各国规范轴心受压构件相关稳定设计方法对比分析

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轴心受力钢构件的可靠性比较分析

２０的设计方法采用Ｊ０１Ｃ法计算了其在不同荷载组合条件下的可靠指标ｐ，并用ＭＡＬＢ中ＴＡ的拟合函数对数据进行了拟合，结果如下图所示。其中，曲线Ｂ、Ｂ分别代表我国规，，范Ｇ５０７２０中规定的Ｉ结构和Ｉ级结Ｂ０１－０３级Ｉ构中轴心受压构件的可靠指标，表示美ｐ
出了一ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 结论。
１基本理论与基本假定
本文采用ＪＣ法分别计算中美钢结构规范中的Ｑ２５和Ｑ３５的钢结构轴心受压构件可３４靠指标，以此比较了两本规范可靠度设置水并平的高低。以下变量视为随机变量：钢材屈服强度标准值，构件截面面积Ａ，且服从正态分布；载标准值活载标准值设计抗力恒值Ｒ其中，，恒载服从正态分布，活载服从极值Ｉ型分布，设计抗力值服从对数正态分布，活载按照Ｇ５０９２０建筑结构荷载规范》中办Ｂ００ — ｏ１《
国规范ＬＤ一２０中轴心爱压构件的可靠指ＲＦ０ｌ
标。按下式计算中美规范可靠指标的差值百
分比。
Ｑ：［ｌ００ｑ
ｌ
ＯｓＶ
ｌｏｏ％
（）１（）２
Ｄ＾：盟二
ｐｓＵ
３结语
通过对上图分析可以得出以下结论。（）１当荷载比值较小（荷载以恒载为主），时我国规范规定的ＩＩ、Ｉ级结构可靠指标均大干美国规范规定的结构可靠指标，当荷载比值但增大到一定值时，国规范规定的ＩＩ我、Ｉ级结

中美规范轴心受压构件承载力计算比较

１ｐｕｄｐｒｑａｅｉ（ｓ）＝．０９Ｍａｏｎｅｕｒｐｉ００６Ｐ；ｓｎ１ＭＰ：１．２ｏｎｅｓｕｒ（ｓ）ａ４９８ｐｕｄｐｒｑａｅｎｐｉ。ｉ
混凝土Ｃ０级，ｃ４３ＮｍＥ。３０×１Ｎｍｍ３ｆ＝１．／ｍ，＝．０／钢筋ＨＢ３，３０Ｎｍ，＝．ＮｍＲ３５级ｆ＝０／ｍＥ２０Ｘ０／ｍ。１截面毛截面面积：Ａ：１５ｍ２２０ｍ钢筋截面面积：：３０１ｍＡ：４ｍ
Ａ
（）２美国钢材和混凝土的等级和其强度指标和取值方法
与我国有较大不同，用美国规范时，中国材料的强度标套把准值而非设计值直接代入其计算公式。
２２按美国规范计算．混凝土Ｃ０级，＝ｋ２．ａ２１．５ｐｉ３，厂：０１ＭＰ：９３０ｓ；
Ｑ９× ７Ｑ９６×（．０Ｘ３０＋３０×３４）＝１３Ｘ３４５５００１
２４．０ｋ３０１Ｎ
８ｆ（一Ａ５Ａ）＋】，Ａ．
０８×０６０８．．５Ｘ［．５×２１．５Ｘ９３０
（８．９—４７３１９８．１）＋４８５×１ ×４７３．５０．１］：
３５Ｘ１Ｚ：１８９７７ｋＮ．７０６５．
全部纵向钢筋配筋率ｐ＝０６ ‘ ＝２４％ ‘ … ．％Ｐ．８ｐ～
＝５％
一
钢筋配筋率ｌ＜Ａ２４％＜８％Ａ／＝．８％符合要求。

中欧钢结构构件受力计算规范比较

中欧钢结构构件受力计算规范比较作者：刘晓刘振华来源：《中国新技术新产品》2016年第22期摘要：本文针对钢结构典型的轴心受力构件，运用中国和欧洲的规范，从原理及计算方法上进行比较，为海外项目钢结构设计提供参考。

关键词：钢结构；受弯构件；欧洲规范中图分类号：TU392 文献标识码：A随着中国建筑企业技术的提高，国际业务的拓展，承接越来越多的海外项目渐成趋势。

对于土建专业来说，掌握国外规范成为一项当务之急。

其中欧洲规范在欧洲以及新加坡，马来西亚等英联邦国家有广泛的应用。

本文针对基本受力钢结构构件，对两种规范进行对比，并列出基本算例，验证相关结论。

1.轴心受拉构件强度计算1.1 欧洲规范BS EN 1993-1-1∶2005计算方法介绍欧洲规范条款6.2.3中通过考虑以下两种情况，取较小值作为构件受拉承载力：按毛截面计算：其中γM0取为1，γM2取为1.25。

