pkpm v4.2鋼結(jié)構(gòu)設計應用指南

準發(fā)布,編號為GB50017-2017（以下簡稱新鋼標）201871PKPM2018711PKPMV4.2本書第1、8、9章作者為、；第2、6章作者為吳海楠；第3、7章作者為劉孝國、第4章作者為肖川、；第5章作者為祿，以上均為參與V4.2新鋼標版本產(chǎn)品設計、研發(fā)、測試的成員。目錄第1 材 引 第2 鋼構(gòu)件板件的寬厚比控 引 《鋼結(jié)構(gòu)設計標準》GB50017-2017規(guī) 《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2010的相關(guān)規(guī) 《民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ99-2015的相關(guān)規(guī) 小 第3 鋼結(jié)構(gòu)一階和二階彈性分 結(jié) 第4 鋼結(jié)構(gòu)彈性直接分析設計方 引 小 第5 鋼構(gòu)件驗 等效彎矩系數(shù)βmx變 小 第6 鋼柱計算長度系 小 第7 鋼結(jié)構(gòu)抗震性能化設 第8 鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點設計和施工 第9 鋼結(jié)構(gòu)工具箱相關(guān)改 第1章材料引015鋼材強度指厚度分級按照GB/T700-2006《碳素結(jié)構(gòu)鋼》、GB/T1591-2008《低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼》和GB/T19879-2005《建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》確定。Q235鋼材取消了60~100的厚度分組，Q345新增了一個63~80的分組，同時對Q345及以上鋼材的分組厚度值進行了修改。在5%以內(nèi)，考慮到實際設計時施工不確定性和長細比控制等因素，對設計影響并不大。1.2-Q235Q345Q390Q420Q460—（Q420Q4601.2-2標準還單獨增加結(jié)構(gòu)用無縫材料的強度指標，見新標準表4.4.3。但是鑒于這種而對于其他各處未使用k的地方，則按照新標準表4.4.1中的fy按厚度進行取值，例如新標準D.0.5中計算正則化長細比。k2k程序?qū)轖235GJ和Q390GJ~Q460GJfyQ460Q345GJ1.3-1PM SATWE前處理中可進行構(gòu)件的修1.3-3SATWE前處理中，當選擇設計規(guī)范為GB50017-2003時，材料強度可選擇是否執(zhí)行新標準，當不勾選時，即按舊規(guī)范執(zhí)行。當選擇規(guī)范為GB50017-2017時，則強制執(zhí)行新標準材料強GB50017-2017圖1.3- 材料強度變化對設計的設計內(nèi)力：N=2000kN;M=2000kN*m波動（差異在10。主要原因還是構(gòu)件的厚度正好介于新舊規(guī)范兩個厚度分組之間，導致一個向上取為290，另一個向下取為265。但總的來說，在Q345這個情況比較特殊的鋼材上，從新結(jié)果來看，一般很少因為強度設計值的調(diào)整而導致設計不滿足范要求的情況，因Q235和Q345的強度調(diào)整并不明顯（甚至厚度較大時Q345新標準強1.4-2第2構(gòu)件板件的寬厚比引也是基于各自的要求去控制的，它們分別是《鋼結(jié)構(gòu)設計標準》GB50017-2017，《建筑抗震《鋼結(jié)構(gòu)設計標準》GB50017-2017規(guī)劃分為5S1級-S5級，如下表：2.2-2.2-S1S2S3S4級壓彎翼緣構(gòu)件（框腹板))))架柱w壁板（板—間翼緣徑厚圓鋼管截比—面受彎翼緣構(gòu)件（梁工字形截腹板面w壁板（板—間翼緣 ,其中為鋼材牌號屈服2.2-面壁板肢件寬厚比（緣分TT形λλkk)))λ27.3.2規(guī)定：當受壓構(gòu)件的壓力小于穩(wěn)定承載力 第7.3.1條相關(guān)算得后乘以放大系數(shù)α＝ 《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》GB50017-2003的相關(guān)規(guī)2.3-(16α0+0.5λ+24）εk軸心受壓構(gòu)受彎構(gòu)件（梁《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2010的相關(guān)規(guī)2.4-8.3.2，如下：2.4-柱板梁99承載力目標，在滿足按1倍作用、1.5倍作用、2倍作用的承載力目標時，對應A、B、C三類去控制構(gòu)件板件的寬厚比，如下表：2.4-ABC柱梁9《民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ99-2015的相關(guān)規(guī)2.5-計柱工字形截面翼緣梁工字形截面和箱99箱形截面翼緣在工字形截面和箱72-72-80-11085-12085-ρ為梁的軸壓Nb/Af，其他鋼號乘以ε《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》GB51022-2015的相關(guān)大于15√(235?fy)，腹板高厚比不應大于250。