【Steel Code】8.4 PLATE GIRDER 钢板梁
文章目录
- 8.4 板梁 GIRDER
- 8.4.1 设计强度
- 8.4.2 正常使用性的最小腹板厚度
- 8.4.3 避免受压翼缘屈曲的最小腹板厚度
- 8.4.4 约束梁的弯矩承载力
- 8.4.4.1 腹板不易剪切屈曲
- 8.4.4.2 腹板易剪切屈曲
- 8.4.5 轴向力的影响
- 8.4.6 剪切屈曲阻力
- 8.4.7 中间横向腹板加劲肋
- 8.4.7.1 间距
- 8.4.7.2 加劲肋外伸
- 8.4.7.3 最小刚度
- 8.4.10.1 腹板加劲肋的最大外伸距离
- 8.4.10.2 加劲肋承载长度
- 8.4.10.3 偏心性
- 8.4.10.4 空心截面
- 8.4.10.5 腹板承载能力
- 8.4.10.5.1 未加劲腹板的承载能力
- 8.4.10.5.2 加劲腹板的承载能力
- 8.4.10.6 腹板屈曲阻力
- 8.4.10.6.1 未加劲腹板的屈曲阻力
- 8.4.10.6.2 承载加劲肋的屈曲阻力
- 表8.5a - 腹板剪切屈曲强度qw (N/mm²) (t ≤ 16mm)
- 表8.5b - 腹板剪切屈曲强度qw (N/mm²) (16mm < t ≤ 40mm)
- 表8.5c - 腹板剪切屈曲强度qw (N/mm²) (t ≤ 16mm)
- 表8.5d - 腹板剪切屈曲强度qw (N/mm²) (16mm < t ≤ 40mm)
- 表8.5e - 腹板剪切屈曲强度qw (N/mm²) (t ≤ 16mm)
- 表8.5f - 腹板剪切屈曲强度qw (N/mm²) (16mm < t ≤ 40mm)
- 表格 8.5u - 腹板剪切屈曲强度 qw (N/mm²) (t ≤ 16mm)
- 表格 8.5h - 腹板剪切屈曲强度 qw (N/mm²) (50mm < t ≤ 100mm)
- 表格 8.5i - 腹板剪切屈曲强度 qw (N/mm²) (t ≤ 50mm)
- 表格 8.5j - 腹板剪切屈曲强度 qw (N/mm²) (50mm < t ≤ 100mm)
- 表格 8.5k - 腹板剪切屈曲强度 qw (N/mm²) (t ≤ 16mm)
- 表格 8.5l - 腹板剪切屈曲强度 qw (N/mm²) (16mm < t ≤ 40mm)
- 表格 8.5m - 腹板剪切屈曲强度 qw (N/mm²) (t ≤ 16mm)
- 表格 8.5n - 腹板剪切屈曲强度 qw (N/mm²) (16mm < t ≤ 40mm)
- 表格 8.5o - 腹板剪切屈曲强度 qw (N/mm²) (t ≤ 16mm)
- 表格 8.5p - 腹板剪切屈曲强度 qw (N/mm²) (16mm < t ≤ 40mm)
- 表格 8.5q - 腹板剪切屈曲强度 qw (N/mm²) (t ≤ 16mm)
- 表格 8.5r - 腹板剪切屈曲强度 qw (N/mm²) (16mm < t ≤ 40mm)
- 表格 8.5s - 腹板剪切屈曲强度 qw (N/mm²) (t ≤ 16mm)
- 表格 8.5t - 腹板剪切屈曲强度 qw (N/mm²) (16mm < t ≤ 40mm)
- 表8.5u - 腹板剪切屈曲强度qw (N/mm²) (t ≤ 16mm)
- 表8.5v - 腹板剪切屈曲强度qw (N/mm²) (16mm < t ≤ 40mm)
- 表8.5w - 腹板剪切屈曲强度qw (N/mm²) (t ≤ 16mm)
- 表8.5x - 腹板剪切屈曲强度qw (N/mm²) (16mm < t ≤ 40mm)
- 8.4.8 端锚固
- 8.4.9 有开孔的板件
- 8.4.10 腹板承载力和加劲肋设计
- 8.4.10.1 腹板加劲肋的最大外伸距离
- 8.4.10.2 加劲肋承载长度
- 8.4.10.3 偏心性
- 8.4.10.4 空心截面
- 8.4.10.5 腹板承载能力
- 8.4.10.5.1 未加劲腹板的承载能力
