鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊

1、SAP2000鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊（中文資料）2003年4月目錄第一章 緒論1.1概述1.2本書的組織第二章 設(shè)計(jì)方法2.1設(shè)計(jì)荷載組合2.2設(shè)計(jì)和校核位置2.3 P-效應(yīng)2.4單元無支撐長度2.5有效長度系數(shù)2.6 可選的單位制第三章 AISD-ASD89規(guī)范3.1設(shè)計(jì)荷載組合3.2截面分類3.3應(yīng)力計(jì)算容許應(yīng)力計(jì)算受拉容許應(yīng)力受壓容許應(yīng)力受彎屈曲彎扭屈曲受彎容許應(yīng)力I型截面槽型截面T型和雙角鋼截面箱型截面和矩形管截面扁鋼單角鋼一般截面容許剪切應(yīng)力3.4應(yīng)力比計(jì)算軸向和受彎應(yīng)力剪切應(yīng)力第四章 AISC-LRFD93規(guī)范4.1設(shè)計(jì)荷載組合4.2截面分類4.3計(jì)算荷載系數(shù)4.4名義強(qiáng)度計(jì)算受壓抗力受彎

2、屈曲彎扭屈曲扭轉(zhuǎn)和彎扭屈曲受拉抗力受彎抗力屈服側(cè)向扭轉(zhuǎn)屈曲翼緣局部屈曲腹板局部屈曲受剪抗力4.5應(yīng)力比計(jì)算軸向和受彎應(yīng)力剪切應(yīng)力第一章緒論1.1概述SAP2000功能強(qiáng)大，完全整合了鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)建模和設(shè)計(jì)。程序提供了一體化集成的結(jié)構(gòu)模型建立、修改、分析、設(shè)計(jì)用戶界面。程序不僅可以設(shè)置初始構(gòu)件尺寸，還能在同樣的界面下對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。在程序提供的交互環(huán)境下，用戶能查看結(jié)構(gòu)的受力狀況，對(duì)設(shè)計(jì)作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，比如修改單元屬性及重新驗(yàn)算結(jié)果而無須重新啟動(dòng)結(jié)構(gòu)分析。只要在單元上點(diǎn)擊鼠標(biāo)就可以查看到詳細(xì)的設(shè)計(jì)信息。圖形和表格形式的結(jié)果的在屏幕輸出的同時(shí)可隨即打印輸出。程序廣泛支持最新的國內(nèi)外設(shè)計(jì)規(guī)范，用來

3、進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件自動(dòng)設(shè)計(jì)和校核。當(dāng)前版本支持以下鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范：l U.S.AISC/ASD(1989),l U.S.AISC/LRFD(1994),l U.S.AASHTO LRFD(1997),l Canadian CAN/CSA-S16.1-94(1994),l British BS 5950(1990), andl Eurocode 3 (ENV 1993-1-1).設(shè)計(jì)基于用戶指定的荷載組合，但是，程序提供了所支持的各種規(guī)范所對(duì)應(yīng)的缺省的荷載組合。如果用戶認(rèn)為設(shè)計(jì)可以采用缺省的荷載組合，就不需要在另行定義。設(shè)計(jì)過程中，程序從一組用戶定義的截面中選擇滿足強(qiáng)度條件下重量最輕的截

4、面作為構(gòu)件設(shè)計(jì)結(jié)果?？梢詾椴煌膯卧M指定不同的可選截面，同樣單元也可以成組的設(shè)置成同樣的截面。設(shè)計(jì)校核過程中，程序計(jì)算構(gòu)件受軸向力、雙向彎矩、和剪力作用下的承載能力比（荷載作用/構(gòu)件抗力）。承載能力比采用按照極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，由單元應(yīng)力、設(shè)計(jì)容許應(yīng)力、荷載系數(shù)以及抗力等系數(shù)得到。設(shè)計(jì)校核是在程序缺省或用戶指定的荷載工況組合的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，承載能力比的最大，最小的值用來進(jìn)行構(gòu)件截面的優(yōu)化設(shè)計(jì)。程序自動(dòng)計(jì)算構(gòu)件受軸向力、雙向彎矩、和剪力作用下的容許應(yīng)力。計(jì)算框架柱有效長度系數(shù)的繁重的工作也由程序自動(dòng)完成。結(jié)果的輸出簡潔明了。輸出的信息能夠讓設(shè)計(jì)人員在應(yīng)力超限時(shí)作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。程序提供的設(shè)計(jì)信息的備

