级、中级工作制吊车桁架（桁架式吊车梁）的疲劳可按下式计算：式中：川b 为所验算部位的应力幅或折算应力幅;口 f 为欠载效应的等效系数;为循环次数=2xl06次的容许应力幅。吊车梁和吊车桁架欠载效应的等效系数吊车类别重级工作制硬钩吊车（如均热炉车间夹钳式吊车）1.00.80.5重级工作制软钩吊车中级工作制吊车循环次数为n =2x106次的容许应力幅（N/mm2）构件和连接类别12345672xl061761441181039078698
