轴心受力钢构件的可靠性比较分析
轴心受力构件
第4章 轴心受力构件4.1 概述轴心受力构件广泛地应用于钢结构承重构件中，如钢屋架、网架、网壳、塔架等杆系结构的杆件，平台结构的支柱等。
这类构件，在节点处往往做成铰接连接，节点的转动刚度在确定杆件计算长度时予以适当考虑，一般只承受节点荷载。
根据杆件承受的轴心力的性质可分为轴心受拉构件和轴心受压构件。
一些非承重构件，如支撑、缀条等，也常常由轴心受力构件组成。
轴心受力构件的截面形式有三种：第一种是热轧型钢截面，如图4-1(a )中的工字钢、H 型钢、槽钢、角钢、T 型钢、圆钢、圆管、方管等；第二种是冷弯薄壁型钢截面，如图4-1(b )中冷弯角钢、槽钢和冷弯方管等；第三种是用型钢和钢板或钢板和钢板连接而成的组合截面，如图4-1(c )所示的实腹式组合截面和图4-1(d ) 所示的格构式组合截面。
轴心受力构件的截面必须满足强度、刚度要求，且制作简单、便于连接、施工方便。
因此，一般要求截面宽大而壁厚较薄，能提供较大的刚度，尤其对于轴心受压构件，承载力一般由整体稳定控制，宽大的截面因稳定性能好从而用料经济，但此时应注意板件的局部屈曲问题，板件的局部屈曲势必影响构件的承载力。
4.2 轴心受力构件的强度轴心受力构件的强度计算是以构件的净截面达到屈服应力为限ynf A N ==σ根据概率极限状态设计法，N 取设计值（标准值乘以荷载分项系数），yf 也去设计值（除以抗力分项系数087.1=Rγ）即f，钢材设计强度见附表1.1，P313。
表达式为fA N n≤ （4.1）nA 为轴心受力构件的净截面面积。
在螺栓连接轴心受力构件中，需要特别注意。
4.3 轴心受力构件的刚度为满足正常使用要求，受拉构件（包括轴心受拉、拉弯构件）、受压构件（轴心受压构件、压弯构件）不宜过分细长，否则刚度过小，制作、运输、安装过程中易弯曲（P118列出四种不利影响）。
受拉和受压构件的刚度通过长细比λ控制][),max(max λλλλ≤=y x （4.4） 式中x x x i l /0=λ，yy y i l /0=λ；][λ为容许长细比，见表4.1，4.2。
轴心受压钢构件受力性能及设计研究
顾启伟 ＧｕＱｉ ｉ ｗｅ
（ 中船 九 院工程 有 限公司 ， 上海 ２０ ０ ） ０ ００
Ｃ ｉａＳ ｉｂ ｉ ｉｇＮｏ９Ｉｓ ｔｔ ｎ ｉｅ ｒ ｇＣ ．Ｌｄ，ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ０ ０， ｈｎ ） ｈｎ ｈｐ ｕｌ ｎ ， ． ｎｔｕｅＥ ｇｎ ｅ ｎ ｏ，ｔ．Ｓ ａ ｇ ａ ２ ０ ０ Ｃ ｉａ ｄ ｉ ｉ
ａ ａｙ ｉ，ｄｓ ｕ ｓｏ ｎ ｏ ｎ ｌｓｓ ｉｃ ｓｉｎ ａ ｄ ｃ ｍｐａ ｓｎ ｏ ｖ ｒｅ ｓ ｘ ｅ ｍｅ ｔ ｅ ｕ ｔ．Ｉ ｐ ｏ ｅ ｈ ｔｔｅ ｍｏ ｅ ｓｃ ｒｅ ｔ ｈｒｕ ｈ ｔ ｅ ｕｔｃ ｍｐ ｒｓ ｎ ｏ Ｓ ＥＮ１ ９ ｉ ｒ ｏ ｆｏ ｅｓ ａ ｅ ｐ ｒ ｎ ａ ｒ ｓ ｌ ｉ ｌ ｔ ｒｖ ｄ ｔａ ｈ ｄ ｌｉ ｏｒ ｃ．Ｔ ｏ ｇ ｈｅｒ ｓ ｌ ｏ ａ ｏ ｆＡＩ Ｃ， ｉ ９３
Ｖａｕ ｎ ｉ ｅ ｒ ｇ ｌ ｅ Ｅ ｇｎ ｅ ｉ ｎ
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１７ ・ ５
轴心受压钢构件 受力性 能及设计研究
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｓ ｎ ａ ｄ Ｍ ｅ ｈ ｎ ｃ ｌ ｈ ｖ ｏ ｒ ｏ ｔ ｅ ｌ ｍ ｎ ｕ ｄ ｒ Ａｘ ａ ｍ ｐ ｅ ｓｏ ｔ ｄ ｎ Ｄｅ ｉ ｎ ｃ ａ ｉａ ｇ Ｂｅ ａ ｉ ｕ ｆＳ ｅ ｌ Ｃｏ ｕ ｎ ｅ ｉ ｌＣｏ ｒ ｓｉｎ
中图分类号 ：Ｈ１ Ｔ ２