5、份同樣提供了結(jié)果驗(yàn)證。抗震設(shè)計(jì)所特別提出的要求沒有包括在SAP2000當(dāng)前的版本中。國際標(biāo)準(zhǔn)單位制SI，MKS單位制以及英制單位都可以選用。1.2本書的組織第二章講述了SAP2000進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方方面面以及一些SAP2000鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的專用術(shù)語。接下來的章節(jié)詳細(xì)的介紹了SAP2000所支持的規(guī)范的應(yīng)用。各章都描述所考慮的設(shè)計(jì)荷載組合，如何計(jì)算構(gòu)件受軸向力、雙向彎矩、和剪力作用下的容許應(yīng)力和抗力以及如何計(jì)算承載能力比。其它內(nèi)容如下：l 第三章介紹了AISC ASD （1989） 規(guī)范l 第四章介紹了AISC LRFD （1994） 規(guī)范最后介紹了SAP2000鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的圖形和表格輸

6、出。第二章 設(shè)計(jì)方法本章介紹了SAP2000采用的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核的過程。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核的過程以下列規(guī)范的應(yīng)用為依據(jù)：l 美國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)的“建筑鋼結(jié)構(gòu)容許應(yīng)力設(shè)計(jì)和塑性設(shè)計(jì)規(guī)范”AISC-ASD(AISC 1989)l 美國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)的“建筑鋼結(jié)構(gòu)荷載與抗力設(shè)計(jì)規(guī)范”AISC-LRFD（AISC 1994）SAP2000采用的這些規(guī)范的詳細(xì)的計(jì)算方法將在以下章節(jié)介紹，本章介紹所有規(guī)范一些常規(guī)的背景知識(shí)。假定讀者有過一般鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的工程背景，并且至少熟悉上面提到的一種規(guī)范。2.1荷載組合設(shè)計(jì)荷載組合用于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和校核。荷載系數(shù)用于區(qū)別所采用的不同規(guī)范的系數(shù)值，荷載組合系數(shù)用于得到設(shè)計(jì)荷載

7、組合下放大的軸力、彎矩和剪力值。對(duì)于所組合的多種荷載，包括響應(yīng)譜分析、時(shí)程分析、移動(dòng)荷載，以及多種組合方式，如包絡(luò)、平方和開方或者絕對(duì)值，各種參與組合的荷載之間的相互作用的影響被忽略了，程序自動(dòng)使用最大最小排列的方法計(jì)算多個(gè)子組合。對(duì)于響應(yīng)譜分析，程序認(rèn)為最小為負(fù)值中的最大值為最小值，所以不需要使用負(fù)數(shù)對(duì)響應(yīng)譜分析單獨(dú)進(jìn)行組合。對(duì)于設(shè)計(jì)組合只包括單個(gè)的時(shí)程分析或者移動(dòng)荷載的情況使用其它的方法，程序能實(shí)現(xiàn)整個(gè)時(shí)程分析中每一時(shí)間步的子組合，同時(shí)也能在移動(dòng)荷載的情況下使用最大最小的方法進(jìn)行子組合，但是這樣忽略了荷載之間的相互作用的影響。對(duì)于通常的荷載組合，如靜力荷載、活荷載、風(fēng)荷載和地震荷載，或者地

8、震荷載的響應(yīng)譜，程序提供了所支持的各種規(guī)范對(duì)應(yīng)的默認(rèn)的荷載組合。這些組合在后面的章節(jié)中介紹。對(duì)于其它荷載情況，包括移動(dòng)荷載，時(shí)程分析，屋頂單獨(dú)考慮的活荷載，雪荷載等，用戶必須根據(jù)設(shè)計(jì)需要自定義荷載組合。缺省的荷載組合對(duì)于所有定義為恒載(dead load)的靜力荷載（static load cases）在組合中是可加荷載。同樣，所有定義為活載(live load)的荷載在組合中也是可加荷載。但是，風(fēng)荷載和地震靜力荷載以及響應(yīng)譜分析結(jié)果之間是不可相加的，從而形成多個(gè)側(cè)向荷載組合。風(fēng)荷載和地震靜力荷載對(duì)荷載反號(hào)的工況都單獨(dú)進(jìn)行組合。如果這些組合不符合設(shè)計(jì)要求，用戶可以自定義合適的荷載組合。如果有所