- 8.4.10.5.2 加劲腹板的承载能力
- 8.4.10.6 腹板屈曲阻力
- 8.4.10.6.1 未加劲腹板的屈曲阻力
- 8.4.10.6.2 承载加劲肋的屈曲阻力
- 8.4.11 其他类型加劲肋
- 8.4.12 腹板加劲肋与腹板间的连接
- 8.4.13 腹板加劲肋与翼缘间的连接
- 8.4.13.1 受压加劲肋
- 8.4.13.2 受拉加劲肋
- 8.4.13.3 腹板加劲肋长度
- 8.5 单角钢构件的屈曲阻力弯矩
8.4 板梁 GIRDER
8.4.1 设计强度
对于板梁的简单设计,通常假定腹板承受剪力、横向力和轴向力,翼缘抵抗弯矩。当腹板和翼缘为相同钢材等级时,应使用第3节中的材料设计强度。
当腹板和翼缘为不同钢材等级且腹板设计强度pyw大于翼缘设计强度pyf时,pyf应用于弯矩、轴向力和剪力检验。当pyw小于pyf时,翼缘的钢材等级(pyf)应用于轴向力和弯矩检验,腹板的强度(pyw)应用于剪力和横向力检验。
8.4.2 正常使用性的最小腹板厚度
对于正常使用要求,板梁腹板的d/t比值应满足以下条件:
对于无中间加劲肋的腹板,t ≥ d/250; (8.30)
对于仅有横向加劲肋的腹板:
(a) 当加劲肋间距a > d时,t ≥ d/250 (8.31)
(b) 当加劲肋间距a ≤ d时, t ≥ d / 250 a d t ≥ d/250\sqrt{\frac{a}{d}} t≥d/250da (8.32)
其中:
- a 是加劲肋间距
- d 是腹板深度
对于同时有纵向和横向加劲肋的腹板,应参考专业文献。
8.4.3 避免受压翼缘屈曲的最小腹板厚度
为防止受压翼缘屈曲进入腹板,需要满足以下条件:
(a) 对于无中间横向加劲肋或加劲肋间距为
a > 1.5 d , t ≥ d / 250 ⋅ p y f 345 a > 1.5d,t ≥ d/250 \cdot \frac{p_{yf}}{345} a>1.5d,t≥d/250⋅345pyf (8.33)
(b) 对于中间横向加劲肋间距a ≤ 1.5d的腹板:
t ≥ d / 250 p y f 455 t ≥ d/250\sqrt{\frac{p_{yf}}{455}} t≥d/250455pyf (8.34)
其中pyf是受压翼缘的设计强度。
8.4.4 约束梁的弯矩承载力
8.4.4.1 腹板不易剪切屈曲
如果腹板深厚比d/t ≤ 62ε,无需考虑剪切屈曲,应按第8.2条梁设计方法确定弯矩承载力。
8.4.4.2 腹板易剪切屈曲
如果腹板深厚比d/t > 70ε(热轧截面)或d/t > 62ε(焊接截面),应考虑剪切屈曲,应使用以下方法确定弯矩阻力:
(a) 低剪力荷载:
当低剪力荷载条件假定V ≤ 0.6Vw时,梁应按第8.2条轧制截面梁进行设计。
(b) 高剪力荷载:
当高剪力荷载条件假定V > 0.6Vw时,条件是翼缘不是4级细长,梁的弯矩承载力等于仅由翼缘提供的弯矩承载力,即:
M c = p y f B T ( D − T ) M_c = p_{yf} B T (D - T) Mc=pyfBT(D−T) (8.35)
其中Vw是第8.4.6条确定的剪切屈曲阻力,忽略翼缘贡献。
当允许腹板对弯矩承载力的贡献时,可使用其他规范中给出的替代方法。
8.4.5 轴向力的影响
轴向力引起的附加应力应加到第8.4.4.2条计算的翼缘弯曲应力上,合成应力不应大于pyf。
8.4.6 剪切屈曲阻力
如果腹板深厚比d/t > 70ε(热轧截面)或d/t > 62ε(焊接截面),应检验剪切屈曲。
有或无腹板加劲肋的腹板剪切屈曲阻力Vw应取为:
V w = d t q w V_w = d t q_w Vw=dtqw (8.36)
其中:
- d 是腹板深度
- t 是腹板厚度
- qw 是腹板剪切屈曲强度,取决于d/t和a/d比值,从表8.5a - 8.5l或附录8.3获得
8.4.7 中间横向腹板加劲肋
为抵抗第8.4.6条的剪切屈曲,可使用中间横向加劲肋。中间横向加劲肋可设置在腹板的一侧或两侧。
