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岩土研究院

现行规范中柱子曲线的选择

277 2021-07-06 14:28:14

将本章计算得到的 Q460、Q500、Q550、Q620、Q690、Q800、Q890 及 Q960 八种强度等级钢材焊接截面轴心受压钢柱的整体稳定系数与中国、欧洲、美国钢结构设计规范中的设计柱子曲线进行对比,以此提出建议的高强度钢材轴压构件设计曲线。由于柱子曲线是基于数值计算结果的平均值分类确定的(即 50%分位值),因此在选定合适的设计曲线时均是基于平均值对比结果。这一方法对现有规范的设计方法改动非常小,只针对高强度钢材轴压构件改变了柱子曲线的类型,因而更适合于实际工程的应用。由于受篇幅所限,下面仅给出有代表性的 Q460、O690 及 Q960 三种高强度钢材构件计算结果与规范设计曲线的对比分析。

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a 类曲线低 6.1%;平均比美国规范的设计值低 6.0%。因此,建议统一采用中国或欧洲规范的 b 类曲线设计460MPa钢材焊接箱形截面轴心受压钢柱的整体稳定承载力,而无需根据截面板件宽厚比进行分类。

图3-67 为 460MPa 钢材焊接工字形截面绕强轴失稳轴压钢柱的整体稳定系数计算值与各国钢结构规范设计曲线的对比。可以看出,计算结果平均比我国规范的 b 类曲线高 7.4%,但比a类曲线低 2.8%;平均比欧洲规范的 b 类曲线高8.1%,但比a类曲线低 0.2%;平均比美国规范的设计值低 0.1%。因此,可以继续采用中国或欧洲规范的b类曲线设计此类轴压构件的整体稳定承载力。

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图 3-68 为 460MPa钢材焊接工字形截面绕弱轴失稳轴压钢柱整体稳定系数与规范设计曲线的对比。可以看出,计算结果平均比我国规范的 b 类曲线高1.9%,但比a类曲线低7.9%;平均比欧洲规范的c类曲线高 10.9%,比 b类曲线高 2.5%,但比 a类曲线低 5.4%;平均比美国规范的设计值低 5.4%。建议继续采用中国或欧洲规范的b 类曲线设计此类钢材焊接工字形截面轴压构件绕弱轴整体稳定承载力。

(2)690MPa 钢材焊接截面轴心受压构件

图3-69 为 690MPa 钢材焊接箱形截面轴心受压构件整体稳定系数与规范设计曲线的对比,其中图3-69(d)为每种截面构件的稳定系数计算值与相应设计值的比值汇总。计算结果平均比我国规范的c类曲线高 19.8%,比 b类曲线高 6.4%,但比a类曲线低3.8%;平均比欧洲规范的c类曲线高 15.8%,比b类曲线高7.0%,但比a类曲线低1.2%; 平均比美国规范的设计值低 1.3%。因此,建议统一采用中国或欧洲规范的 b类曲线对 690MPa 钢材焊接箱形截面轴心受压构件的整体稳定承载力进行设计。

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图3-70 为 690MPa 焊接工字形截面绕强轴失稳钢柱整体稳定系数与规范设计曲线的对比,其中图3-70(d)为每种截面构件的稳定系数计算值与相应设计值的比值汇总。计算结果平均比我国规范的b类曲线高 12.1%,比 a类曲线高1.4%;平均比欧洲规范的b类曲线高 12.7%,比a类曲线高 4.1%;平均比美国规范的设计值高 4.1%。建议采用中国或欧洲规范的 a类曲线或美国规范设计公式对此类轴压构件的整体稳定承载力进行设计。

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图 3-71 为 690MPa 钢材焊接工字形截面绕弱轴失稳轴压钢柱整体稳定系数与规范设计曲线的对比,其中图3-71(d)为每种截面构件的稳定系数计算值em与相应设计值 9的比值汇总。可以看出,计算结果平均比我国规范的b类曲线高 8.4%,但比 a类曲线低2.0%;平均比欧洲规范的c类曲线高18.0%,比 b类曲线高9.0%,比 a类曲线高 0.6%;平均比美国规范的设计值高 0.6%。建议继续采用中国规范的 b类曲线(偏保守)或欧洲规范的 a 类曲线或美国规范设计公式设计此类轴压构件。

(3)960MPa钢材焊接截面轴心受压构件

图3-72 为 960MPa 钢材焊接箱形截面轴压钢柱整体稳定系数与规范设计曲线的对比,其中图3-72 (d)为每种截面构件的稳定系数计算值。与相应设计值的比值汇总。可以发现,计算结果平均比我国规范的c类曲线高 26.4%,比b类曲线高12.2%,比 a类曲线高1.5%;平均比欧洲规范的 c类曲线高 22.2%,比b 类曲线高 12.9%,比a类曲线高4.2%; 平均比美国规范的设计值高 4.1%。因此,建议统一采用中国或欧洲规范的 a类曲线或美国规范设计公式设计 960MPa 钢材焊接箱形截面轴心受压钢柱的整体稳定承载力。

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