对于C型钢和只有一个角肢连接的角钢受拉强度计算另有详细的规定。

1.2 中国规范GB50017-2003计算方法介绍轴心受拉构件一般是按“毛截面屈服”和“净截面拉断的准则”进行计算的。

由于断裂的后果比屈服更为严重，为了方便设计，我国规范对有孔拉杆按净截面屈服进行计算。

中国规范按净截面屈服计算，而欧洲规范按毛截面屈服和净截面拉断进行计算。

仅从公式上看，不易看出轴心抗拉强度计算哪个规范更偏于安全。

2.轴心受压构件整体稳定强度计算2.1 欧洲规范计算方法介绍2.1.1 钢构件截面分类欧洲规范根据受压区的宽厚比，分为四大类：一类（塑性截面），二类（紧凑型截面），三类（半紧凑型截面），四类（细长型截面）。

2.1.2 计算方法规范定义了受压构件的有效长度：杆件在平面内可以有效防止失稳的位置约束或方向约束点间的距离，约束应有充分的强度和刚度以阻止约束点的位置或方向上的运动。

第四类截面。

2.2 中国规范GB50017-2003计算方法介绍轴心受压构件强度与轴心受拉相同，但通常整体稳定是确定截面的最重要因素。

中欧钢结构设计规范受压构件稳定承载力设计方法的分析比较

Ｅｍａｉｌ：ｍｅｗｘｐ＠ｑｑ．ｃｏｒｎ
比分析，探讨两种钢结构设计规范中受压构件稳定
承载力设计的区别，并对我国的钢结构设计方法提
出改进建议。
收稿日期：２０１３１１２１
４３
ＤＥＳＩＧＮＣｏＤＥＳＦｏＲＳＴＥＥＬＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ
ＪｉｎＲｏｎｇ
ＷａｎｇＸｕｅｐｉｎｇ
ＪｉａＸｉａｎｇｆｕ
ＬｉｕＢｉｎ。
（１．ＺｈｅｊｉａｎｇＪｉｎｍａｏＳｔｅｅｌＣｏ．Ｌｔｄ，Ｆｕｙａｎｇ３１１６００，Ｃｈｉｎａ；２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ）
件设计的安全性，并且按照截面类型、板件应力分布等方面细化局部稳定的构造要求。关键词：稳定承载力；轴压构件；压弯构件；宽厚比
ＤＯＩ：１０．１３２０￣；／Ｊ．ｇＪｇ２０１４０９０１１
要：主要就现行中国钢结构设计规范与欧洲钢结构设计规范中受压构件的设计规定进行比较。从轴压构件的
一．Ａ～蛾．一～。眦～ ¨ ．一ｂ＝似薹如Ｃ一～ｍ～ｈ一．她～一ｎ培ｄ．一ｍｍ一．肋叩嘴一呲

中美规范轴心压杆计算比较

Ｋｅｒｓ：ｔｅｔｃｕｅｆｒｂｉｅｓｅｔｎｔｐｙｗｏｄｓｅｌｓｒｔｒｏｌｒ；ｓｃｉｙｅｂ；ｃｄｕｏｏｏｅ；ａｉｌｃｍｐｅｓｏｘａｏｒｓｉｎ
０引言
现行锅炉钢结构计算时，一般以美国规范为主（面、面计算）中国规范为辅（立平，验算、立独
强度（／ｍ）与板厚相关 ≤Ｆ）ｔｃ（ｙ。
２规范计算
１中国规范中的轴心受压构件计算公式：ｒ）ｏ
＝
柱计算）。那么，同一构件，规范的计算结果对两
又有什么区别呢？论文针对桁架式锅炉钢结构中
而
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５ — ３Ｔ — 互Ｆ —ｙＦ２Ａ— ｙ／＋２＋）（ —．Ｆａ１４ｙ０－Ｚａ］
ＢｅｗｅｎＣｈｎｓｄｎｔｅｉｅｅＣｏｅａｄＡｍｅｉａｄｒｃｎＣｏｅ
ｔ
ＨｕｎＴｏａｇａ
（ｒｉＢｉｒｏｔ．Ｈｒｉ５０６，ｈｎ）Ｈａｂｎｏｅ．Ｌｄ，ａｂｎ１０４ＣｉａｌＣ
第２期２１００年３月
锅
炉
制
造
ＮＯ２．
Ｂ０ＩＥＲＭＡＮＵＦＬＡＣＴＵＲＩＮＧ
Ｍａ．０１ｒ２０
文章编号：Ｎ３—１４（００００３０Ｃ２２９２１）２— ０１— ３