壓翼緣板自由外伸寬度bt13√(235?f_y程序?qū)崢?gòu)件則按照《鋼結(jié)構(gòu)設計標準》中的S4級要求控制，如果不滿足S4級的要求，則按照新材為Q345。2.7-22.7-2.7- ，X向截面模量:： 2.7-5 行，如:當能滿足當前多遇作用組合下的構(gòu)件的強度和穩(wěn)定要求時，根據(jù)抗震規(guī)范9.2.14條文說明要求，按照1.3.2表中A類要求控制板件寬厚比，當滿足1.5倍多遇作用組合下的構(gòu)件承載力要求時，按抗震規(guī)范9.2.14條文說明B類控制板件寬厚比；22.7-7修正的板件寬厚比時，可視作C類截面，εσ為應力修正因子， 彈性承載力“性能設計中選擇“2倍力作用”的同時，寬厚比等級設置為S5級，然后計算，滿足要求時，程序會考慮S4級經(jīng)修正后的板件寬厚比限值，如下圖所示：抗規(guī)8.1.3注2：多、鋼結(jié)構(gòu)房屋，當構(gòu)件的承載力滿足2倍作用組合下的內(nèi)力2.7-圖于構(gòu)件驗算的非抗震組合，程序?qū)τ诹褐凑招落摌薙4級要求控制，對于受壓支撐構(gòu)接按照寬厚比等級為S4級確定其板件的寬厚比限值。圖2.7-112.7-122.7-1326Q345。 2.7-14目標梁柱位置計算限 寬厚比等規(guī)控制S1（一級S2（二級S3（三級S4（四級舊鋼高厚寬厚新鋼高厚寬厚抗高厚-寬厚-高鋼高厚寬厚新鋼標S3級要嚴。上要嚴于新鋼標S2級要求。計算限 寬厚比等規(guī)控制S1（一級S2（二級S3（三級S4（四級舊鋼高厚寬厚新鋼高厚寬厚抗高厚-寬厚-高鋼高厚寬厚限值與S1-S3級之間較為匹配。體不超過S3級的要求。2.7-計算限 寬厚規(guī)抗--同，二級與S2級相同，其他等級限值互有上下。第3結(jié)構(gòu)一階和二階彈性鋼結(jié)構(gòu)一階彈性設計方 或采用直接分析；當時，應增大結(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度或采用直接分析，二階效應系 故可采用一階分析法來計算框架內(nèi)力，當然也就不再考慮假想水平力Hn。 備，將P-Δ效應20%作為剛重比控制的限值。述懸臂柱模型，在倒三角q荷載下，其基底彎矩為： 圖3.1-1倒三角荷載作用下的懸臂柱計算簡由圖3.1-1所示的計算簡圖來分析，P-Δ效應引起的附加彎矩為： 減50%， PP313E構(gòu)各層的二階效應系數(shù)所示結(jié)果及提示。如果判斷在一階分析時需要考慮P-△效應，程序.1-4E一階彈性設計方法考慮P，SATWE程P圖3.1- 析以構(gòu)件為研究對象，考慮構(gòu)件的缺陷（初彎曲δ0，殘余應力）進行穩(wěn)定計算，而結(jié)構(gòu)二階彈性設計方過在每層柱頂施加假想水平力Hni（概念荷載）等效考慮。3.2-15.4.1，P5.2.1取為1.0或者其他認可的值。3.2-1柱頂施加假想水平力Hni等效考慮。合。但是采用僅考慮P-△效應的二階彈性分析與設計方法只考慮了結(jié)構(gòu)層面上的二階效應系數(shù)來考慮，此時的構(gòu)件計算長度系數(shù)應取為1.0。在軟件中增加了如圖3.2-2所示的對應3.2-2個方向的整體缺陷的傾角1.0。當然計算長度系數(shù)也可荷載工況1和整體缺陷工況2。整體缺陷荷載屬性歸入永久荷載中，各種組合情況下的分項系數(shù)均取1.0，重力荷載代表值和質(zhì)量源系數(shù)取0，如圖3.2-3所示。上圖中“”的含義是整體缺陷工況參與組合后總是使得組合后內(nèi)力的絕對值增加。3.2-53.2-6圖3.2-7二階效應內(nèi)力放的放大系算例分二階彈性分析法進行計算（二階彈性設計柱計算長度系數(shù)取10），并進行對比。標熱軋HM截面，主梁和次梁均選用工字鋼。3.3-12，對兩模型的計算結(jié)果進行對比。3.3-1層層質(zhì)質(zhì)量(模型(模(模(模型321位移計算的剛度比兩模型有微小差異，如表3.3-2所示：3.3-2層(模(模(模(模(模(模3213.3-3振型周類方向(模(模(模(模(模(模型1TT2TT3TT4TT5TT振型周類方向(模(模(模(模(模(模型6TT7TT8TT9TTTTTTTTTTTTTT層X方向最大層間位移(模(模321層Y方向最大層間位移(模(模3213.3-層X方向最大層間位移(模(模321層Y方向最大層間位移(模(模321設計方法，柱在Y方向的長細比為86.30超出了抗規(guī)三級抗震等級82.53的限值（該鋼柱的10*qrt（235/345）=2.53結(jié)