9、需要或者沒有其它自定義的荷載組合，缺省的荷載組合包括在設(shè)計(jì)中。如果缺省的荷載組合包括在設(shè)計(jì)中，那么隨著用戶選擇相應(yīng)的規(guī)范或者修改靜力和響應(yīng)譜分析結(jié)果，程序會(huì)自動(dòng)更新缺省的荷載組合?；詈奢d折減系數(shù)用于縮小構(gòu)件內(nèi)力，減少活荷載對(duì)荷載組合的貢獻(xiàn)。提醒用戶：對(duì)于部分或者全部構(gòu)件，在計(jì)算中移動(dòng)荷載和時(shí)程分析的結(jié)果如果不需要恢復(fù)，那么所有在所有包含這些荷載的荷載組合中這些荷載的效應(yīng)為0。2.2校核位置各荷載組合下，程序在沿桿件軸向的一定位置進(jìn)行設(shè)計(jì)校核。設(shè)計(jì)校核的位置根據(jù)單元凈長度所等分的數(shù)目計(jì)算得到。用于桿件校核位置所需要的等分?jǐn)?shù)目由用戶在分析前設(shè)置。用戶可以通過加大等分?jǐn)?shù)目得到更精確的設(shè)計(jì)校核。各荷載

10、組合下，受軸力和彎矩的應(yīng)力比和剪應(yīng)力比都在沿軸向的等分位置計(jì)算。通過實(shí)際的單元應(yīng)力和相應(yīng)的容許應(yīng)力得到各種規(guī)范下的應(yīng)力比。受拉或壓的桿剪的應(yīng)力比大小與計(jì)算位置、荷載組合以及規(guī)范要求。應(yīng)力比大于1.0表明超過了極限狀態(tài)。2.3 P-效應(yīng)SAP2000的結(jié)構(gòu)分析考慮構(gòu)件的P-效應(yīng)。無側(cè)移（有支撐）和有側(cè)移（無支撐）框架結(jié)構(gòu)的P-效應(yīng)加以區(qū)分考慮。無側(cè)移框架結(jié)構(gòu)的P-效應(yīng)只限于單個(gè)構(gòu)件的穩(wěn)定；對(duì)于有側(cè)移框架結(jié)構(gòu)，除了單個(gè)構(gòu)件的穩(wěn)定外，側(cè)移效應(yīng)也得到考慮。在SAP2000中，假定無側(cè)移框架結(jié)構(gòu)計(jì)算模式僅在恒載和活載起作用，而有側(cè)移框架結(jié)構(gòu)計(jì)算模式則在任何其它荷載作用下都起作用。對(duì)單個(gè)構(gòu)件的穩(wěn)定，彎矩通

11、過AISC-LRFD定義的彎矩放大系數(shù)加以放大。AISC-ASD規(guī)范不考慮彎矩放大系數(shù)。對(duì)于有側(cè)移框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移效應(yīng)，SAP2000假定放大系數(shù)已經(jīng)包括在計(jì)算結(jié)果中，因?yàn)槌鼳ISC-ASD規(guī)范外P-效應(yīng)都加以考慮了。SAP2000的用戶應(yīng)該注意，缺省的分析設(shè)置沒有打開P-效應(yīng)開關(guān)。缺省的P-計(jì)算迭代次數(shù)為1。用戶可以設(shè)置打開P-效應(yīng)開關(guān)并且設(shè)置最大的P-計(jì)算迭代次數(shù)。AISC-ASD規(guī)范不考慮P-效應(yīng)的影響。SAP2000的用戶還應(yīng)該注意，當(dāng)前的程序僅考慮了框架單元的軸力的P-效應(yīng)。其它類型的單元對(duì)P-效應(yīng)沒有貢獻(xiàn)。如果這些類型單元中受力很大，如受很大軸力的剪力墻建模采用殼單元，那么SAP20

12、00的P-效應(yīng)所得到的結(jié)果將不準(zhǔn)確。2.4單元無支撐長度無支撐長度為了考慮柱的長度系數(shù)，兩個(gè)支撐長度l22和l33，如圖II-1所示。支撐長度是單元在相應(yīng)方向的支撐點(diǎn)間的距離，l33為3-3軸方向（主軸）的無支撐長度，l22用于計(jì)算2-2軸（弱軸）單元側(cè)向扭轉(zhuǎn)屈曲。一般地，無支撐長度等于單元長度，但是，程序容許用戶指定一些單元作為單個(gè)構(gòu)件來設(shè)計(jì)。這樣作與受主軸受彎和弱軸受彎不同。因此，對(duì)于影響無支撐長度計(jì)算的外部點(diǎn)，如圖II-3所示，程序會(huì)自動(dòng)考慮。受彎的主軸和弱軸規(guī)范和SAP2000中受彎的主軸和弱軸對(duì)照受中間點(diǎn)影響的無支撐長度2.5 有效長度系數(shù)（K）柱子的有效長度系數(shù)（K）用于建筑結(jié)構(gòu)分