澳大利亚规范与中国规范的轴心受压钢结构受力对比分析

中的受力计算对比分析。并通过列举一算例进行分析，出在轴心受压钢柱下，大利亚钢结构设计规范比中国钢结构设计规范得澳
更为安全性的结果。
关键词：结构设计规范；柱；心受压；全性比较钢钢轴安中图分类号：Ｕ９．Ｔ３２１文献标识码：Ｂ文章编号：０８— ７７２１）３— ０７～２１０３０（０１００２０
１９）中第６１６３条可得：９８》．和．
轴心受压构件的稳定性计算：
Ｎ ≤４，Ｎ，
Ｎ＝ＯＮ／ ≤Ｎ
（５）
（６）
式（）（）：，轴心受压构件的稳定性承载力；５、６中 Ⅳ一
又
２
（７）
图１工作平台平面布置图
２２用澳大利亚钢结构设计规范分析．
根据《大利亚钢结构设计规范（Ｓ４０ — 澳Ａ１０
２轴心受压钢结构计算公式
２１用中国《结构设计规范》行分析．钢进
１９）巾第６１可得：９８》．条
×９×６：（．１２×４＋１４×４）×９×６＝５１６ｋ．６．Ｎ。
受压构件的不完整系数。
Ａ＝Ａ＋Ｏ６／。
柱承受总荷载：Ｆ＝Ｆ１＋Ｆ２＝３．＋５１６＝６４６．
：
㈩

中美欧规范中轴心受压构件计算对比

LOW CARBON WORLD 2017/12低碳技术中美欧规范中轴心受压构件计算对比弓长敏，姜俊柏（中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司，湖南长沙410007)【摘要】随着我国"一带一路''计划的推进，许多中国企业相继走出国门，参与沿线国家的电力基础设施建设。

目前我国输电线路铁塔结构设计主要依据《钢结构设计规范》GB 50017-2003 )[\《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》DL/T5154-2002)P]等规范。

本文将对比中国标准与欧盟45k V以上交流架空输电线路设计标准(EN 50341:2001)及美国《输电线路角钢塔结构设计》A SCE10-97)P]等相关规范中关于轴心受压构件的设计计算方法，分析各自规范中设计方法的不同，为我国企业参与境外电力项目的设计工作提供参考。

【关键词】轴心受压;输电线路;欧标美标【中图分类号】TU391 【文献标识码】A【文章编号】2095-2066(2017)36-0131-03近年来，随着材料技术的发展，新的钢材生产工艺，钢材的强度和加工性能、任性和延性都得到大幅度提高，高强度材料在不断创新的结构形式中得到广泛使用。

角钢是高压输电铁塔的一种常见构件材料，高强度热轧等边角钢在输电线路铁塔结构中的的应用逐渐增多，高强度角钢的使用可节约输电线路铁塔的钢材用量|41。

轴心受压构件在长细比较大且无材料缺陷及孔洞的条件下，一般不会因为截面应力达到抗压强度设计值而发生局部失穗而丧失承栽能力。

随着钢材强度的提高，在角钢截面的等效宽厚比较大的情况下，当截面上承受较大的压力时，角钢肢边缘处可能会在杆件发生整体失穗之前先发生局部失穗，以致杆件达不到整体穗定承栽力。

在钢构工程事故中，因穗定而导致的破坏时有发生，所以有必要对轴心受压构件的穗定性进行研究。

1欧美输电线路的设计标准简介20世纪70年代开始，欧共体为了协调发展，开始编制欧洲统一设计标准。

钢结构轴心受压构件稳定性分析

建材发展导&!"构轴％受压构件*定性分.袁业宏摘要：阐述了钢结构体系中的稳定性的概念、分类和基本原理，介绍了钢结构轴心受压构件局部失稳的原理、形式和在钢结构设计中相的解s关键词：钢结构体稳定性；局部稳定性钢构具有度高构震性具有良好的塑性和韧性等特点，随着社会的展，钢结构不断得到了广泛的应用，在钢构设计中，受构件占50%以上，轴受压构件的工作也占50%以上，其中，受压构件稳定性成了钢构设计的一突，钢构体系中的受构件稳定性验算已变成了中。

1钢结构轴心受压构件整体稳定性的概念钢结构轴心受压构件是指轴心方向受到压力等构件，钢结构轴心受压构件体稳定性是指构或者构件处于稳定的平衡状态，处平衡位置的构或构件，在任微小界扰动下，将偏离其平衡位置。

当界扰动去除，仍自动回复到初始平衡位置。

这是一种理想状态，可以说构整体处稳定状态。

2失稳的概念及引起钢结构轴心受压构件失稳的主要原因处平衡位置的构或构件，在当界扰动去除，不回复到初始平衡位置，初始平衡状态就是稳定的平衡状态：随遇平衡状态是从稳定状态向稳定状态渡的一中间状态。