第4結(jié)構(gòu)彈性直接分析設計引根據(jù)GB50017-2017第5章規(guī)定，直接分析可以分為考慮材料進入塑性的彈塑性直接分析彈性直接分析除不考慮材料非線性的因素外，需要考慮幾何非線性（P-ΔP-理論上，幾何非線性分析需要先對荷載進行組合再進行迭代計算。SATWE、PMSAP中考P-Δ效應采用的是無需迭代的直接幾何剛度法，這種方法的好處是很容易與結(jié)構(gòu)動力反缺陷采用GB50017-2017第5章規(guī)定的最大值。彈性直接分析設計方法相關(guān)參數(shù)設4.2-1選擇“彈性直接分析設計方法”時默認考慮結(jié)構(gòu)缺陷，包括整體缺陷和局部缺陷，此結(jié)構(gòu)整體初始缺陷，程序自動增加整體缺陷荷載工況1和整體缺陷工況2。整體缺陷荷載屬圖4.2-2工況信息中的“整體缺陷4.2-3上圖中“”的含義是整體缺陷工況參與組合后總是使得組合后內(nèi)力的絕對值增加。4.2-構(gòu)件設梁除了按GB50017-2017的式5.5.7-1進行強度驗算外，當無足夠側(cè)向支撐時仍然需要進行整體穩(wěn)定應力驗算（5.5.7-2），因為梁的失穩(wěn)驗算屬于彎扭失穩(wěn)驗算。算例分4.4-1PMSAP0P-Δ效應計方法進行分析，不考慮結(jié)構(gòu)P-Δ效應，進行計算。4.4-214.4-4構(gòu)件信息4.4-1層質(zhì)量((((214.4-2振型周((((123層X向最大層間位移Y向最大層間位移((((層X向最大層間位移Y向最大層間位移((((21層X向最大層間位移Y向最大層間位移((((21XY123456789 1011 10111213141516穩(wěn)定應力比強度比 10111213141516穩(wěn)定應力比4.4-8B和Y向結(jié)構(gòu)整體缺陷傾角為1/250。模型中采用的焊接工字型型截面，材料強度為Q345按照7.2.1-1，X向為a類截面，Y向為b類截面，按照表5.2.2選擇構(gòu)件2軸初始缺陷為1/400，鋼構(gòu)件3軸初始缺陷為1/350。4.4-6層質(zhì)量((((43214.4-7振型周類方向((((((1XX2TT3XX--4.4-8層X向最大層間位移Y向最大層間位移((((4321層X向最大層間位移Y向最大層間位移((((4321XY1234567891 910111213141516 910111213141516穩(wěn)定應力比強度比 9101112131415161718192021穩(wěn)定應力比4.4-13Y小GB50017-2017增加了鋼結(jié)構(gòu)設計的彈性直接分析設計方法，V42版的PKPM增加了這種分系數(shù)的。強度驗