13、析，柱子豎直梁水平，表現(xiàn)為彎矩承載行為的柱子的有效長度系數(shù)（K）的計(jì)算十分復(fù)雜。為了計(jì)算K，單元分為梁、柱和支撐。所有與Z平行的單元為柱，位于X-Y平面內(nèi)的單元為梁，其它為支撐。梁和支撐的K值都被指定為統(tǒng)一的值。在計(jì)算柱單元的K值時(shí)，程序計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)的下列4個(gè)剛度值：其中下標(biāo)x, y為整體坐標(biāo)X，Y方向，下標(biāo)c, b指柱和梁單元，局部坐標(biāo)下的EI22/l22和EI33/l33已旋轉(zhuǎn)到整體坐標(biāo)系下（EI/l）x, (EI/l)y。將每個(gè)柱子端節(jié)點(diǎn)累加值旋轉(zhuǎn)回到局部坐標(biāo)系下：如果柱子端節(jié)點(diǎn)處的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度被釋放，相應(yīng)的值設(shè)為10.0,如果節(jié)點(diǎn)的所有自由度都被刪除，所有連接該節(jié)點(diǎn)的單元的該節(jié)點(diǎn)處的G值

14、為1.0,如果指定方向的GI和GJ已知，那么在指定方向的K通過求解以下的關(guān)系式：其中K，該式為彎矩承載型有側(cè)移框架計(jì)算柱子的有效長度系數(shù)的公式。對(duì)于其它框架結(jié)構(gòu)、桁架結(jié)構(gòu)和輸電塔架，所有單元的K值通常由用戶統(tǒng)一設(shè)為某值。以下是有關(guān)K值計(jì)算方面的重要的幾點(diǎn)：l 在節(jié)點(diǎn)處有鉸的單元在該節(jié)點(diǎn)處在上面的公式中不計(jì)入剛度，離鉸很遠(yuǎn)的單元另一端節(jié)點(diǎn)處考慮的剛度貢獻(xiàn)為0.5EI。同樣，梁單元如果遠(yuǎn)端沒有柱，如懸臂梁，也不計(jì)入剛度貢獻(xiàn)。l 如果柱子在特定的方向沒有梁單元，相應(yīng)的G值為無窮大。如果柱子任何一端的G值為無窮大，相應(yīng)的K值設(shè)為定值。l 如果單元在特定的方向釋放轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，那么程序?qū)⑾鄳?yīng)的K值設(shè)為定值

15、。l 程序自動(dòng)得到的K值可能偏大，尤其在下列情況：有斜梁、固定支座以及其它程序難以識(shí)別單元受到支撐的情況，此時(shí)程序?qū)⑾鄳?yīng)的K值設(shè)為定值。用戶可以修改所有程序自動(dòng)得到的K值。用戶應(yīng)該檢查程序自動(dòng)計(jì)算的K值，如果這些值不合理，就必須得到修改。2.6 輸入數(shù)據(jù)的單位選擇輸入數(shù)據(jù)的單位可以采用英制、國際標(biāo)準(zhǔn)單位制或者M(jìn)KS單位制。但是，各規(guī)范都采用獨(dú)自特有的單位制，例如AISC-ASD規(guī)范采用英制單位制，第三章中所有的方程和系數(shù)采用千磅英尺秒單位制。但是SAP2000軟件容許使用任何單位來定義和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。第三章 AISC-ASD89規(guī)范這一章介紹SAP2000支持的AISC-ASD89鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，

16、本章的專業(yè)術(shù)語列在表III-1。 設(shè)計(jì)基于用戶自定義的荷載組合，但是程序提供了一些缺省的荷載組合，這些缺省的荷載組合能夠滿足大多數(shù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的的需要。計(jì)算沿桿件各處的軸力、彎矩承載比之前，先計(jì)算實(shí)際的力（力矩）和相應(yīng)的承載能力，然后計(jì)算荷載組合下沿桿件各處的軸力、彎矩承載比。應(yīng)力比大于1.0表明超過了極限狀態(tài)。剪切承載比按照同樣的過程單獨(dú)計(jì)算。ASC-ASD規(guī)范術(shù)語表III-1A截面面積 ，平方英寸Ae細(xì)長截面的有效截面面積，平方英寸Af翼緣面積，平方英寸Ag毛截面面積，平方英寸Av2,Av3主軸和次軸剪切面積，平方英寸Aw腹板剪切面積，平方英寸Cb抗彎系數(shù)Cm彎矩系數(shù)Cw扭轉(zhuǎn)常量