构或构件由平衡形的稳定性.从初始平衡位置转变到另一平衡位置，即称屈曲，或称失稳。

引起钢构轴受压构件失稳的主要原因一般有如下几点：2.1构度不构件面度以引起构件失稳。

度这一，解所具有的…钢结构轴心受构件面度，的塑性变形而失去。

轴受构件度验算公:!!#=N/A(!几是指构或者构件在稳定平衡状态下由所引起的应力(或内力)没有超的极限度，因此是一应。

极限度的取取决的特性，钢常取的屈点作极限度。

而，有极的，或者有的轴受，会因面的平应到设计度而失，是度计算起作用。

2.2构度不构件面度以引起构件失稳。

度这一，解所具有变形的o轴受构件的度是用构件"来度的，考虑到轴受构件的截面2个轴向，取面2轴线方向中一方用"咖表示，由此得到构件长细比计算公式仏)碍！［"］,由上式可知：长细比愈小，表示I构件的度愈大，反之刚度愈小。

中美规范中钢结构抗震局部稳定的有关规定比较

ＳｕｎＨｏｎｇｐｇｅｎ
（ｅｉｇＢｂｏｋＷｉｃｃｓＬｍｉｄＢｉｎ００３ＣｉａＢｉｎａｃｃｌｏｋｉｔ，ｅｉｇ１０４，ｈｎ）ｊｌｅｊ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｂｏｉｒｓｅｌｓｒｃｕｒｏｎｉｔａ，ｃｌｍｎｓａｉｇｏｌｂａｅ．Ｔｈｅｅｃｌｔｅｔｕｔｅｃｓｓｓｏｆｂｅｍｅｏｕｎｄｄａｎａｒｃｓｓｏｍｐｏｎｅｓａｅｗａｅｏｎｔｒｎｔｄｔｂｈｉｎｅｏｒｄｅｗｅｇｈｔｎｄｅｉｎ．Ｂｕｆｔｔｃｅｔｎｒｔｅｕｃｉｉｓｇｔｉｈｅｈｉｋｎｅｓｉｉｐｐｏｉｔｗｅａｌｎｅｗｏｌｄｖｉｔｒｓｓｎａｒｐｒａｅ，ｂｎｄｆａｇｕｄｅａｅｆｏｍｈｔｅ
对于压弯构件，缘板的自由外伸宽度与其厚翼度之比的限值，由受压最大翼缘板屈曲应力决定是的。这时，弹性模量折减系数不仅与构件的长细比
构件的临界应力确定的。
ＧＢ５０１００以强柱弱梁为前提，仅在强０１ —２１柱震后期出现少量塑性变形，的板件宽厚比的规定柱综合参考了美国和日本钢结构规范，部失稳不先局
于整体失稳发生。１１强柱弱梁的条件．
ＫＥＹＷＯＲＤＳｔｅｓｒｃｕｅｅｓｃｔｂｌｙｏｅ：ｓｅｌｔｕｔｒ；ｓｉｍｉ；ｓａｉｔ；ｃｄｉ

中美欧钢结构标准设计方法比较

1 比较 111 轴心受拉构件强度计算
进行调整 , 有切线模量理论、双模量理论、 Shanley 理论等多种理论 [5 ] 。但构件实际上不可能是理想的 , 总会有缺陷存在 ( 如残余应力、初弯曲等缺陷 ) 。这些缺陷对构件的稳定承载力有很大的影响。考虑实际缺陷的存在 , 钢结构设计标准主要通过三种方法来确定轴心受压构件的稳定系数 [5 ] : ①以分叉屈曲荷载为准则 ; ②以截面的边缘屈服为准则 ; ③以构件的极限荷载为准则。美国规程 : 对于紧凑或不紧凑的轴心受压构件 : NΠ A g ≤0185φFy
( compact) 、紧凑非紧凑 ( noncompact) 和细长 ( slender) 截面。
三本标准均采用极限荷载理论 ,该理论能较为全面的考虑残余应力、初始弯曲、初始偏心等不利因素影响。三本标准轴心受压构件弯曲屈曲的比较就是 φ 的比较 ,结果见图 1 。
截面具有发展全塑性的能力 , 具有非常好的转动能力 ; 非紧凑截面在局部屈曲出现之前可发展部分塑性 ; 细长截面则是弹性局部屈曲先于截面屈服出现 , 承载力计算时 , 通过折减系数 Q ( Q = Q s Qa ) 来体现屈曲应力与屈服应力 Fy 比值。临界力 Fcr 按下式确定 : λ c 从图 1 可以看出 ,λ c ≤210 时 ,我国规范的 a 类曲线介于欧洲规程的 a0 与 a 类之间 , b 类曲线与欧洲规程的 b 类基本一致 , c 、 d 类曲线略低于欧洲规程的 c 、 d 类 ; 美国规程的稳定系数曲线基本同我国 a 类曲线 ;λ > 2 10 时各曲线趋于一 c 致。我国规范的 a 、 b、 c、 d 类截面基本同欧洲规程的 a 、 b、 c、