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：０ ６ ４ ｌ （０ ０）６ ０ ５ — ３ １０ — ３ １２ １ ３ — １７ ０
钢结构轴心受力构件
钢结构轴心受力构件在钢结构的世界里，轴心受力构件是其中一类至关重要的组成部分。
它们在建筑结构、桥梁工程以及各类工业设施中都扮演着不可或缺的角色。
那么，什么是钢结构轴心受力构件呢？简单来说，就是在承受外力作用时，构件的截面形心与外力的作用线重合，从而使构件沿着其轴线方向承受拉力或压力的钢结构部件。
钢结构轴心受力构件主要包括轴心受拉构件和轴心受压构件两种类型。
先来说说轴心受拉构件。
这类构件在实际应用中非常常见，比如钢结构中的吊车梁、屋架中的下弦杆等。
当构件受到拉力作用时，其内部的应力分布相对均匀，主要承受拉应力。
在设计轴心受拉构件时，我们需要重点考虑的是材料的抗拉强度。
因为一旦拉力超过了材料的抗拉极限，构件就会发生破坏。
为了保证轴心受拉构件的可靠性和安全性，我们在选材上要格外谨慎。
一般会选择高强度的钢材，以充分发挥其抗拉性能。
同时，在连接节点的设计上也不能马虎，要确保连接牢固，避免出现松动或断裂的情况。
接下来谈谈轴心受压构件。
轴心受压构件在钢结构中也有着广泛的应用，例如柱子、桁架中的受压弦杆等。
与轴心受拉构件不同，轴心受压构件的受力情况要复杂得多。
当受到压力作用时，构件可能会发生整体失稳或者局部失稳的现象。
整体失稳是指整个构件突然发生弯曲变形，失去承载能力。
而局部失稳则是指构件的某个局部区域出现了屈曲现象。
为了防止这些失稳情况的发生，我们在设计轴心受压构件时，需要考虑很多因素。
首先，要合理选择构件的截面形状和尺寸。
常见的截面形状有圆形、方形、矩形等。
对于较大的压力，通常会选择回转半径较大的截面形状，以提高构件的稳定性。
其次，要控制构件的长细比。
长细比是指构件的计算长度与截面回转半径的比值。
长细比越大，构件越容易失稳。
因此，在设计时要通过合理的布置和支撑，减小构件的计算长度，从而降低长细比。
此外，还需要考虑材料的抗压强度和屈服强度。
在实际工程中，为了提高轴心受压构件的稳定性，常常会采用一些加强措施，比如设置纵向加劲肋、横向加劲肋等。
轴心受力构件
轴心受力构件设计轴心受拉构件时需进行强度和刚度的验算，设计轴心受压构件时需进行强度、整体稳定、局部稳定和刚度的验算。
一、轴心受力构件的强度和刚度1．轴心受力构件的强度计算轴心受力构件的强度是以截面的平均应力达到钢材的屈服点为承载力极限状态f A N n ≤=σ (1) 式中 N ——构件的轴心拉力或压力设计值；n A ——构件的净截面面积；f ——钢材的抗拉强度设计值。
采用高强度螺栓摩擦型连接的构件，验算最外列螺栓处危险截面的强度时，按下式计算：f A N n≤='σ (2) 'N =)5.01(1n n N - (3)式中 n ——连接一侧的高强度螺栓总数；1n ——计算截面(最外列螺栓处)上的高强度螺栓数；0.5——孔前传力系数。
采用高强度螺栓摩擦型连接的拉杆，除按式(2)验算净截面强度外，还应按下式验算毛截面强度f A N ≤=σ (4)2．轴心受力构件的刚度计算轴心受力构件的刚度是以限制其长细比保证][λλ≤ (5) 式中 λ——构件的最大长细比；[λ]——构件的容许长细比。
二、 轴心受压构件的整体稳定1．理想轴心受压构件的屈曲形式理想轴心受压构件可能以三种屈曲形式丧失稳定：①弯曲屈曲 双轴对称截面构件最常见的屈曲形式。
②扭转屈曲 长度较小的十字形截面构件可能发生的扭转屈曲。
③弯扭屈曲 单轴对称截面杆件绕对称轴屈曲时发生弯扭屈曲。
2．理想轴心受压构件的弯曲屈曲临界力若只考虑弯曲变形，临界力公式即为著名的欧拉临界力公式，表达式为N E =22l EI π=22λπEA (6) 3．初始缺陷对轴心受压构件承载力的影响实际工程中的构件不可避免地存在初弯曲、荷载初偏心和残余应力等初始缺陷，这些缺陷会降低轴心受压构件的稳定承载力。