17、，英寸6D 管截面外徑，英尺E 彈性模量Fa軸向容許應(yīng)力Fb容許彎曲應(yīng)力Fb33 ，F(xiàn)b22容許主軸和次軸彎曲應(yīng)力Fcr受壓應(yīng)力特征值Fv容許剪切應(yīng)力，千磅/英尺2Fy材料屈服應(yīng)力，千磅/英尺2K 有效長度系數(shù)K33,K22主軸和次軸的有效長度系數(shù)M33,M22主軸和次軸的彎矩分量，千磅×英尺M(jìn)ob單角鋼的側(cè)向扭矩，千磅×英尺P 單元軸力，千磅Pe歐拉屈曲荷載，千磅Q 細(xì)長截面縮減系數(shù)Qa設(shè)加勁板的細(xì)長截面縮減系數(shù)Qs不設(shè)加勁板的細(xì)長截面縮減系數(shù)S 截面模量，立方英尺S33,S22主軸和次軸的截面模量，立方英尺Seff33,Seff22細(xì)長截面主軸和次軸的有效截面模量，立方

18、英尺Sc受壓的單角鋼截面模量，立方英尺V2,V3主軸和次軸的剪力，千磅b截面中板的名義尺寸，英尺。熱扎角鋼的長肢為bf-2tw，冷彎箱型截面為bf-3twbe翼緣有效寬度，英尺bf翼緣寬度，英尺d直徑，英尺fa受拉壓的軸向應(yīng)力，千磅/英尺2fb受彎的名義應(yīng)力，千磅/英尺2fb33,fb22主軸和次軸的受彎的名義應(yīng)力，千磅/英尺2fv剪切應(yīng)力，千磅/英尺2fv2,fv3主軸和次軸的剪切應(yīng)力，千磅/英尺2hI型截面翼緣間凈距，英尺h(yuǎn)e翼緣間有效凈距，英尺k翼緣外邊到腹板根部的距離，英尺kc用于對(duì)截面分類的參數(shù)l33, l22構(gòu)件在主軸和次軸方向的無支撐長度，英尺lc關(guān)鍵長度，英尺r回轉(zhuǎn)半徑，英尺r

19、33,r22主軸和次軸方向的回轉(zhuǎn)半徑，英尺rz角鋼的最小回轉(zhuǎn)半徑，英尺tI型，箱型，槽型，角鋼和T型截面的板厚度，英尺tf翼緣厚度，英尺tw腹板厚度，英尺w角鋼獨(dú)有的截面特性，英尺3.1設(shè)計(jì)荷載組合在AISC-ASD89規(guī)范中，如果受到恒載（DL），活荷載(LL)，風(fēng)荷載(WL)，地震荷載(EL)設(shè)計(jì)荷載組合,考慮到風(fēng)荷載和地震荷載是不可逆的，定義了設(shè)計(jì)荷載組合ASD A4這些也是選用AISC-ASD89規(guī)范時(shí)SAP2000采用的缺省的荷載組合，用戶應(yīng)該使用其它適當(dāng)?shù)暮奢d組合，用來考慮屋頂活荷載作用或者其它類型的荷載。設(shè)計(jì)荷載組合包括風(fēng)荷載和地震荷載時(shí)，容許應(yīng)力比通常的容許應(yīng)力值放大4/3?；?/p>

20、荷載折減系數(shù)用于減少活荷載產(chǎn)生的內(nèi)力對(duì)設(shè)計(jì)荷載組合值的貢獻(xiàn)。3.2截面分類軸向受壓或者受彎的容許應(yīng)力依賴于截面類型：緊湊型、非緊湊型、細(xì)長型、超細(xì)長型。SAP2000對(duì)截面的分類標(biāo)準(zhǔn)為構(gòu)件的寬厚比限值，如表III-29ASD B5.1, F3.1 F5, G1, 1-B5-2)所示。如果截面尺寸定義滿足表中的相應(yīng)的寬厚比限值，截面就相應(yīng)被分成緊湊型、非緊湊型、細(xì)長型。對(duì)于緊湊型、非緊湊型、細(xì)長型以外的截面的應(yīng)力比的校核超出了SAP2000軟件的范圍。AISC-ASD 截面特性定義AISC-ASD 截面分類的寬厚比限值3.3應(yīng)力計(jì)算在事前定義的桿件截面位置計(jì)算截面應(yīng)力。一般地，對(duì)于非細(xì)長型的截面