轴心压杆弯扭屈曲分析和对比

对于轴心受压杆件,其屈曲形式通常有三种：弯曲屈曲、扭转屈曲、弯扭屈曲。

对于只有一个对称轴的截面，当剪心与形心不重合,杆件绕对称轴弯曲时，产生的剪力不经过截面剪心，必然导致扭转。

因此,当截面绕对称轴弯曲刚度较小,抗扭转刚度也不大时，扭屈曲就成为这种杆件承载力的极限状态。

《钢结构设计规范》（GBJ 17—88）没有特别提出关于轴心压杆弯扭屈曲计算条文，这样处理有计算简单的优点，即按照弯曲屈曲来计算，但也有不利的一面，即设计者可能忽略弯扭屈曲的特点，从而在某些必须考虑扭转的情况下造成疏忽。

下面以单角钢杆件为例：单角钢截面尺寸为L100 6，长2.4m ，两端铰支，其中点设一支撑，则有λy = 61.5 ，λx = 60 （y轴为对称轴）, 即绕强轴y 屈曲对承载力起控制作用。

更因强轴是对称轴,扭转的不利作用不能忽视,这一作用根据本文的方法进行换算, λy = 61.5×1.5=92.3，如果忽略扭转影响, 直接以λy=61.5计算，则稳定系数偏大15 %。

这样处理杆件的实际承载力超出了其计算的承载力，势必存在潜在的危险。

有鉴于此，本文就弯扭屈曲问题进行了初步研究，给出了具体计算方法，同时将国外规范与国内规范进行了对比计算和分析。

1、稳定系数由于轴心受压构件有初弯曲、初偏心、残余应力等缺陷的影响，其承载力大大降低，因此在具体计算时必须用特定条件加以限制。

到目前为止，世界各国钢结构设计规范中的处理方法可概括为四种：（1）按理想轴心受压构件计算，在弹性阶段采用欧拉公式，在弹塑性阶段采用试验曲线，初偏心、初弯曲、残余应力不利影响用特殊安全系数来考虑。

（2）按理想轴心受压构件计算，在弹性阶段采用欧拉临界应力，在弹塑性阶段采用切线模量临界应力，各种不利影响因素用特殊安全系数来考虑。

（3）把初弯曲、初偏心、残余应力等各种缺陷综合考虑成一等效的与长细比有关的初弯曲或初偏心率，利用边缘纤维屈服准则的佩利公式，导出边缘纤维的截面平均应力作为临界应力。

输电铁塔轴心受压构件稳定系数规范对比

输电铁塔轴心受压构件稳定系数规范对比韩军科;张春蕾;杨靖波【摘要】稳定问题是输电铁塔中一个极其重要的问题,以输电铁塔轴心受压构件的稳定系数为研究对象,对美国铁塔设计导则ASCE10-97、英国铁塔设计规范BS 8100-3及欧洲45 kV以上架空输电线路设计规范EN 50431-1中关于轴心受压构件的稳定系数规定进行了介绍,并与中国架空输电线路杆塔结构设计技术规定的稳定系数DL/T 5154进行对比分析.结果表明:ASCE10-97关于轴心受压构件稳定系数没有考虑截面分类的影响,而DL/T 5154、BS 8100-3、EN 50431-1考虑了截面分类对稳定系数曲线的影响;对于输电铁塔热轧角钢主材的稳定系数,ASCE10-97的大于DL/T5154、BS 8100-3及EN 50431-1的稳定系数,与DL/T5154的相当;对于冷弯钢管主材的稳定系数,ASCE10-97大于DL/T 5154,BS 8100-34和DL/T 515相当,EN 50431-1最低.【期刊名称】《中国电力》【年(卷),期】2014(047)003【总页数】6页(P90-95)【关键词】输电铁塔;轴心受压构件;稳定系数;截面分类;设计规范【作者】韩军科;张春蕾;杨靖波【作者单位】北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室,北京 100124;中国电力科学研究院,北京 100192;中国电力工程顾问集团华北电力设计院工程有限公司,北京 100120;中国电力科学研究院,北京 100192【正文语种】中文【中图分类】TM7530 引言稳定问题是输电铁塔中一个极其重要的问题。