1）残余应力的影响当轴心受压构件截面的平均应力p f >σ时，杆件截面内将出现部分塑性区和部分弹性区。
由于截面塑性区应力不可能再增加，能够产生抵抗力矩的只是截面的弹性区，此时的临界力和临界应力应为：N cr =22l EI e π=22lEI π·I I e (7) cr σ=22λπE ·I I e (8) 式中 I e ——弹性区的截面惯性矩(或有效惯性矩)；I ——全截面的惯性矩。
轴心受压钢构件柱子曲线
轴心受压钢构件柱子曲线一、概述轴心受压钢构件柱子曲线是指在轴向受压力作用下，钢结构柱子所产生的曲线形状。
这种曲线是由柱子的变形引起的，对于了解钢构件柱子的稳定性和承载能力具有重要意义。
在建筑工程中，使用钢构件作为柱子的结构支撑元素，是非常常见的选择。
钢材具有高强度、耐久性和可塑性等特点，能够承受较大的压力。
然而，当柱子受到较大的轴向压力时，会导致柱子产生弯曲和压缩变形，从而影响其整体稳定性。
二、轴心受压力作用下的柱子变形当柱子受到轴向压力作用时，会产生三种变形形式：弯曲变形、侧向扭曲和轴向压缩变形。
这些变形会导致柱子的形状发生变化，并且可能使柱子失去原有的稳定性。
(1) 弯曲变形受压钢柱在轴向受到压力时，会由于压力的作用而发生弯曲变形。
这种变形会导致柱子产生曲线形状，曲率半径随着压力的增大而减小。
在弯曲变形过程中，柱子的顶端发生压缩，底端则会发生拉伸。
这种变形会导致柱子的稳定性下降，当达到某一临界压力时，柱子将会失去稳定性，即失稳破坏。
(2) 侧向扭曲在柱子受到轴向压力的作用下，柱子还会发生侧向扭曲。
这种变形会使柱子沿纵轴线产生扭转，表现为柱子不再处于直立状态，而呈现出弯曲。
侧向扭曲会导致柱子的弯曲刚度变小，从而降低了柱子的稳定性。
在扭曲过程中，柱子的截面形状会发生失稳和扭曲。
(3) 轴向压缩变形受压钢柱在轴向受到压力作用时，会产生轴向压缩变形。
这种变形是指柱子在压力作用下变短的现象。
轴向压缩变形是柱子变形中最直观和最常见的现象，也是最容易观察到的。
这种变形会导致柱子的截面积变小，从而增加了柱子的受力强度。
当压力作用继续增大，柱子可能会发生局部屈曲或全局屈曲。
三、柱子曲线的稳定性分析钢构件柱子的稳定性分析是指研究柱子在受到轴向压力作用下是否能够保持稳定的过程。
稳定性分析通常采用欧拉公式或弯扭耦合稳定分析等方法进行。
欧拉公式是描述柱子稳定性的基本方程之一，公式表达了柱子稳定性的临界压力和柱子几何形状参数之间的关系。
《钢结构原理》第4章轴心受力构件
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《钢结构原理》 第4章 轴心受力构件
4.4.4.2 初弯曲的影响
假设构件变形 为正弦曲线：
y0
v0
sin
x
l
v0为初始挠度
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x
l0x ix
,
y
l0 y iy
l0x，l0y —— 构件的计算长度； ix，iy —— 截面回转半径； [] —— 容许长细比。
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《钢结构原理》 第4章 轴心受力构件
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《钢结构原理》 第4章 轴心受力构件
【例题】 某钢屋架下弦采用L125×12双角钢做成，钢材为 Q235，截面无削弱，计算长度为12.2m，承受静力荷载设计值 为900kN，要求验算此拉杆的强度和刚度。
后存在加压和减压区）
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《钢结构原理》 第4章 轴心受力构件
4.4.4 影响轴心受压构件整体稳定承载力的因素
理想等直杆是不存在的，实际工程中的轴心受压 构件有很多几何缺陷和力学缺陷，其中影响稳定承载 力的主要因素有：