第5章鋼構(gòu)件驗標表8.1.1：5.1- （b）工字梁截面特校核：翼緣寬厚比小于S3級，故γx=1.05；

M

108882.151.050.85 圖5.1-3工字梁截面及特性5.1-4SATWE-17版新鋼標驗算結(jié)果校核：翼緣寬厚比大于S3級，故γx=1.0；

M

146283.621.00.85小于S3級限值37，組合彎矩設計值-410.56kN·m，凈截面系數(shù)0.85。 圖5.1-5箱形梁截面及特性5.1-6SATWE-17版新鋼標驗算結(jié)果校核：翼緣寬厚比小于S3級，故γx=1.05；

M

113852.891.050.85大于S3級限值37，組合彎矩設計值-436.84kN·m，凈截面系數(shù)0.85。 圖5.1-7 5.1-8SATWE-17版新鋼標驗算結(jié)果校核：翼緣寬厚比大于S3級，故γx=1.0；

M

186578.111.00.85 《鋼結(jié)構(gòu)設計標準》GB50017-20177.1.1、7.1.2

uN0.7fu其中，An=ξ·A，ξ

N A0.7N fA0.7fu

F1/fN

A0.7fu組合軸拉力設計值2145.12kN，凈截面系數(shù)0.85。（a）H形支撐截面尺寸 圖5.1-9 H形支撐截面及特性圖5.1- SATWE-03版鋼規(guī)和17版新鋼標驗算結(jié)NN

0.85

FN2145.12 F N A0.7f

2145.12410 0.850.00780.7與03版規(guī)范一致。 為12，小于S3級限值13，組合內(nèi)力設計值為：N=-675kN，Mx=270kN·m，My=540kN·m，凈截面系數(shù)0.85。（a）H形柱截面尺寸 圖5.1-11 H形柱截面及特性（a）V41-03版鋼規(guī)驗算結(jié)果 圖5.1-12 SATWE-03版鋼規(guī)和17版新鋼標驗算結(jié)果N MxMyF1A x

y

0.85 1.20.850.85。 圖5.1-13 （a）V41-03版鋼規(guī)驗算結(jié)果 圖5.1-14 SATWE-03版鋼規(guī)和17版新鋼標驗算結(jié)果 MyF

x

y 0.85 1.150.85 1.150.85MM2M F1 m2702 27020.85 1.150.85穩(wěn)定驗自由長度l1與其寬度b1之比”控制是否驗算整體穩(wěn)定。（即“受壓翼緣的自由長度l1與其寬度b1之比”小03規(guī)范表4.2.1）也會按式（6.2.2）驗于S4級限值124，L1/b1=4/0.3=13.33>13，組合彎矩設計值-245.84kN·m。 圖5.2-1工字梁截面及特性5.2-2SATWE-03174320Ah

b W b

x 62.890.01562.890.0151

01

4.4

'1.070.2821.070.282

F2

M

57845.750.962F2/f57845.75/215000于S4級限值124，L1/b1=4/0.4=10<13，組合彎矩設計值-247.43kN·m。 圖5.2-3工字梁截面及特性5.2-4SATWE-0317F2