在输电铁塔真型试验中，因失稳导致的破坏极为常见。

近年来，随着大容量、高电压等级输电线路的发展[1-4]，高强角钢塔、钢管塔[5-6]在中国输电铁塔中广泛使用，构件多为超轻型和薄壁型，更容易出现失稳现象。

目前对输电铁塔的受力分析，主要采用空间桁架计算模型，据此，输电铁塔轴心受压和受拉是铁塔构件的主要受力形式。

工字型铝合金轴心受压构件中美设计规范对比

ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ” （ＧＢ５１Ｍ２９－２００７）， “ Ｔｅｃｈｎｉｃｎｏｆｒｄｅｓｉｇｎａｎｄｃｏｎｓｔｕｃｒｔｉｏｎｏｆｌａｕｍｉｎｕｍ— ｌａｌｏｙｓｒｅｔｉｃｕｌａｔｅｄｓｔｕｃｒｔｕｒｅｓ ” （ＤＧＪ０８
ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｍｅｍｂｅｒｕｎｄｅｒａｘｉａｌｌｙｌｏａｄ
ＴＡＮＪｉｎｔａｏ，ＺＨＡＮＧＷｅｉ，ＴＡＮＧＸｕｅｆｅｎｇ，ＺＨＵＱｉａｎｇ，ＦＥＮＧＱｉａｏｒｏｎｇ
（ＳｈａｎｇｈａｉＨａｏｒｏｎｇＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇＤｅｓｉｇｎＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１９００，Ｃｈｉｎａ）
第４Ｏ卷
第１期
四川建筑科学研究
ＳｉｃｈｕａｎＢｕｉｌｄｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ６１
２０１４年２月
工字型铝合金轴心受压构件中美设计规范对比
谭金涛，张伟，汤雪锋，朱强，冯巧容
（上海浩荣建筑工程结构设计事务所有限公司，上海２０１９００）
关键词：铝合金；轴心受压；稳定系数；弹性屈曲应力；长细比与宽厚比；规范对比中图分类号：ＴＵ３９５文献标志码：Ａ文章编号：１００８—１９３３（２０１４）０１～０６１— ０４

美国国家标准建筑钢结构规范中轴心受压柱、受弯和压弯构件的稳定设计

CH EN Ji
( Colleg e o f Civ il Engineering , Xican U niver sit y of A rchitect ur e & T echnolog y, X ican 710055, China) CHEN Ji: chenji- jichen@ 163. com
Keywords: flexura-l torsional buckling; effective r adius of gy ration; resistance factor; residual str ess; plate gir der; w eb plastification factor
不安全, 按照 AN SI/ A IS C 360 - 05 的规定, 此时式( 5) 中
的等效弯矩系数可偏于安全地用 Bb = 1. 0, 而在式( 6) 中只需将其中的根号项取为 1. 0 即可。验算梁整体稳定的
公式为:
第3期
美国国家标准建筑钢结构规范中轴心受压柱、受弯和压弯构件的稳定设计
M cr =
Bb
Mp -
(Mp -
Mr
)
ly lr -
lp lp
[ Mp
( 5)
在弹性阶段, 即当 ly > lr 时, 非均匀受弯梁的临界弯
矩为:
M cr =
Bb
P2 E W x ( l y / rts ) 2
1 + 0. 078 I t l y 2 W xh r ts
( 6)
在塑性阶段, 式( 5) 中梁侧向长度的限值为:
1. 25M max 2. 5M max + 3M A + 4M B +

中美钢结构规范拉压构件设计方法比较

同，同时结合结构分析软件ＳＰ００对静定桁架进行算例分析，比较异同，Ａ２０，并供工程设计人员参考使用。
【关键词】中国规范；国规范；美钢结构；构件计算；Ａ２０ＳＰ００【中图分类号】Ｔ３１Ｕ９【文献标识码】Ｂ【文章编号】１０ —６６（ｏｏｍ一０２３０１８４２ｌ）０６ —０
“ 美国规范”规定设计强度应取毛截面屈服和净截面拉断两种极限状态得到的两个值中的较小值；
“ 中国规范”则一律按净截面屈服进行计算。可见，中 “ 国规范” 留有更多的强度储备，计算偏于安全。２轴心受压构件的计算２１轴心受压构件的整体稳定．令“ 中国规范 ” 采用极限承载力理论进行轴心受
压构件整体稳定计算，通过计算机用数值方法求解，得出多条柱子曲线，即 — 关系曲线供设计使用。构件截面按残余应力的分布和大小分为ａｂｃ、、、ｄ四类。
轴心受压构件整体稳定计算公式为：
．
净截面断裂的计算式为：
：
≤ ｆ一一ｙ’ｒｒＲＲ
粱德勇：中美钢结构规范拉压构件设计方法比较
６３
［一１
一
５
］Ｆ
（．）７・ ’
根据不同的宽厚比限值，国规范将构件截面分美为紧密、紧密和细长截面三类，同截面的容许应不不力取值不同。保证板件局部失稳不先于整体失稳的
进行算例分析，比较其在用钢量方面的差异。１轴心受拉构件的强度对于轴心受拉构件，初弯曲和残余应力等初始缺