8.4.7.1 间距
当设置中间横向腹板加劲肋时,其间距应符合第8.4.2和8.4.3条。
8.4.7.2 加劲肋外伸
加劲肋的外伸应符合第8.4.10.1条。
8.4.7.3 最小刚度
不承受外部荷载或弯矩的中间横向腹板加劲肋应具有关于腹板中心线的二阶面积矩Is不小于下式给出的Is:
对于 a / d ≥ 2 : I s = 0.75 d t m i n 3 \text{对于 } a/d ≥ \sqrt{2}: I_s = 0.75 d t^3_{min} 对于 a/d≥2:Is=0.75dtmin3 (8.37)
对于 a / d < 2 : I s = 1.5 ( d / a ) 2 d t m i n 3 \text{对于 } a/d < \sqrt{2}: I_s = 1.5 (d/a)^2 d t^3_{min} 对于 a/d<2:Is=1.5(d/a)2dtmin3 (8.38)
其中:
- a 是实际加劲肋间距
- d 是腹板深度
- tmin 是第8.4.2和8.4.3条确定的实际加劲肋间距a所需的最小腹板厚度
表8.5g - 腹板剪切屈曲强度qw (N/mm²) (t ≤ 50mm)
[表格内容保持原样]
注:表8.5中未涵盖的其他钢材等级,请参考附录8.3。
8.4.10.1 腹板加劲肋的最大外伸距离
除腹板的外边缘连续加劲外,其距腹板面的外伸距离不应超过19ε ts。
如果加劲肋的外伸距离大于13ε ts但小于19ε ts,其设计应基于外伸距离为13ε ts的有效截面。
8.4.10.2 加劲肋承载长度
加劲肋承载长度b1用于应力承载面积的宽度,应取为不能明显弯曲变形的支承长度。为确定b1,通过钢支座的荷载分散如图8.3所示。当紧密固定时,可假定通过填料进行45°分散。
图8.3 - 加劲肋承载长度
[图表内容保持原样,显示不同情况下的承载长度计算公式:
- b1 = t + 1.6r + 2T
- b1 = t + 1.6s + 2T
- b1 = t + T + 0.8r - g
- b1 = 0.5D₀ + t + 0.8s - g]*
8.4.10.3 偏心性
当荷载或反力偏心于腹板中心线施加,或当加劲肋中心不在腹板中心线上时,设计中应考虑由此产生的荷载偏心性。
8.4.10.4 空心截面
当集中荷载施加于空心截面时,应考虑局部应力和变形。必要时应对截面进行加强或加劲。
8.4.10.5 腹板承载能力
8.4.10.5.1 未加劲腹板的承载能力
当通过翼缘施加的荷载或反力超过腹板在腹板-翼缘连接处的承载能力Fbw时,应设置承载加劲肋,承载能力由下式给出:
F b w = ( b 1 + n k ) t p y w F_{bw} = (b_1 + nk) t p_{yw} Fbw=(b1+nk)tpyw (8.52)
其中:
在构件端部:
n = 2 + 0.6 b e / k ≤ 5 n = 2 + 0.6b_e/k ≤ 5 n=2+0.6be/k≤5 (8.53)
在其他位置:
- n = 5
- 对于轧制工字钢或H型截面:k = T + r (8.54)
- 对于焊接工字钢或H型截面:k = T (8.55)
其中:
- b₁ 是加劲肋承载长度,见第8.4.10.2条
- bₑ 是距构件端部加劲肋承载中心的距离
- pyw 是腹板的设计强度
- r 是根部半径
- T 是翼缘厚度
- t 是腹板厚度
8.4.10.5.2 加劲腹板的承载能力
承载加劲肋应设计为承受施加力Fx减去未加劲腹板的承载能力Fbw。加劲肋的承载力Ps应从下式获得:
P s = A s , n e t p y P_s = A_{s,net} p_y Ps=As,netpy (8.56)
其中As,net是加劲肋的净截面面积,扣除焊接开孔。
如果腹板和加劲肋的设计强度不同,应使用较小值来计算腹板承载力Fbw和加劲肋承载力Ps。
8.4.10.6 腹板屈曲阻力
8.4.10.6.1 未加劲腹板的屈曲阻力