M

44394.801.0F2/f44394.80/215000次梁3截面高度小于主梁高度一半。5.2-5主、次梁示意圖計算框架梁正則化長細比時l取值如下：lmin{L/2，L1,左}；l右=min{L/2，L1,右}；L1,左,右15.2-6L=8m，作下翼緣穩(wěn)定驗算，圖面也不顯示梁端下翼緣穩(wěn)定應力比，如圖5.2-7所示。 圖5.2-6主、次梁截面尺寸（a）鋼梁驗算結(jié)果-（b）鋼梁驗算結(jié)果-構(gòu)件圖5.2- SATWE-17版新鋼標正則化長細比結(jié)一半，因此

400 96011 400 960

l 2 l 5.436h2 w15.43612.919602 2 5.43612.919602 1 w 1 3.46bt3ht3 1 w 1 h212bt1.78ht 1 w3.464002039602037.2712.913.34.527206000960212400201.78960

n,p 圖5.2-8主、次梁截面尺寸（a）鋼梁驗算結(jié)果-（b）鋼梁驗算結(jié)果-構(gòu)件5.2-9SATWE-17f17（6.2.7-3）~（6.2.7-6）計算，得λn,b=0.474>0.45，需驗算框架梁端下fe

3.14 F4Mx

dF4/f97917.5/305000Q345、Q390、Q420、03170317標準工字xbbbaybcbb軋制xbbbaybbbatw=12mm，tf=19mm，b/h=1>0.8，f=295N/mm2，軸壓力設計值N=-1479.03kN。 圖5.2-10標準工字鋼支撐截面及特性圖5.2- 本算例中，標準工字鋼支撐，b/h=1>0.8，支撐長細比：λx=37.18，λy=63.6。03版鋼規(guī)：FN x

0.878F2/f97995.60/295000FN Ay 0.707AyFN x

0.929F2/f92615.87/295000FN Ay 0.707Ay壓彎構(gòu)件（柱）穩(wěn)矩系數(shù)βmx的規(guī)定發(fā)生變化。等效彎矩系數(shù)無側(cè)等效彎矩系數(shù)無側(cè)031 0.650.35M 117 10.36 0.60.4M 1注：17版新鋼標，有側(cè)移情況，當N<<Ncr算例1：焊接H形柱，截面尺寸如下圖所示，H=4m，Q235，f=205N/mm2，翼緣寬厚比12，38μx=μy=0.73，長細比λx=8.94，λy=26.9，組合（a）H形柱截面尺寸 （b）H形柱截面特性圖5.3-1焊接H形柱截面及特性 （a）V41-03版鋼規(guī)驗算結(jié)果 （b）V42-17版新鋼標驗算結(jié)果圖5.3-2SATWE-03版鋼規(guī)和17版新鋼標驗算結(jié)果5Hxb，ycλx=8.94，λy=26.9φφ非閉口構(gòu)件，η根據(jù)附錄B.1計算得φbx=1.0，φby=1.0； 3.142206106xNEx1.12 x 2 3.142206106yNEy1.12 1.1 y 0.650.35M2x0.650.35405MM

675 0.650.35M2x0.650.35405MM

675 0.650.35My20.650.35270

270 0.650.35My20.650.35270

270 FN mx W10.8N/N x

tyM 0.994

0.441.05 10.8675/

0.3F2/f97810.01/205000FNtxMx

myM y

10.8N/N 0.44

0.3

1.2 10.8675/x8.9=6.9 3.142206106xNEx1.12 x 2 3.142206106yNEy1.12 1.1 y 0.60.4M2x0.60.4405MM

675 0.650.35Mx20.650.35405MM

675 0.60.4M2y0.60.4270

270 0.650.35My20.650.35270

270 FN mx W10.8N/N x

tyM 0.994

0.361.05 10.8675/

0.3F2/f92359.58/205000FNtxMx

myM

10.8N/N bx

1.0 1.00.