截面的纵向残余应力 构件的初始弯曲 荷载作用点的初偏心 构件端部的约束条件
N A
Nv0
W 1 N
NE
fy
假设 v0= l / 1000，则上式整理可得：
N A
1
1000
i
1
1 N
N
4.3轴心受力构件的整体稳定性
N cr
2k
N w N Ey
N
w
N Ey 4kN w N Ey
式中 N Ey －截面对对称轴的欧拉临界力 N w －截面扭转屈曲时的临界力
y0 k 1 i 0
2
4.3 轴心受压构件的整体稳定性
4.3.4
初始缺陷对轴心压杆稳定性的影响 Nhomakorabea4.3 轴心受压构件的整体稳定性
(2) 理想轴心压杆整体稳定临界力的确定 1) 理想轴心受压构件弯曲屈曲时的临界力 欧拉公式：
2 E 2
式中
NE
2
2 l0
E－材料弹性模量； I－截面对应方向的惯性矩； L0－对应方向的杆件计算长度。
香莱理论
2 t cr 2
4.3
轴心受压构件的整体 稳定性
4.3 轴心受压构件的整体稳定性
4.3.1
概述
在荷载作用下，钢结构的外力与内力必须保持平衡。但这种 平衡状态有持久的稳定平衡状态和极限平衡状态，当结构或构
件处于极限平衡状态时，外界轻微的挠动就会使结构或构件产
生很大的变形而丧失稳定性。失稳破坏是钢结构工程的一种重 要破坏形式。
（4）无初始应力影响。
4.3 轴心受压构件的整体稳定性
实际工程中，轴心压杆并不完全符合以上条件，且它们都存在初 始缺陷（初始应力、初偏心、初弯曲等）的影响。因此把符合以上条件 的轴心受压构件称为理想轴心受压杆件。这种构件的失稳也称为屈曲。 根据构件的变形情况，屈曲有以下三种形式： 弯曲屈曲——构件只绕一个截面主轴旋转而纵轴由直线变为曲线的一种失 稳形式。这是双轴对称截面构件最基本的屈曲形式。 扭转屈曲——失稳时，构件各截面均绕其纵轴旋转的一种失稳形式。当双 轴对称截面构件的轴力较大而构件较短时或开口薄壁杆件，可能发生此 种失稳屈曲。 弯扭屈曲——构件发生弯曲变形的同时伴随着截面的扭转。这是单轴对称 截面构件或无对称轴截面构件失稳的基本形式。
轴心受压构件的稳定系数(纵向弯曲系数)
轴心受压构件的稳定系数，即纵向弯曲系数，在结构设计和分析中扮演着非常重要的角色。
它是用来描述构件在受压状态下的稳定性能，并在设计中扮演着至关重要的作用。
在本篇文章中，我将从深度和广度两方面对轴心受压构件的稳定系数进行全面评估，并据此撰写一篇有价值的文章。
让我们来了解一下轴心受压构件的基本概念。
轴心受压构件是指在受压状态下轴心受力的构件，例如混凝土柱、钢柱等。
在设计和分析中，我们需要考虑构件在受压状态下的稳定性能，以确保结构的安全可靠。
而轴心受压构件的稳定系数，即纵向弯曲系数，就是用来描述构件在受压状态下的稳定性能的重要参数之一。
在实际的设计和分析中，我们需要根据构件的几何形状、材料性质、受力条件等因素来计算轴心受压构件的稳定系数。
稳定系数的大小直接影响着构件在受压状态下的稳定性能，因此在设计中需要进行综合考虑并进行合理设计。
在计算稳定系数时，我们需要考虑构件的截面形状、长细比、材料的本构关系等因素。
在满足构件受压强度的前提下，稳定系数的大小应该尽可能大，以确保构件在受压状态下的稳定性能。
我们需要通过合理的截面设计、优化材料选用等方式来提高稳定系数，以满足结构的设计要求。
除了计算稳定系数外，我们还需要对轴心受压构件在受力状态下的稳定性进行全面的评估。
在实际的设计和分析中，我们需要考虑构件在受压状态下的整体稳定性、局部稳定性以及稳定性的失效模式等因素，以确保结构的安全可靠。
轴心受压构件的稳定系数在结构设计和分析中扮演着非常重要的角色。
在设计过程中，我们需要综合考虑构件的几何形状、材料性质、受力条件等因素，通过合理的计算和优化设计来提高稳定系数，以确保构件在受压状态下的稳定性能。
我们还需要对构件在受力状态下的整体稳定性、局部稳定性等进行全面的评估，以保证结构的安全可靠。
