中歐鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力計(jì)算規(guī)范比較

劉曉++劉振華

摘 要：本文針對鋼結(jié)構(gòu)典型的軸心受力構(gòu)件，運(yùn)用中國和歐洲的規(guī)范，從原理及計(jì)算方法上進(jìn)行比較，為海外項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；受彎構(gòu)件；歐洲規(guī)范

中圖分類號：TU392 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

隨著中國建筑企業(yè)技術(shù)的提高，國際業(yè)務(wù)的拓展，承接越來越多的海外項(xiàng)目漸成趨勢。對于土建專業(yè)來說，掌握國外規(guī)范成為一項(xiàng)當(dāng)務(wù)之急。其中歐洲規(guī)范在歐洲以及新加坡，馬來西亞等英聯(lián)邦國家有廣泛的應(yīng)用。本文針對基本受力鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，對兩種規(guī)范進(jìn)行對比，并列出基本算例，驗(yàn)證相關(guān)結(jié)論。

1.軸心受拉構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算

1.1 歐洲規(guī)范BS EN 1993-1-1∶2005計(jì)算方法介紹

歐洲規(guī)范條款6.2.3中通過考慮以下兩種情況，取較小值作為構(gòu)件受拉承載力：

按毛截面計(jì)算：

其中γM0取為1，γM2取為1.25。對于C型鋼和只有一個(gè)角肢連接的角鋼受拉強(qiáng)度計(jì)算另有詳細(xì)的規(guī)定。

1.2 中國規(guī)范GB50017-2003計(jì)算方法介紹

軸心受拉構(gòu)件一般是按“毛截面屈服”和“凈截面拉斷的準(zhǔn)則”進(jìn)行計(jì)算的。由于斷裂的后果比屈服更為嚴(yán)重，為了方便設(shè)計(jì)，我國規(guī)范對有孔拉桿按凈截面屈服進(jìn)行計(jì)算。

中國規(guī)范按凈截面屈服計(jì)算，而歐洲規(guī)范按毛截面屈服和凈截面拉斷進(jìn)行計(jì)算。僅從公式上看，不易看出軸心抗拉強(qiáng)度計(jì)算哪個(gè)規(guī)范更偏于安全。

2.軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定強(qiáng)度計(jì)算

2.1 歐洲規(guī)范計(jì)算方法介紹

2.1.1 鋼構(gòu)件截面分類

歐洲規(guī)范根據(jù)受壓區(qū)的寬厚比，分為四大類：一類（塑性截面），二類（緊湊型截面），三類（半緊湊型截面），四類（細(xì)長型截面）。

2.1.2 計(jì)算方法

規(guī)范定義了受壓構(gòu)件的有效長度：桿件在平面內(nèi)可以有效防止失穩(wěn)的位置約束或方向約束點(diǎn)間的距離，約束應(yīng)有充分的強(qiáng)度和剛度以阻止約束點(diǎn)的位置或方向上的運(yùn)動。

第四類截面。

2.2 中國規(guī)范GB50017-2003計(jì)算方法介紹

軸心受壓構(gòu)件強(qiáng)度與軸心受拉相同，但通常整體穩(wěn)定是確定截面的最重要因素。由于桿件失穩(wěn)是沿全長彎曲，部分截面中孔眼削弱的影響很小，故不予考慮。計(jì)算公式如下：

φ=σcr/fy為軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)，為臨界應(yīng)力與鋼材屈服點(diǎn)之比。中國規(guī)范考慮了桿件存在的缺陷，并只考慮殘余應(yīng)力和初彎曲兩個(gè)最主要的影響因素。

2.3 中、歐規(guī)范軸心受力構(gòu)件承載力計(jì)算算例

現(xiàn)選取一根截面為UC203×203×71等級S275的軸心受力構(gòu)件，無支撐長度為3m，假設(shè)構(gòu)件兩端為鉸接節(jié)點(diǎn)。毛截面面積Ag=90.4cm2，有兩個(gè)直徑22mm螺栓孔，孔洞面積A0=3.14×0.25× 1.12×2=1.9cm2，計(jì)算構(gòu)件抗拉，抗壓承載力。

由此可見，計(jì)算軸心受拉時(shí)中國規(guī)范偏安全，歐洲規(guī)范得出的承載力比我國規(guī)范大2%；軸心受壓構(gòu)件整體穩(wěn)定計(jì)算，中國規(guī)范將軋制“H”型鋼，b/h>0.8時(shí)，弱軸按照b類屈曲曲線考慮，而歐洲規(guī)范將軋制“H”型鋼，h/b≤1.2時(shí)，弱軸按照c類屈曲曲線考慮，歐洲規(guī)范計(jì)算結(jié)果偏于安全，我國規(guī)范計(jì)算承載力比英國規(guī)范大32%，兩種規(guī)范的計(jì)算結(jié)果偏差很大。

結(jié)論

總體而言，兩種規(guī)范的理論基礎(chǔ)是一樣的，中國規(guī)范計(jì)算相對簡便，便于掌握；歐洲規(guī)范計(jì)算過程詳盡，比較復(fù)雜，考量的因素也更全面。各國規(guī)范都是在各國多年實(shí)踐的基礎(chǔ)上總結(jié)出來的經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則。在工程實(shí)踐中，要結(jié)合當(dāng)?shù)氐囊?，具體情況具體分析，才能做出安全、經(jīng)濟(jì)、合理的建筑結(jié)構(gòu)。

參考文獻(xiàn)

[1]崔佳，魏明鐘.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范理解與應(yīng)用[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004：114-115.

[2] GB50017-2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].