当通过翼缘施加的荷载或反力超过腹板屈曲阻力时,应设置承载腹板加劲肋。Px应按以下方式计算。
当施加荷载或反力的翼缘能够有效约束以下两种情况时:
a) 相对于腹板的转动
b) 相对于另一翼缘的侧向移动
则条件是从荷载或反力到构件较近端部的距离ae至少为0.7d,未加劲腹板的屈曲阻力Px应取为:
P x = 25 ε t ( b 1 + n k ) d P b w P_x = \frac{25εt}{\sqrt{(b_1 + nk)d}} P_{bw} Px=(b1+nk)d25εtPbw (8.57)
其中:
d是腹板深度
Fbw是第8.4.10.5.1条腹板-翼缘连接处未加劲腹板的承载能力
当从荷载或反力到构件较近端部的距离ae小于0.7d时,腹板的屈曲阻力Px应取为:
P x = a e + 0.7 d 1.4 d 25 ε t ( b 1 + n k ) d P b w P_x = \frac{a_e + 0.7d}{1.4d} \frac{25εt}{\sqrt{(b_1 + nk)d}} P_{bw} Px=1.4dae+0.7d(b1+nk)d25εtPbw (8.58)
当条件a)或b)不满足时,腹板的屈曲阻力应减少为Pxr,由下式给出:
P x r = 0.7 d L E P x P_{xr} = \frac{0.7d}{L_E} P_x Pxr=LE0.7dPx (8.59)
其中LE是腹板作为受压构件或受压构件一部分的有效长度。
8.4.10.6.2 承载加劲肋的屈曲阻力
当腹板深度d的受压边上由于通过翼缘施加的荷载或反力而产生的局部压应力fed在已设置的腹板加劲肋之间超过边缘荷载的压缩强度ped时,应增设承载腹板加劲肋。
对于此检验,两个横向加劲肋间距为a的腹板板件深度d的压缩边上的应力fed应按以下方式计算:
(a) 点荷载和分布荷载的荷载跨度小于较小板件尺寸a或d时,应由较小板件尺寸分配
(b) 对于一系列等间距和相似点荷载,将最大荷载除以间距,或如果间距较小,则由较小板件尺寸分配
© 加上任何其他分布荷载的强度(力/单位长度)
(d) 除以(a)、(b)或©的总和除以腹板厚度t
边缘荷载的压缩强度ped应按以下方式计算:
-
如果受压翼缘相对于腹板约束转动:
p e d = [ 2.75 + 2 ( a / d ) 2 ] E ( d / t ) 2 p_{ed} = \left[2.75 + \frac{2}{(a/d)^2}\right] \frac{E}{(d/t)^2} ped=[2.75+(a/d)22](d/t)2E (8.60) -
如果受压翼缘相对于腹板不约束转动:
p e d = [ 1.0 + 2 ( a / d ) 2 ] E ( d / t ) 2 p_{ed} = \left[1.0 + \frac{2}{(a/d)^2}\right] \frac{E}{(d/t)^2} ped=[1.0+(a/d)22](d/t)2E (8.61)
承载加劲肋上的荷载或反力Fx不应超过加劲肋的屈曲阻力Px,由下式给出:
P x = A s p c P_x = A_s p_c Px=Aspc (8.62)
承载加劲肋的有效面积As应取为由加劲肋自身的有效面积(见第8.4.10.1条)以及加劲肋中心线两侧各侧腹板有效宽度组成的十字形截面,限制为腹板厚度t的15倍。
压缩强度pc应按第8.7.6条使用支柱曲线"c"(见表8.8)和加劲肋完整十字形面积As关于平行于腹板轴线的回转半径确定。
设计强度py应取腹板或加劲肋的较低值。对于第8.7.6条焊接截面,py应减少20 N/mm²,然后基于此减少的py确定pc。
条件是施加荷载或反力的翼缘相对于另一翼缘能够有效约束侧向移动,有效长度LE应按以下方式取值:
(a) 翼缘在加劲肋平面内受其他结构构件约束转动:
LE = 0.7倍加劲肋翼缘间净长度L
(b) 翼缘不受上述(a)约束:
LE = 1.0倍加劲肋翼缘间净长度L
如果荷载或反力由受压构件施加于翼缘,且在此点提供有效侧向约束,则加劲肋应设计为施加荷载的受压构件的一部分,应检验支柱作用的影响。