1.2 10.8675/算例2：焊接H形柱，截面尺寸如下圖所示，H=4m，Q235，f=205N/mm2，翼緣寬厚比12，38μx=μy=0.73，長細比λx=8.94，λy=26.9，組合（a）H形柱截面尺寸 （b）H形柱截面特性圖5.3-3焊接H形柱截面及特性（a）V41-03版鋼規(guī)驗算結(jié)果 （b）V42-17版新鋼標驗算結(jié)果圖5.3-4SATWE-03版鋼規(guī)和17版新鋼標驗算結(jié)果5Hxb，ycλx=8.94，λy=26.9φφ非閉口構(gòu)件，η根據(jù)附錄B.1計算得φbx=1.0，φby=1.0； 3.142206106xNEx1.12 x 2 3.142206106yNEy1.12 1.1 yM 0.650.35M2MM0.650.35M2M 0.650.35M2

0.650.351350.650.351350.650.35135 0.650.35My20.650.35135M FN mx W10.8N/N x

tyM0.733

0.994

1.05 10.8675/

FNtxMx

myM y

10.8N/N 0.9210.03521.0 0.733

1.2 10.8675/x8.9=6.9 3.142206106xNEx1.12 x 2 3.142206106yNEy1.12 1.1 yM 0.60.4M2M

0.60.4135 0.650.35Mx20.650.35135M M 0.60.4M2M

0.60.41350.650.35My20.650.35135M FN mx W10.8N/N x

tyM0.695

0.994

1.05 10.8675/

FNtxMx

myM yy yW10.8N/Ny 0.733

0.733

1.2 10.8675/1238，有側(cè)移，計算長度系數(shù)μx=μy=2.03，長細比λx=24.84，λy=74.71，（a）H形柱截面尺寸 （b）H形柱截面特性圖5.3-5焊接H形柱截面及特性（a）V41-03版鋼規(guī)驗算結(jié)果 （b）V42-17版新鋼標驗算結(jié)果圖5.3-6SATWE-03版鋼規(guī)和17版新鋼標驗算結(jié)果03版規(guī)范中，有側(cè)移βmx、βmy1.0，而依據(jù)17版新鋼標式（8.2.1-10）計算的等效彎矩系數(shù)βmx較03版規(guī)范會偏小，具體過程如下。 3.142206106xNEx1.12 1.1 x 2 3.142206106yNEy1.12 1.1 ymx 0.650.35M2x0.650.35405my

M

6750.650.35My20.650.35270

270 FN mx W10.8N/N x

tyM 0.954

1.05 10.8675

1.0 1.00.FNtxMx

myM y

10.8N/N

0.612

1.2 10.8675 3.142206106xNEx1.12 1.1 x 2 3.142206106yNEy1.12 1.1 y2

3.142206106xNcrx

2.03 1- 10.36

cr 0.650.35Mx20.650.35405MM

675Ncr,

2y

3.142206106 2.03

1- 10.36

cr, 0.650.35My20.650.35270

270 FN mx W10.8N/N x

tyM 0.954

0.9981.05 10.8675

0.3FNtxMx

myM y

10.8N/N

0.612

1.2 10.8675640，S390，有側(cè)移，計算長度系數(shù)μx=μy=2.03，長細比λx=λy=29.48， 圖5.3-7圓柱截面及特性 （a）V41-03版鋼規(guī)驗算結(jié)果 （b）V42-17版新鋼標驗算結(jié)果圖5.3-8SATWE-03版鋼規(guī)和17版新鋼標驗算結(jié)果17版新鋼標則按式（8.2.4-3）計算等效彎矩系數(shù)。最終結(jié)果顯示，圓柱按照17版圓柱，x軸b類，y軸b類，長細比λx=λy=29.48，因此φx=φy=0.938；閉口構(gòu)件，η=0.7；γx=1.0，γ圓截面，φbx=φ 3.142206106xNEx1.12 1.1 x 2 3.142206106yNEy1.12 1.1 ymxM0.650.35M2M