中美混凝土规范对比--王洪利

力极限状态表达式为： Wn ≤ φ Rn
(2)
R=R(fc ,fy ,ak …) (3) 其中， Wn 为荷载组合的设计值； Rn 为结构构件承载力标准值，
由混凝土强度、钢筋强度、几何参数的函数确定； φ为构件承载力折减系数，对正截面受弯计算φ =0．9，抗剪计算 φ =0．75。从两国规范公式看最主要的区别在于美国规范没有分项系数，而是采用承载力折减系数的方法。
为基准，给出两国规范对应的混凝土强度指标转换关系。
2.钢筋强度
美国规范钢筋屈服强度与中国规范规定的^相同，其使用的钢筋主要有40级，60级和75级三种，其规定的屈服强度为 280 MPa，420 MPa，520 MPa。与中国规范不同的是中国规范采用抗拉强度设计值作为计算依据，美国规范以抗拉强度标准值作为
二.材料强度转换
1.混凝土强度中国规范中，混凝土的强度以立方体抗压强度标准值划分为 14个等级，常用的有C15，C20，C25， C30，C35，C40等，最高强度等级C80。美国规范中混凝土采用圆柱体抗压强度，等级为3000psi (国标C24．5)，4000psi(国标C32)，5000psi(国标 C40)，6000psi (国标C49)，保证率为91％。表1以中国规范规定的混凝土强度
计算依据。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
配筋计算的差异
一.中美混凝土规范中的设计方法中国混凝土规范是基于概率论的承载能力极限状态计算法，
对荷载和结构承载力乘以相应的分项系数表达。其表达式为：
R0S≤R
(1)
其中，R0 为重要性系数；S为荷载效应组合的设计值；R为结
构构件承载力的设计值(抗震设计时应除以抗震调整系数T )。

轴心受压构件稳定承载力的中外规范差异研究

ABSTＲACT： With the internationalization of China’s infrastructure construction，China’s design industry is also facing opportunities and challenges． Based on the research，combing and comparing the codes of developed countries in the world， and taking the stability bearing capacity analysis of axial-compressed members as the breakthrough point，the paper discussed deeply the differences of codes between China，Japan，Europe and the United States，and analyzed the deep reasons． It is hoped that the research can serve as a trigger，and will lead to more discussions on hot issues to enhance the professional accomplishment of bridge engineers． KEY WOＲDS： axial compression； stability； Chinese and foreign codes
欧盟规范是欧洲地区土木工程结构设计领域的系统性规范，由通用规范、材料说明和国家附录三个层面组成，相互之间引用条款、没有重复定义和多余赘解。该规范广泛涉及到各类工业、民用建筑、桥梁等方面的结构设计，是一本通用性规范。它由 EN1990 ～ EN1999 共计 10 个章节组成，其中的 EN－ 1993（简称《欧盟规范》）是其中的钢结构设计部分，使用的是概率极限法，并考虑弹塑性发展。该规范最大的特点就是不同行业对同一问题的计算理论和公式都是严格一致的，这是欧盟规范与其他国家或地区的桥梁设计规范的最大不同。 1. 4 美国 AASHTO 规范［5］

中美欧钢结构标准设计方法比较

11087 ,Q345 取 11111 ; 美国规程为 1Π 0185 ( 压杆) 和 1Π 019 ( 其它
态。
112 轴心受压构件的整体稳定 (1) 弯曲屈曲。对于理想的轴心压杆稳定计算 : 在弹 2 2 π λ 性状态下 ,即 σ = EΠ ; 弹塑性受力状态下 ,对弹性模量 cr
γ γ 构件) ; 欧洲规程取 γ 为力求对结果不受可 M (γ M0 、 M1 、 M2 ) 。靠度水平的影响 ,本文在不考虑 γ R 的情况下 ,对不同标准的计算结果进行对比。
( 11) ≤110 2 <2 - λ 2 ( 12) < = 015[1 + α(λ - 012) + λ ] λ同美国规程 ,α是缺陷系数 ,根据截面类型和宽厚比不
x =
(10)
式中 , rM1 为局部安全系数 , 取 110 ; x 为稳定系数 ; 其余
(6) (7)
式中 : n 为在节点或拼接处 , 构件一端连接的高强螺栓数目 ; n1 为所计算截面 ( 最外列螺栓处 ) 上高强螺栓数目 ; A 为构件的毛截面面积。对于轴心受拉构件 , 我国规范考虑净截面屈服 ( 高强螺栓摩擦型连接除外 ) 状态 ,美、欧标准均取毛截面屈服设计 , 我国规范较保守 ; 美、欧标准还考虑了净截面断裂的受力状
114 受弯构件的整体稳定
Fe 是按弹性稳定理论计算弯扭屈曲临界应力 ,以 λ e 代替 λ c
按公式 (9) 进行弯扭屈曲计算。该法适用任何截面类型。欧洲规程 : 采用换算正则长细比计算。 1、 2、 3 类截面 : λT =
A Fy , N cr 是按弹性稳定理论计算的弯扭屈曲临界 N cr
NΠ A ≤f