如果加劲肋还作为中间横向加劲肋以抵抗剪切屈曲,应按第8.4.7.5条检验组合荷载的影响。
承载加劲肋还应按第8.4.10.5.2条作为承载加劲肋进行检验。
表8.5a - 腹板剪切屈曲强度qw (N/mm²) (t ≤ 16mm)
[表格内容保持原样]
注:表8.5中未涵盖的其他钢材等级,请参考附录8.3。
表8.5b - 腹板剪切屈曲强度qw (N/mm²) (16mm < t ≤ 40mm)
[表格内容保持原样]
注:表8.5中未涵盖的其他钢材等级,请参考附录8.3。
表8.5c - 腹板剪切屈曲强度qw (N/mm²) (t ≤ 16mm)
[表格内容保持原样]
注:表8.5中未涵盖的其他钢材等级,请参考附录8.3。
表8.5d - 腹板剪切屈曲强度qw (N/mm²) (16mm < t ≤ 40mm)
[表格内容保持原样]
注:表8.5中未涵盖的其他钢材等级,请参考附录8.3。
表8.5e - 腹板剪切屈曲强度qw (N/mm²) (t ≤ 16mm)
[表格内容保持原样]
注:表8.5中未涵盖的其他钢材等级,请参考附录8.3。
表8.5f - 腹板剪切屈曲强度qw (N/mm²) (16mm < t ≤ 40mm)
[表格内容保持原样]
注:表8.5中未涵盖的其他钢材等级,请参考附录8.3。
表格 8.5u - 腹板剪切屈曲强度 qw (N/mm²) (t ≤ 16mm)
[表格内容保持原样]
注:表8.5中未涵盖的其他钢材等级,请参考附录8.3。
表格 8.5h - 腹板剪切屈曲强度 qw (N/mm²) (50mm < t ≤ 100mm)
[表格内容保持原样]
注:表8.5中未涵盖的其他钢材等级,请参考附录8.3。
表格 8.5i - 腹板剪切屈曲强度 qw (N/mm²) (t ≤ 50mm)
[表格内容保持原样]
注:表8.5中未涵盖的其他钢材等级,请参考附录8.3。
表格 8.5j - 腹板剪切屈曲强度 qw (N/mm²) (50mm < t ≤ 100mm)
[表格内容保持原样]
注:表8.5中未涵盖的其他钢材等级,请参考附录8.3。
表格 8.5k - 腹板剪切屈曲强度 qw (N/mm²) (t ≤ 16mm)
[表格内容保持原样]
注:表8.5中未涵盖的其他钢材等级,请参考附录8.3。
表格 8.5l - 腹板剪切屈曲强度 qw (N/mm²) (16mm < t ≤ 40mm)
[表格内容保持原样]
注:表8.5中未涵盖的其他钢材等级,请参考附录8.3。
表格 8.5m - 腹板剪切屈曲强度 qw (N/mm²) (t ≤ 16mm)
[表格内容保持原样]
注:表8.5中未涵盖的其他钢材等级,请参考附录8.3。
表格 8.5n - 腹板剪切屈曲强度 qw (N/mm²) (16mm < t ≤ 40mm)
[表格内容保持原样]
注:表8.5中未涵盖的其他钢材等级,请参考附录8.3。
表格 8.5o - 腹板剪切屈曲强度 qw (N/mm²) (t ≤ 16mm)
[表格内容保持原样]
注:表8.5中未涵盖的其他钢材等级,请参考附录8.3。
表格 8.5p - 腹板剪切屈曲强度 qw (N/mm²) (16mm < t ≤ 40mm)
[表格内容保持原样]
注:表8.5中未涵盖的其他钢材等级,请参考附录8.3。
表格 8.5q - 腹板剪切屈曲强度 qw (N/mm²) (t ≤ 16mm)
[表格内容保持原样]
注:表8.5中未涵盖的其他钢材等级,请参考附录8.3。
表格 8.5r - 腹板剪切屈曲强度 qw (N/mm²) (16mm < t ≤ 40mm)
[表格内容保持原样]
注:表8.5中未涵盖的其他钢材等级,请参考附录8.3。
表格 8.5s - 腹板剪切屈曲强度 qw (N/mm²) (t ≤ 16mm)
[表格内容保持原样]
注:表8.5中未涵盖的其他钢材等级,请参考附录8.3。
表格 8.5t - 腹板剪切屈曲强度 qw (N/mm²) (16mm < t ≤ 40mm)