21、，各工況組合下應(yīng)力計(jì)算基于全截面：對(duì)于加肋板的細(xì)長型截面，如I中細(xì)長型的翼緣，槽鋼，方鋼，應(yīng)力計(jì)算采用有效截面，有效截面通過縮減腹板、翼緣的計(jì)算尺寸得到。3.3.1容許應(yīng)力計(jì)算對(duì)于緊湊型、非緊湊型、細(xì)長型以外的截面在拉壓、彎剪的容許應(yīng)力計(jì)算根據(jù)下列規(guī)定：所有受彎截面的容許應(yīng)力基于截面受彎主軸。對(duì)于方鋼、槽鋼、圓管、T型鋼、雙角鋼和矩形截面，主軸就是截面幾何形心軸。對(duì)角鋼而言，所有彎曲應(yīng)力根據(jù)主軸求得。受拉容許應(yīng)力計(jì)算容許軸向受拉應(yīng)力值 Fa為0.60 Fy.應(yīng)該注意沒有進(jìn)行凈截面校核。對(duì)于受拉構(gòu)件，如果l/r 大于300，程序輸出相應(yīng)的信息。對(duì)于單角鋼，計(jì)算l/r 時(shí)采用的r為最小的回轉(zhuǎn)半徑

22、rz 而不是r22獲r33。受壓容許應(yīng)力計(jì)算容許軸向受壓拉應(yīng)力值為彎曲屈曲或彎扭屈曲的最小應(yīng)力。對(duì)于受壓構(gòu)件，如果l/r 大于200，程序輸出警告信息。對(duì)于單角鋼，計(jì)算l/r時(shí)采用的r為最小的回轉(zhuǎn)半徑 rz而不是r22獲r33。彎曲屈曲容許軸向受壓應(yīng)力值 Fa依靠基于全截面計(jì)算的長細(xì)比 Kl/r值和相應(yīng)的關(guān)鍵值Cc其中=max，對(duì)于單角鋼，計(jì)算l/r 時(shí)采用的r為最小的回轉(zhuǎn)半徑 rz而不是r22獲r33。對(duì)于緊湊型和非緊湊型截面Fa按照下式計(jì)算：對(duì)于緊湊型和非緊湊型截面，如果計(jì)算的Kl/r 大于200，采用不大于ASD E2-2計(jì)算所得的Fa值。（ASD E1，B7）對(duì)于細(xì)長型截面，管截面除外

23、，F(xiàn)a按照下式計(jì)算：對(duì)于細(xì)長型截面，如果計(jì)算的Kl/r 大于200，采用不大于ASD E2-2計(jì)算所得的Fa值。（ASDA-B5-12）對(duì)于細(xì)長型管截面，F(xiàn)a按照下式計(jì)算：緊湊型和非緊湊型截面的縮減系數(shù)Q=1.0，對(duì)于細(xì)長型管截面，Q按照下式計(jì)算：細(xì)長型截面的Q值按照表III-3（ASD A-B5.2， ASD SAM4）Qa系數(shù)為有效截面面積和總面積的比值。有效截面面積由有效寬度計(jì)算得到：沒有加肋板的單元be為b, 加肋板的單元be小于等于b,（表III-4 ASD A-B5.2b）， 對(duì)于I型截面的腹板，方型截面和槽鋼，he為be, h為b。彎扭屈曲容許軸向受壓應(yīng)力值 Fa基于極限狀態(tài)的彎

24、扭屈曲由下式子確定：ASD注解（ASD C-E3）引用1986年AISC-LRFD規(guī)范計(jì)算Fe,1993年AISC-LRFD規(guī)范公式也一樣，SAP2000按照如下公式計(jì)算Fel 矩形，I字型，箱型和管截面l T型和雙角鋼截面l 槽鋼截面l 等肢單角鋼截面l 不等肢單角鋼截面的Fe計(jì)算按照下面三次方程的最小的實(shí)根(ASD SAM C-C4-2，LRFD A-E3-7)其中x0,y0為剪切中心相對(duì)形心的坐標(biāo)值。雙角鋼和T型鋼單元(y軸對(duì)稱)x0=0。為剪切中心的極回轉(zhuǎn)半徑K22,K33為主軸和次軸的有效長度系數(shù)Kz為扭轉(zhuǎn)屈曲有效長度系數(shù)，在SAP2000中Kz=K22l22,l33為主軸和次軸的有