希望通过本篇文章的阐述，能够帮助你更深入地理解轴心受压构件的稳定系数这一重要概念。
个人观点和理解方面，在实际的工程实践中，轴心受压构件的稳定系数的计算和优化设计是非常复杂的，需要全面考虑构件的各项参数。
钢构件稳定性问题分析与设计建议
钢构件稳定性问题分析与设计建议摘要：本文针对钢结构稳定问题及设计人员应掌握的相关基本概念进行了较为深入的剖析，并对避免各失稳问题提出了有效措施，可供相关工程设计人员参考和借鉴。
关键词：钢结构构件;稳定性；失稳现象;节点设计Abstract: This article in view of the steel structure stability problems and design personnel should master the basic concept of the relevant for a more in-depth studiy, and to avoid the instability problems, advances some effective measures, for relevant engineering design personnel for reference.Key Words: steel structure component; Stability; Instability phenomena; Node design近年来，国内外由于在钢结构工程设计时对钢结构稳定问题重视不够，引发的工程事故已不鲜见，图（1）为国内某钢屋盖，因受压上弦杆平面外的支撑布置不足，出现了因平面外失稳而导致的破坏。
影响最大的就是1907年加拿大魁北克一座大桥在施工中发生破坏事故，9000ｔ钢结构全部坠入河中，桥上施工的人员中有75人遇难。
其破坏是由于悬臂的受压下弦失稳造成的。
ａ－屋盖破坏情况ｂ－有屋盖支撑时的屋架上弦平面外计算长度；ｃ－无屋盖支撑时的屋架上弦平面外计算长度注：为上弦杆在屋架平面外的计算长度；为上弦杆的扭转计算长度。
图1某钢结构屋盖的破坏情况［1］设计者的经验不足或对结构及构件的稳定性把握不准，是造成此类事故的根本原因。
1 轴心受压稳定问题1.1轴心受压构件的整体稳定性的基本认识根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定，钢构件的设计必须满足强度、刚度和稳定性要求。
钢柱结构的稳定性分析
钢柱结构的稳定性分析在钢构件的设计中，轴心受力构件和拉弯、压弯构件是重要的两种类型。
其中，轴心受拉构件和拉弯构件只需验算其强度和刚度；而轴心受压构件和压弯构件除验算其强度和刚度外，还需验算其稳定性。
局部稳定一般利用掌握板件的宽厚比保证，而整体稳定的计算状况比较多，是重点也是难点。
笔者对整体稳定的验算状况整理如下：关于长细比关于钢柱的整体稳定验算，首要问题是计算其长细比。
对于长细比的把握，主要从以下三方面入手：容许长细比：受压可参考钢标7.4.6条、受拉可参考钢标7.4.7条。
长细比计算：实腹式双轴对称截面长细比和单轴对称截面换算长细比可参考钢标7.2.2条、格构式绕实轴的长细比和绕虚轴的换算长细比可参考钢标7.2.3条。
计算长度：桁架和塔架杆件可参考钢标7.4.1~7.4.5条、框架柱可参考钢标8.3.1~8.3.5条。
轴心受压构件轴心受压构件的设计一般使两个方向具有等稳定性，当两个方向的长细比相差较大时，可在较大长细比方向设置侧向支撑。
一般需验算两个主轴方向的稳定性。
实腹式：绕强轴和绕弱轴，计算两个方向的稳定系数，采纳较小的稳定系数。
格构式：绕实轴和绕虚轴，计算两个方向的稳定系数，采纳较小的稳定系数。
对于格构式构件，为了保证分肢的稳定性，尚应掌握分肢长细比，可参考钢标7.2.4~7.2.6条。
压弯构件压弯构件的验算状况是最多的，可从四个方面把握：分别是实腹式、格构式，单向受弯、双向受弯，绕实轴、绕虚轴（或绕强轴、绕弱轴），平面内、平面外。