[表格内容保持原样]
注:表8.5中未涵盖的其他钢材等级,请参考附录8.3。
表8.5u - 腹板剪切屈曲强度qw (N/mm²) (t ≤ 16mm)
[表格内容保持原样]
注:表8.5中未涵盖的其他钢材等级,请参考附录8.3。
表8.5v - 腹板剪切屈曲强度qw (N/mm²) (16mm < t ≤ 40mm)
[表格内容保持原样]
注:表8.5中未涵盖的其他钢材等级,请参考附录8.3。
表8.5w - 腹板剪切屈曲强度qw (N/mm²) (t ≤ 16mm)
[表格内容保持原样]
注:表8.5中未涵盖的其他钢材等级,请参考附录8.3。
表8.5x - 腹板剪切屈曲强度qw (N/mm²) (16mm < t ≤ 40mm)
[表格内容保持原样]
注:表8.5中未涵盖的其他钢材等级,请参考附录8.3。
8.4.8 端锚固
在以下任一条件下不需要端锚固:
a) 剪切承载力而非剪切屈曲阻力控制设计,即:
V c = V w V_c = V_w Vc=Vw (8.47)
b) 无需形成拉力场作用即有足够的剪切屈曲阻力,即:
V ≤ V c r V \leq V_{cr} V≤Vcr (8.48)
其中Vcr是无拉力场的临界剪切屈曲阻力,由下式给出:
如果 V w = V c V_w = V_c Vw=Vc,则 V c r = V c V_{cr} = V_c Vcr=Vc
(8.49)
如果 V c > V w > 0.72 V c V_c > V_w > 0.72V_c Vc>Vw>0.72Vc,则 V c r = ( 9 V w − 2 V c ) / 7 V_{cr} = (9V_w - 2V_c)/7 Vcr=(9Vw−2Vc)/7
(8.50)
如果 V w ≤ 0.72 V c V_w \leq 0.72V_c Vw≤0.72Vc,则 V c r = ( V w / 0.9 ) 2 / V c V_{cr} = (V_w/0.9)^2/V_c Vcr=(Vw/0.9)2/Vc
(8.51)
其中V是最大剪力,Vw是第8.4.6条的简单剪切屈曲阻力,Vc是剪切承载力。
当上述条件均不满足时,应参考板梁设计的相关文献。
8.4.9 有开孔的板件
对于任何尺寸大于最小板件尺寸10%的开孔板件设计,应参考专业文献。该板件不应用作锚固板件,相邻板件应设计为端板件。
8.4.10 腹板承载力和加劲肋设计
对于承受局部荷载或反力的未加劲腹板,应按以下规定设置加劲肋。本规范仅涵盖第8.4.7条的中间加劲肋和承载及传力加劲肋的设计。其他类型的加劲肋设计,应参考专业文献。
8.4.10.1 腹板加劲肋的最大外伸距离
除腹板的外边缘连续加劲外,其距腹板面的外伸距离不应超过19ε ts。
如果加劲肋的外伸距离大于13ε ts但小于19ε ts,其设计应基于外伸距离为13ε ts的有效截面。
8.4.10.2 加劲肋承载长度
加劲肋承载长度b1用于应力承载面积的宽度,应取为不能明显弯曲变形的支承长度。为确定b1,通过钢支座的荷载分散如图8.3所示。当紧密固定时,可假定通过填料进行45°
分散。
图8.3 - 加劲肋承载长度
[图表内容保持原样]
8.4.10.3 偏心性
当荷载或反力偏心于腹板中心线施加,或当加劲肋中心不在腹板中心线上时,设计中应考虑由此产生的荷载偏心性。
8.4.10.4 空心截面
当集中荷载施加于空心截面时,应考虑局部应力和变形。必要时应对截面进行加强或加劲。
8.4.10.5 腹板承载能力
8.4.10.5.1 未加劲腹板的承载能力
当通过翼缘施加的荷载或反力超过腹板在腹板-翼缘连接处的承载能力Fbw时,应设置承载加劲肋,承载能力由下式给出:
F b w = ( b 1 + n k ) t p y w F_{bw} = (b_1 + nk) t p_{yw} Fbw=(b1+nk)tpyw (8.52)
其中:
在构件端部:
n = 2 + 0.6 b e / k ≤ 5 n = 2 + 0.6b_e/k ≤ 5 n=2+0.6be/k≤5 (8.53)
