中美鋼結(jié)構(gòu)抗彎構(gòu)件設(shè)計(jì)對(duì)比

李啟宏　胡俊杰　宋九選

摘 要：本文詳細(xì)地介紹了中國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范以及美國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的鋼結(jié)構(gòu)抗彎構(gòu)件設(shè)計(jì)流程，對(duì)比同等工況下兩國規(guī)范設(shè)計(jì)計(jì)算的結(jié)果，并指導(dǎo)同行在國外工程中如何應(yīng)用美標(biāo)規(guī)范進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗彎設(shè)計(jì)計(jì)算。

關(guān)鍵詞：美標(biāo)規(guī)范；鋼結(jié)構(gòu)；抗彎構(gòu)件

中圖分類號(hào)：TU392 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中美兩國規(guī)范體系不同，兩者在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上也迥然不同。隨著我們企業(yè)逐漸走出國門，進(jìn)入廣大的國際市場(chǎng)，尤其是在亞非拉眾多國家，當(dāng)?shù)氐慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)往往按照美標(biāo)設(shè)計(jì)，或者以美標(biāo)為基礎(chǔ)建立發(fā)展自己國家的設(shè)計(jì)規(guī)范，在這些國家承包的工程，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)往往要求必須遵循當(dāng)?shù)匾?guī)范或者美標(biāo)規(guī)范，這就要求我們的企業(yè)必須掌握美標(biāo)規(guī)范設(shè)計(jì)。出于這方面考慮，我們對(duì)美標(biāo)規(guī)范設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，在本文中我們選取構(gòu)件設(shè)計(jì)中常見的抗彎構(gòu)件設(shè)計(jì)來進(jìn)行對(duì)比分析，并以某鋼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)支梁截面為例進(jìn)行案例驗(yàn)算分析。

1.受彎構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算流程

1.1 中國標(biāo)準(zhǔn)（GB）計(jì)算流程

根據(jù)現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003，鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件的正應(yīng)力強(qiáng)度計(jì)算、剪應(yīng)力計(jì)算、局部承壓強(qiáng)度計(jì)算、以及折算應(yīng)力計(jì)算分別如下列公式（1）、（2）、（3）、（4）。

上述公式中有關(guān)參數(shù)見GB50017第4.1.1～4.1.4條相應(yīng)條款，上述公式僅適用于主平面內(nèi)受彎的實(shí)腹式構(gòu)件，不適用于腹板屈曲后強(qiáng)度驗(yàn)算。一般驗(yàn)算主平面內(nèi)受彎的腹板未屈曲的實(shí)腹式構(gòu)件，均要驗(yàn)算上述式（1）、式（2）。特殊情況還需要根據(jù)GB50017按照式（3）、式（4）驗(yàn)算。

1.2 美標(biāo)規(guī)范計(jì)算流程

美國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)AISC提出了兩種鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，即LRFD和ASD法。設(shè)計(jì)人員可自行選定采用何種方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而選取的依據(jù)是設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)合理性。

剪應(yīng)力強(qiáng)度計(jì)算公式見式（5）。

kv—腹板穩(wěn)定系數(shù)；對(duì)于非加勁截面且h/tw<260，kv=5；T型截面，kv=12；對(duì)于加勁截面，kv=5+5/（a/h）2；當(dāng)a/h>3.0或a/h>[260/（h/tw）]2；橫向加勁肋除應(yīng)滿足上述要求，還應(yīng)滿足構(gòu)造要求，具體詳ANSI/AISC 360-10 G3.3節(jié)。

2.受彎構(gòu)件穩(wěn)定計(jì)算流程

2.1 中國標(biāo)準(zhǔn)（GB）計(jì)算流程

當(dāng)不滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003第4.2.1條規(guī)定時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定計(jì)算，單向彎矩作用和雙向彎矩作用分別如下列公式（9）、（10）。

不滿足上述第一種情況的箱形截面簡(jiǎn)支梁，其截面尺寸滿足h/b0≤6，l1/b1≤95（235/fy）時(shí)可不計(jì)算整體穩(wěn)定性。有關(guān)參數(shù)見《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第4.2.2～4.2.4條相應(yīng)條款。

2.2 美標(biāo)規(guī)范計(jì)算流程

（1）無需計(jì)算整體穩(wěn)定

ANSI/AISC 360-10中，F(xiàn)2、F3、F4、F5章節(jié)所列的截面，當(dāng)Lb≤Lp時(shí)，不用進(jìn)行側(cè)向扭轉(zhuǎn)屈曲極限狀態(tài)計(jì)算；F6、F7、F8章節(jié)所列的截面不用進(jìn)行側(cè)向扭轉(zhuǎn)屈曲極限狀態(tài)計(jì)算。

3.2 中國標(biāo)準(zhǔn)（GB）驗(yàn)算

強(qiáng)度：由規(guī)范得，對(duì)于雙軸對(duì)稱工字形截面γx=1.05；

結(jié)論

本文介紹了中國標(biāo)準(zhǔn)和美國規(guī)范對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)抗彎構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算及穩(wěn)定計(jì)算的流程，并且選取一實(shí)際案例進(jìn)行對(duì)比計(jì)算。從上文可以看出美標(biāo)規(guī)范在構(gòu)件計(jì)算上的規(guī)定要細(xì)、要求更多，計(jì)算流程更為煩瑣。

參考文獻(xiàn)

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