无论哪种状况，均需验算平面内稳定和平面外稳定，所以依据前三个方面的排列共8种状况。
实腹式构件单向受弯，无论绕强轴或是绕弱轴，计算状况是一样的，只需替换相应方向的参数即可，可削减一种情。
实腹式构件和格构式构件双向受弯时，两个方向都有弯矩，不再区分绕哪个方向，可削减两种状况。
所以，8种状况削减为5种，分别如下：实腹式单向压弯（一般绕强轴）构件平面内、平面外稳定性。
关于轴心受力等边单角钢构件的计算
关于轴心受力等边单角钢构件的计算本文主要梳理和讨论轴心受力等边单角钢构件强度和稳定性的相关计算内容。
特殊说明除外，本文所述角钢系指等边单角钢。
1、强度单角钢构件轴心受力时强度计算采用《钢结构设计标准GB50017-2017》的相关内容，以下简称17版钢标：公式（7.1.1-2）是考虑杆件端部用螺栓或者铆钉连接的拉杆，因孔洞削弱，强度应该按照净截面核算。
一般而言拉断的后果比屈服严重的多，出于安全考虑，抗力分项系数取值为0.7。
考虑到单角钢构件在节点处一般为非全部直接传力，此时需要按照17版钢标条文7.1.3中的内容对危险截面的面积进行折减，例如单边连接的单角钢的折减系数为0.85。
基于此条文，需要按照下列公式计算单边连接单角钢在截面连接处的强度，注意当采用螺栓连接时，A需要改为A n。
显然，杆件与连接板相交的位置，如果端部同时焊上端焊缝，形成三面围焊。
传力情况将大有改善，这正是通常最应该采用的方案。
对于构件本身来说，当以一个肢连接于节点板上时，本质上属于拉弯或者压弯构件。
17版钢标提出了近似按照轴心受力构件的处理方法，即17版钢标7.6.1条第1款。
当构件的端部截面既属于7.1.3条描述的非直接传力的情况，又属于7.6.1-1条描述的单边连接的情况时，笔者认为处于安全考虑，建议这两条条文中的折减系数都需要考虑。
可采用如下计算公式：如果板件宽厚比超过规范限值，当可考虑板件的屈曲后强度时，单角钢的强度需要按照17版钢标公式7.3.3-1进行计算。
当构件的受力状态属于7.1.3、7.6.1-1、7.3.3条描述的综合状态时，笔者认为需要按照公式7.3.3-1进行计算，同时需要对公式中的A n e和ƒ进行折减。
总之，对于单角钢轴心受力构件的强度计算，需要根据构件的具体受力情况、构件的连接方式等内容，针对性的选择不同的公式和验算内容进行计算。
2、局部稳定性17版钢标7.3.1条规定等边角钢轴心受压构件的肢件宽厚比如下：按照规范的表述，当角钢的肢件宽厚比超过7.3.1条规定的限值，但是未超过7.3.2条所述乘以放大系数后规定的限值，仍可认为宽厚比满足要求，无需采用考虑板件屈曲后强度的计算方法。
轴心受压钢构件板件宽厚比限值的分析
轴心受压钢构件板件宽厚比限值的分析段熙宾【摘要】随着单层钢结构厂房在铁路生产房屋中的广泛应用,多数钢结构厂房柱应力水平低的现象越来越突出,造成单层钢结构厂房结构设计的经济性较差.其原因是现行《钢结构设计规范》(GB50017—2005)中受压钢构件板件的宽厚比限值与其应力水平无关,按此设计的厂房柱截面多偏大而过于保守.对轴心受压钢构件板件宽厚比限值的推导过程加以重新审视,引入应力相关折减系数,按照修正的等稳定性原则,统一分析轴心受压构件的板件宽厚比限值,并通过数据拟合,提出更加合理实用的限值公式.新的限值公式与板件的应力水平相关,与理论计算结果吻合较好.