关于轴心受压构件_压杆_的稳定设计方法

! $ ."/
(?)
《钢结构设计规范 IE+!J # HH》给出了对应不同钢种、不同截面类别的九个 ! + " 关系表，而对应大、中、小柔度压杆的极限承载力计算公式也不同，因此当钢种和截面类别一定〔文〔、均时，对不同柔度的压杆， ! 与 " 的关系必然不同。 &〕 $〕未区分截面类别直接给出了 "* 钢大柔度杆的 ! + " 关系，不知公式由哪张表的数据拟合而成；文〔 H〕给出了低碳钢对应
准，因此可按文〔的建议，在大柔度和中柔度的分界处附近 $〕取值，如 "* / *"- ) !"#$ 钢 + ，若试算结果 ""0 "* 1 则 " 精确值应位于 ) "*，若 "" 2 "*，则位于 ) "" ， "" + 内； "* + 内。继取 ! 值实为一维优化问题，可取算术平均 ) "# ) 均 ) "# )
为反映初始缺陷的系数，根据截面类别和柔度大小取值。 ( * ) 式看起来并不复杂，但代入稳定性条件也不易得出确而 ( $ ) 式就更复杂了。因此要导出直接设计定 & 的简单公式，
H〕公式，只能假设简单的函数关系，如单项幂级数〔：
!
直接法
! #% 压杆稳定设计实际上就是要同时满足 $ #、 "$ !" &
试算次数 * "
表*
"* *"*#H *##
算例 * 计算结果
%* - .." + =*#7 *-=# 9H"7 H*88 9",7 ,*"$ 选型钢号 8$ G 8 9- G 8 =$ G 8 "" *8* *"8 *#,

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ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ；３．ＣａｐｉｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎＡｒｃｈｉｔｅｃｔｓ＆ＥｎｇｉｎｅｅｒｓＬｔｄ。Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７１，Ｃｈｉｎａ）ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｅｏｖｅｒａｌ１ｂｕｃｋｌｉｎｇｏｆｓｔｅｅｌａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｍｅｍｂｅｒｓｗｉｌ１ｉｎｔｅｒａｃｔｗｉｔｈｔｈｅ１ｏｃａ１ｂｕｃｋｌｉｎｇｏｆｓｔｅｅｌｐｌａｔｅｓｗｈｅｎｔｈｅｐｌａｔｅｓｌｅｎｄｅｒｎｅｓｓｉｓｈｉｇｈ．Ｉｔｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆｓｅｖｅｒａ１ｄｅｓｉｇｎｃｏｄｅｓｏｎｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｏｆ１ｏｃａ１ａｎｄｏｖｅｒａｌｌｂｕｃｋｌｉｎｇｏｆｓｔｅｅｌａｘｉａ１ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｍｅｍｂｅｒｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅＣｈｉｎｅｓｅｃｏｄｅＧＢ５００１７ —
２００３，ｔｈｅＡｍｅｒｉｃａｎｃｏｄｅＡＮＳＩ／ＡＩＳＣ３６０ — １０，ｔｈｅＥｕｒｏｐｅａｎｃｏｄｅＥｕｒｏｃｏｄｅ３，ａｎｄｔｈｅＢｒｉｔｉｓｈｃｏｄｅＢＳ５９５０－１
ＡＭｏＮＧＣＨＩＮＥＳＥＡＮＤＦｏＲＥＩＧＮＤＥＳＩＧＮＣｏＤＥＳ
ＪｉａｎｇＸｕｅｙｉ ’ 。ＺｈｏｕＷｅｎｊｉｎｇ。ＳｈｉＧａｎｇ。ＳｕｎＹａｘｉｎ ’ 。
姜学宜，等：各国规范轴心受压构件相关稳定设计方法对比分析
各国规范轴心受压构件相关稳定设计方法对比分析＊
姜学宜。周文静施
清华大学土木工程系，北京
刚孙雅欣。
１０００７１）
（１．中冶京诚工程技术有限公司，北京１００１７６；２．土木工程安全与耐久教育部重点试验室，
局部屈曲的影响，欧洲和英国钢结构设计规范均采用有效截面面积考虑板件的局部屈曲，并对构件长细比进行一
定程度的折减。我国钢结构设计规范对于轴心受压构件相关稳定的设计方法仍需进一步研究和完善。关键词：钢结构；轴心受压；相关稳定；设计方法；规范对比
１０００８４；３．北京京诚华宇建筑设计研究院有限公司，北京
摘要：钢结构轴心受压构件在板件宽厚比超过一定范围时会发生整体局部相关失稳。介绍美国、欧洲、中国和英
国４种钢结构设计规范中关于轴心受压构件相关稳定的设计方法，并以焊接工字型截面轴心受压构件为例对各种规范的设计方法进行对比分析。美国钢结构设计规范通过引入屈曲折减系数Ｑ对强度进行折减的方法考虑板件
（１．ＣａｐｉｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎＬｔｄ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７３，Ｃｈｉｎａ；
２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳａｆｅｔｙａｎｄＤｕｒａｂｉｌｉｔｙｏｆＣｈｉｎａＥｄｕｃａｔｉｏｎＭｉｎｉｓｔｒｙ，