在其他位置:
- n = 5
- 对于轧制工字钢或H型截面:k = T + r (8.54)
- 对于焊接工字钢或H型截面:k = T (8.55)
其中:
- b₁ 是加劲肋承载长度,见第8.4.10.2条
- bₑ 是距构件端部加劲肋承载中心的距离
- pyw 是腹板的设计强度
- r 是根部半径
- T 是翼缘厚度
- t 是腹板厚度
8.4.10.5.2 加劲腹板的承载能力
承载加劲肋应设计为承受施加力Fx减去未加劲腹板的承载能力Fbw。加劲肋的承载力Ps应从下式获得:
P s = A s , n e t p y P_s = A_{s,net} p_y Ps=As,netpy (8.56)
其中As,net是加劲肋的净截面面积,扣除焊接开孔。
如果腹板和加劲肋的设计强度不同,应使用较小值来计算腹板承载力Fbw和加劲肋承载力Ps。
8.4.10.6 腹板屈曲阻力
8.4.10.6.1 未加劲腹板的屈曲阻力
当通过翼缘施加的荷载或反力超过腹板屈曲阻力时,应设置承载腹板加劲肋。Px应按以下方式计算。
当施加荷载或反力的翼缘能够有效约束以下两种情况时:
a) 相对于腹板的转动
b) 相对于另一翼缘的侧向移动
则条件是从荷载或反力到构件较近端部的距离ae至少为0.7d,未加劲腹板的屈曲阻力Px应取为:
P x = 25 ε t ( b 1 + n k ) d P b w P_x = \frac{25εt}{\sqrt{(b_1 + nk)d}} P_{bw} Px=(b1+nk)d25εtPbw (8.57)
其中:
d是腹板深度
Fbw是第8.4.10.5.1条腹板-翼缘连接处未加劲腹板的承载能力
当从荷载或反力到构件较近端部的距离ae小于0.7d时,腹板的屈曲阻力Px应取为:
P x = a e + 0.7 d 1.4 d 25 ε t ( b 1 + n k ) d P b w P_x = \frac{a_e + 0.7d}{1.4d} \frac{25εt}{\sqrt{(b_1 + nk)d}} P_{bw} Px=1.4dae+0.7d(b1+nk)d25εtPbw (8.58)
当条件a)或b)不满足时,腹板的屈曲阻力应减少为Pxr,由下式给出:
P x r = 0.7 d L E P x P_{xr} = \frac{0.7d}{L_E} P_x Pxr=LE0.7dPx (8.59)
其中LE是腹板作为受压构件或受压构件一部分的有效长度。
8.4.10.6.2 承载加劲肋的屈曲阻力
当腹板深度d的受压边上由于通过翼缘施加的荷载或反力而产生的局部压应力fed在已设置的腹板加劲肋之间超过边缘荷载的压缩强度ped时,应增设承载腹板加劲肋。
对于此检验,两个横向加劲肋间距为a的腹板板件深度d的压缩边上的应力fed应按以下方式计算:
(a) 点荷载和分布荷载的荷载跨度小于较小板件尺寸a或d时,应由较小板件尺寸分配
(b) 对于一系列等间距和相似点荷载,将最大荷载除以间距,或如果间距较小,则由较小板件尺寸分配
© 加上任何其他分布荷载的强度(力/单位长度)
(d) 除以(a)、(b)或©的总和除以腹板厚度t
边缘荷载的压缩强度ped应按以下方式计算:
-
如果受压翼缘相对于腹板约束转动:
p e d = [ 2.75 + 2 ( a / d ) 2 ] E ( d / t ) 2 p_{ed} = \left[2.75 + \frac{2}{(a/d)^2}\right] \frac{E}{(d/t)^2} ped=[2.75+(a/d)22](d/t)2E (8.60) -
如果受压翼缘相对于腹板不约束转动:
p e d = [ 1.0 + 2 ( a / d ) 2 ] E ( d / t ) 2 p_{ed} = \left[1.0 + \frac{2}{(a/d)^2}\right] \frac{E}{(d/t)^2} ped=[1.0+(a/d)22](d/t)2E (8.61)