%With the extensive use of steel structure in railway single-story factory buildings, low stress level of factory building columns is getting more prominent and results in poor economy of the structural design . This is due to the non-correlation of the width-thickness limiting ratio of plate elements stipulated in the current Specifications for Steel Structure Design with its stress level, which leads to excessive column section and too conservativeness. Thus, the derivation process of the width-thickness limiting ratio of plate elements in axially compressed steel members is reviewed and unified by introducing reduction factor and following the principle of corrected equal stability. Then more reasonable and practical limit formula is proposed by means of data fitting. This new limit formula is correlated to the stress of the plate and in good agreement with theoretical calculation results.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2017(061)006【总页数】4页(P147-149,153)【关键词】钢构件;轴压构件;整体稳定;局部稳定;宽厚比;应力相关;折减系数【作者】段熙宾【作者单位】中铁第一勘察设计院集团有限公司,西安 710043;轨道交通工程信息化国家重点实验室(铁一院),西安 710043【正文语种】中文【中图分类】TU311.2在一般的钢压杆中,通常采用限制板件宽厚比的方法,使板件的局部失稳临界应力不小于构件的整体稳定临界应力或材料的屈服强度,来确保构件的局部稳定[1-3]。
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２０ 的设计方法采用 Ｊ ０１ Ｃ法计算 了其在不 同荷 载组合条件 下的可 靠指标 ｐ， 并用 ＭＡ ＬＢ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 Ｇ ５ ０ ７ ２ ０ 中规定的 Ｉ 结构和 Ｉ级结 Ｂ ０ １－ ０ ３ 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 Ｊ Ｃ法分别计算 中美钢结构规范 中的 Ｑ２ ５和 Ｑ３ ５的钢结构轴 心受压构件可 ３ ４ 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 Ｇ ５ ０ ９ ２ ０ 建筑结构荷 载规 范》中办 Ｂ ０ ０ — ｏ １《
国规范 Ｌ Ｄ一２ ０ 中轴 心爱压构件的可靠指 ＲＦ ０ｌ
标 。按 下式计 算中美 规范 可靠指标 的差 值百
分 比。
Ｑ ： ［ ｌ０ ０ｑ
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ｌｏ ｏ％
（） １ （） ２
Ｄ＾： 盟 二
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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 Ｉ Ｉ 、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 Ｉ Ｉ 我 、Ｉ 级结