25、效長度lz為扭轉(zhuǎn)有效長度，在SAP2000中l(wèi)z=l22對(duì)于角鋼，主慣矩和回轉(zhuǎn)半徑用于計(jì)算Fe（ASD SAM 4）。同樣，最大的Kl=max(K22l22,K33l33)用于取代K22l22,或K33l33來計(jì)算Fe22和Fe33。受彎容許應(yīng)力計(jì)算容許受彎應(yīng)力由以下值計(jì)算得到：截面的幾何形狀，受彎的軸，截面的緊湊性及構(gòu)件的長度參數(shù)等。I型截面I型截面的長度參數(shù)通過比較側(cè)向無支撐長度l22和關(guān)鍵長度得到，關(guān)鍵長度按如下定義：主軸受彎對(duì)于緊湊型和非緊湊型截面，如果l22小于lc，那么主軸受彎容許應(yīng)力取決于截面屬于扎制(rolled)或者焊接(welded):緊湊型截面非緊湊型截面如果l22大于l

26、c，那么緊湊型和非緊湊型I型截面的主軸受彎容許應(yīng)力取決于l22/rT。其中rT為比較受壓翼緣的回轉(zhuǎn)半徑和1/3受壓腹板的回轉(zhuǎn)半徑，如果Fb33取不小于下式計(jì)算的值：對(duì)于C型截面只用ASD F1-8式計(jì)算。Ma和Mb是構(gòu)件無支撐的端彎矩，且Ma數(shù)值上小于Mb，雙向受彎時(shí)Ma/Mb為正，單向受彎時(shí)Ma/Mb為負(fù)，如果某段中彎矩大于Mb，Cb取1.0，懸臂梁和框架節(jié)點(diǎn)受支撐作用情況下Cb也取1.0，如果用戶重定義了無支撐長度l22和，SAP2000默認(rèn)的Cb取1.0。用戶可以自行輸入Cb取值。細(xì)長截面主軸受彎的容許的彎曲應(yīng)力的計(jì)算和非緊湊型截面的計(jì)算方法相同，但考慮了以下附加的公式。如果腹板屬于細(xì)長

27、截面，那么前面得到的容許彎曲應(yīng)力按如下方法縮?。篈w=腹板面積，平方英寸Af=受壓翼緣面積，平方英寸在以上的公式中，Re=1，因?yàn)镾AP2000當(dāng)前版本只能處理非混合型的截面。如果翼緣屬于細(xì)長型，那么前面計(jì)算得到的容許受彎應(yīng)力由下式計(jì)算：次軸受彎次軸受彎的容許彎曲應(yīng)力按下式子確定：對(duì)于緊湊型截面：對(duì)于非緊湊型截面和細(xì)長型截面：緊湊型截面非緊湊型截面槽型截面對(duì)于槽型截面長度參數(shù)通過比較側(cè)向無支撐長度l22和關(guān)鍵長度得到，關(guān)鍵長度按如下定義：Af為受壓翼緣面積主軸受彎如果l22小于lc，那么緊湊型和非緊湊型截面的主軸受彎容許應(yīng)力取決于截面是扎制的還是焊接的以及fy是否大雨65ksi。緊湊型截面非緊

28、湊型截面如果無支撐長度l22大于lc，那么緊湊型和非緊湊型截面的主軸受彎容許應(yīng)力由下式計(jì)算：細(xì)長截面主軸受彎的受彎容許應(yīng)力計(jì)算方法和非緊湊型截面的主軸受彎容許應(yīng)力的計(jì)算方法相同，但是考慮了以下一些附加的公式。如果腹板屬于細(xì)長截面，那么前面得到的容許彎曲應(yīng)力按如下方法縮小如果翼緣屬于細(xì)長型，那么前面計(jì)算得到的容許受彎應(yīng)力由下式計(jì)算：次軸受彎次軸受彎的容許彎曲應(yīng)力按下式子確定：T型截面對(duì)于T型截面和雙角鋼，主軸和次軸的受彎容許應(yīng)力由下式計(jì)算：箱型截面和矩形管截面對(duì)于所有箱型截面和矩形管截面，截面的長度參數(shù)通過比較側(cè)向無支撐長度l22和關(guān)鍵長度得到，關(guān)鍵長度按如下定義：其中Ma和Mb和前面的定義相同