承载加劲肋上的荷载或反力Fx不应超过加劲肋的屈曲阻力Px,由下式给出:
P x = A s p c P_x = A_s p_c Px=Aspc (8.62)
承载加劲肋的有效面积As应取为由加劲肋自身的有效面积(见第8.4.10.1条)以及加劲肋中心线两侧各侧腹板有效宽度组成的十字形截面,限制为腹板厚度t的15倍。
压缩强度pc应按第8.7.6条使用支柱曲线"c"(见表8.8)和加劲肋完整十字形面积As关于平行于腹板轴线的回转半径确定。
设计强度py应取腹板或加劲肋的较低值。对于第8.7.6条焊接截面,py应减少20 N/mm²,然后基于此减少的py确定pc。
条件是施加荷载或反力的翼缘相对于另一翼缘能够有效约束侧向移动,有效长度LE应按以下方式取值:
(a) 翼缘在加劲肋平面内受其他结构构件约束转动:
LE = 0.7倍加劲肋翼缘间净长度L
(b) 翼缘不受上述(a)约束:
LE = 1.0倍加劲肋翼缘间净长度L
如果荷载或反力由受压构件施加于翼缘,且在此点提供有效侧向约束,则加劲肋应设计为施加荷载的受压构件的一部分,应检验支柱作用的影响。
如果加劲肋还作为中间横向加劲肋以抵抗剪切屈曲,应按第8.4.7.5条检验组合荷载的影响。
承载加劲肋还应按第8.4.10.5.2条作为承载加劲肋进行检验。
8.4.11 其他类型加劲肋
对于拉力加劲肋、对角加劲肋、中间横向腹板加劲肋、扭转加劲肋等各种其他类型加劲肋的设计和使用,应参考专业文献。
8.4.12 腹板加劲肋与腹板间的连接
加劲肋可通过贴角焊缝、预应力螺栓和焊接与腹板连接。此连接应设计为传递等于以下最小值的荷载:
a) 当力在同一方向时两端力的总和
b) 当力在相反方向时较大的力
c) 加劲肋的承载力
8.4.13 腹板加劲肋与翼缘间的连接
8.4.13.1 受压加劲肋
需要抵抗压缩的腹板加劲肋应该(a)紧贴承载翼缘,或(b)通过连续焊缝、贴角焊缝或预应力螺栓连接,设计为无滑移的系数荷载。
当满足以下任一条件时,加劲肋应紧贴或连接至两个翼缘:
a) 荷载直接位于支座上方
b) 加劲肋形成加劲腹板的端加劲肋
c) 加劲肋起扭转加劲肋作用(扭转加劲肋设计参考专业文献)
8.4.13.2 受拉加劲肋
需要抵抗拉力的腹板加劲肋应使用连续焊缝、贴角焊缝或预应力螺栓连接到传递荷载或反力的翼缘,设计为无滑移的系数荷载。此连接应设计为抵抗按第8.4.10.5.2条施加的荷载、反力或加劲肋承载力中的最小值。
8.4.13.3 腹板加劲肋长度
执行单一功能的承载加劲肋或拉力加劲肋可在长度上截短,使得未加劲腹板超出加劲肋端部的承载力Pns不小于加劲肋承受的施加荷载或反力的那部分。Pns可按下式计算:
P n s = ( b 1 + w ) t p y w P_{ns} = (b_1 + w) t p_{yw} Pns=(b1+w)tpyw (8.63)
其中:
- b₁ 是第8.4.10.2条的加劲肋承载长度
- w 是通过45°分散到加劲肋截短水平处获得的长度
- pyw 是腹板设计强度
8.5 单角钢构件的屈曲阻力弯矩
绕平行于其肢的轴弯曲的角钢应检验侧向扭转屈曲。它可以使用以下方法、另外,对于不等边角钢截面,通过专业文献中给出的方法或进行屈曲分析来检验。
对于等边角钢,b/t ≤ 15ε且绕x轴弯曲,阻力弯矩由下式给出:
角钢受压跟部: M b = 0.8 p y Z x M_b = 0.8p_y Z_x Mb=0.8pyZx (8.64)
角钢受拉跟部: M b = p y Z x ( 1350 ε − L E / r v 1625 ε ) ≤ 0.8 p y Z x M_b = p_y Z_x \left(\frac{1350ε - L_E / r_v}{1625ε}\right) \leq 0.8p_y Z_x Mb=pyZx(1625ε1350ε−LE/rv)≤0.8pyZx (8.65)
其中:
- LE 是第8.3.4条使用Ly作为绕v轴约束屈曲间距离的有效长度
- rv 是绕v轴的回转半径
- Zx 是绕x轴的较小截面模量