工 业 技 术
轴 心受 力钢构件 的可靠性 比较分析 ①
聂志华 罗文海
（ 南昌工程学 院土木工程 系 江西南 昌 ３０ ９ ） ３ ０ ９
摘 要： 针对 目 工程界存 在的中美钢结构规苑 差异 ， 目规 范无法走 出商门的现状 ， 前 我 对我国 《 钢结构设计规范》Ｇ ５ ０ ０ Ｂ ０ Ｉ —２ ３和美 ７ ０ 国《 钢蛄构建 筑物荷蓑爰抗 力摹数设计规 范》 ＬＲＦ Ｄ一２ ０１中轴心 受压 构件 ， 用可 靠度理论对 两者的可靠度进 行 了比较 ， 出一些关 ０ 利 得 于中美钢结构设计规 范轴 心受压构件可 幸度设 置水平的结论 。 关键词 ： 钢蛄构 受压构件 设 计规范 可靠度 中图分类号 ： Ｇ ４ Ｔ １２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ６ ２ ３ ９ （ ０ ８ １ （ 一 ０ ６ ０ １ ７ － ７ １ ２ ０ ） １ｃ ０ ５ — ｌ ） 在 全球一体化进程 日益明显的现代社会 ， 我 国工程人员有必要认识和 熟悉欧美规范 ， 同 时 不断 完善我 国的结构设计标 准 ， 终让国际 最 市 场了解并接纳我 国的标 准。有鉴 于此 ， 本文 选用我 国的 《 钢结 构设计规 范》ＧＢ ０ １ — ５０７ ２ ０ 和美 国 Ⅸ ０３ 钢结构建筑物 荷载及抗 力系数 设计规 范》Ｌ Ｆ － ０ １ 对两本规 范中轴心 Ｒ Ｄ ２０ ， 受压构件 的可靠 度进 行了比较分析 ， 并从 中得
公楼及住宅楼面 活载标准值 ， 为 ２ 取 ＫＮ／ｍｚ 。 荷 载效应 计算值 Ｓ由荷载标 准值 、和 。 荷 载 系 数 计算 而 得 。
２可靠度比较分析
分别对 Ｑ２ ５钢和 Ｑ３ ５钢制成的无孔轴 ３ ４ 心受压构件 ， 按照 ＧＢ ０ １ －２ ０ ５ ０ ７ ０ ３和 Ｌ Ｄ－ ＲＦ
图３ ２ ５ ０ ３ 无孔轴压构件可靠指标 差值 比
参考文献
【】 Ｂ ０ １ ０ ３ 钢结 构设计规 范【 ． ｌ Ｇ ５０７ ２０ ， ｓ 北京 ： 】 中国计 划出版社 ， ０ ３ ２０ ． 【】Ｌｏ ｄ ｎｄ Ｒｅ ｉｔｎ ｅ ａ ｔ ｒ Ｄｅｉ ｎ ２ ａ ｓ ａ ｓｓａ ｃ Ｆ ｃｏ ｓｇ
图 ２ Ｑ ４ 无孔轴心受压构件可靠指标 ３５
构可靠 指标 均会 小于 美国规 范规 定的结 构可 靠指标 ， 可能是 因为美 国规范活载 分项系数 这 较 大 ， 着活载 与恒载 比值 的增大 ， 随 活载在 荷 载 中所 占比值 增大 ， 可靠 指标 增大较 快 故
（ ） 同条件下 的轴 心受压构件 ， ４ ２相 Ｑ３ ５钢 的 临 界 荷载 比与 可 靠 指 标 最 大 差 值 均 大 干 Ｑ ３ 钢， ２ ５ 这可 能是 由于 Ｑ ４ 钢的抗 力分 项系 ３５ 数大于 Ｑ２ ５钢 ；我国规范规 定的 Ｉ ３ 级结构临 界 荷载 比与 可靠指 标最大 差值 均大于 Ｉ 级结 Ｉ 构， 这可 能是 由于我 国规 范针对 Ｉ 结构与 Ｉ 级 Ｉ 级结构 ， 引入了结构 重要性系数 ， Ｉ 且 级结构重 要 性系数 大 于 Ｉ 级结 构 。 Ｉ
Ｓｐｅ ｆｃａ ｉ ｆ Ｓｔ ｕｃ ｕｒ ｌ Ｓ ｅ ｌ ｃｉｉ ｔ Ｏｎ ｏｒ ｒ ｔ ａ ｔ ｅ
Ｂｕ ｄ ｇ ［１Ａｍｅｉａ ｎ ｔｔｔ ｆｓｅ ｌ ｎ． ｓ ． ｍ Ｓ ｒｃ ｎ ｉｓｉ ｅ ｏ ｔｅ ｕ
ｃ ｎｓｒ ｃ ｉ ｎ，ｎｃ． Ｃｈｉ ａ ｏ ｔ ｕ ｔｏ ｉ ｃ ｇｏ， ００１ ２ ．
图４ ３５ Ｑ ４ 无孔轴压构件可靠指标 差值比
【 ３ 】吴世伟 ． 构可 靠度分析【 ． 结 Ｍ】北京 ： 民交 人 通出版社 ， ９ ０． ｌ９
①基金项 目： 昌工程学院青年 基金项 目（０ ６ ０６ 。 南 ２ ０ ＫＪ ０ ）
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