29、。如果用戶定義了l22，SAP2000中l(wèi)c取值為1200b/Fy。主軸受彎如果l22小于lc，主軸的受彎容許應(yīng)力由下式計(jì)算：如果l22大于lc，主軸的受彎容許應(yīng)力由下式計(jì)算：細(xì)長截面主軸受彎的受彎容許應(yīng)力計(jì)算方法和非緊湊型截面的主軸受彎容許應(yīng)力的計(jì)算方法相同，但是考慮了以下一些附加的公式。如果腹板屬于細(xì)長截面，那么前面得到的容許彎曲應(yīng)力按如下方法縮小如果翼緣屬于細(xì)長型，容許受彎應(yīng)力的計(jì)算無須考慮其它附加條件。但是，必須計(jì)算相應(yīng)細(xì)長截面的有效截面尺寸和截面模量。次軸受彎如果l22小于lc，次軸的受彎容許應(yīng)力由下式計(jì)算：如果l22大于lc，主軸的受彎容許應(yīng)力由下式計(jì)算：管截面管截面在主軸和次軸方

30、向的受彎容許應(yīng)力由下式計(jì)算：扁鋼扁鋼在主軸和次軸的受彎容許應(yīng)力由下式計(jì)算：單角鋼單角鋼的受彎容許應(yīng)力由截面主軸計(jì)算得到（ASD SAM 5.3）主軸受彎以下受彎容許應(yīng)力對(duì)應(yīng)側(cè)向扭轉(zhuǎn)屈曲和局部屈曲的極限狀態(tài)（ASD SAM 5.1）對(duì)應(yīng)側(cè)向扭轉(zhuǎn)屈曲的單角鋼主軸的受彎容許應(yīng)力計(jì)算公式如下：其中Fab為彈性側(cè)向扭轉(zhuǎn)屈曲應(yīng)力。對(duì)于不等肢角鋼其中Imin為次軸慣矩Imaxn為主軸慣矩Smajor為對(duì)應(yīng)受壓肢的主截面系數(shù)rmin為對(duì)應(yīng)次軸截面回轉(zhuǎn)半徑z = 沿主軸方向的坐標(biāo)w = 沿次軸方向的坐標(biāo)z0= 以形心為原點(diǎn)沿主軸的剪切中心坐標(biāo)w是角鋼所獨(dú)有的參數(shù)，受壓短肢為正，受壓長肢為負(fù)，等肢為0 。但是SA

31、P2000基于保守的計(jì)算，對(duì)于不等肢角鋼，均取為負(fù)。前面Cb表達(dá)式與I型截面Cb的計(jì)算相同，但是上限不是2.3，而是1.5。由于局部屈曲極限狀態(tài)所對(duì)應(yīng)單角鋼的容許受彎應(yīng)力按照下式計(jì)算：其中t為所計(jì)算肢的厚度 b為所計(jì)算肢的長度Q為與局部屈曲極限有關(guān)的折減系數(shù)計(jì)算局部屈曲極限狀態(tài)所對(duì)應(yīng)單角鋼的容許受彎應(yīng)力考慮了雙肢受壓情況下的最小的應(yīng)力。次軸受彎單角鋼次軸受彎的容許受彎應(yīng)力按照下式計(jì)算（ASD SAM 5.1.1,5.3.1B,5.3.2B）：單角鋼次軸受彎的容許受彎應(yīng)力計(jì)算的假定：彎矩符號(hào)為當(dāng)雙肢受壓情況下的彎矩符號(hào)。一般截面主軸和次軸的受彎容許應(yīng)力由下式計(jì)算：容許剪應(yīng)力所有截面的容許剪應(yīng)力沿幾何形心軸計(jì)算。對(duì)于I型，箱型、槽型、T型鋼、雙角鋼、管截面、環(huán)型截面和矩形截面，主軸即為形心軸。對(duì)于單角鋼，主軸不是形心軸。受彎主軸除I型，箱型、槽型截面外，容許剪應(yīng)力由下式計(jì)算：I型，箱型、槽型截面外，剪切主方向的容許剪應(yīng)力由下式計(jì)算：其中tw = 腹板厚度a = 橫向加肋板的凈距h = 翼緣凈距受彎次軸除I型，箱型、槽型截面外，容許剪應(yīng)力由下式計(jì)算：3.4應(yīng)力比計(jì)算沿桿件各個(gè)位置的桿件軸向、受彎的應(yīng)力比計(jì)算步驟：首先計(jì)算各工況組合下被