0.650.35148.5my0.650.35My20.650.35121.5M FN mx W10.8N/N x

tyM

0.760.938

1.0 10.8607.5

F2/f98125.31/205000

myMF3

x W10.8N/N

0.938

1.15 10.8607.5圓柱，x軸b類，y軸b類，長細比λx=λy=29.48，因此φ=0.938；徑厚比40<90，γm=1.15；2NE

3.1422061060.049009NN1 MNNMxM1 148.5N10.35N N

M2yM1

121.5xy0.9810.9824MmaxM2M2，M2M2 580.52391.52，148.52 3.142206106 2NEx1.12 1.1 FFN3

'2 mW10.8N/N 0.938

1.15 10.8607.5F2/fF3/f76461.01/20500040，S390，有側(cè)移，計算長度系數(shù)μx=μy=2.03，長細比λx=λy=29.48， 圖5.3-9圓柱截面及特性（a）V41-03版鋼規(guī)驗算結(jié)果 （b）V42-17版新鋼標驗算結(jié)果圖5.3-10SATWE-03版鋼規(guī)和17版新鋼標驗算結(jié)果17版新鋼標則按式（8.2.4-3）計算等效彎矩系數(shù)。最終結(jié)果顯示，圓柱按照17版圓柱，x軸b類，y軸b類，長細比λx=λy=29.48，因此φx=φy=0.938；閉口構(gòu)件，η=0.7；γx=1.0，γ圓截面，φbx=φ 3.142206106xNEx1.12 1.1 x 2 3.142206106yNEy1.12 1.1 ymx 0.650.35M2x0.650.35391.5my

M

0.650.35My20.650.35283.5

526.5 FN mx W10.8N/N x

tyM 0.938

1.0 10.8675

0.70.462526.51.00.F2/f95463.35/205000FNtxMx

myM y

10.8N/N 0.70.414580.5

0.938

1.15 10.8675圓柱，x軸b類，y軸b類，長細比λx=λy=29.48，因此φ=0.938；徑厚比40<90，γm=1.15；2NE

3.142206106 10.35 M2MxM

391.51 10.35 M2

580.5

yM M

283.51 xy0.95500.9587MmaxM2M2，M2M2

526.5

max580.52526.52，391.52283.52 2 3.142206106 1.1 FFN ' mW10.8N/N 0.938

1.15 10.8675F2/fF3/f81940.29/20500040，S390，無側(cè)移，計算長度系數(shù)μx=μy=0.73，長細比λx=λy=10.61， 圖5.3-11圓柱截面及特性 （a）V41-03版鋼規(guī)驗算結(jié)果 （b）V42-17版新鋼標驗算結(jié)果圖5.3-12SATWE-03版鋼規(guī)和17版新鋼標驗算結(jié)果17版新鋼標則按式（8.2.4-3）計算等效彎矩系數(shù)。最終結(jié)果顯示，圓柱按照17版圓柱，x軸b類，y軸b類，長細比λx=λy=10.61，因此φx=φy=0.9914； 3.142206106xNEx1.12 x 2 3.142206106yNEy1.12 y 0.650.35M2x0.650.35391.5MM

0.650.35M2x0.650.35391.5MM

0.650.35My20.650.35283.5

526.5 0.650.35My20.650.35283.5

526.5 FN mx W10.8N/N x

tyM 0.9914

0.4141.0 10.8675/

0.70.462526.51.00.F2/f57929.51/205000

myMF3

x W10.8N/N bx 0.9914

0.70.414580.51.00.

0.4621.15 10.8675/圓柱，x軸b類，y軸b類，長細比λx=λy=10.61，因此φ=0.9914；徑厚比40<90，γm=1.15；2NE

3.1422061060.04900910.35 M2MxM

1 10.35 M2

580.5

yM M

283.51 xy0.98380.9851MmaxM2M2，M2M2

526.5

max580.52526.52，391.52283.52 2 3.142206106NEx1.12 FFN3

'2 mW10.8N/N

0.96921.15 10.8675/F2/fF3/f84730.70/205000有效截面驗工字型截箱型截腹板高厚比計算有效截面特按式（8.4.2-驗算強度、穩(wěn)按式（8.4.2-雙向壓彎做相處 fFNMxNexMyNeyf x yF/f mxMx tyMyNey A W10.8N/N' W x byF/f txMxNex myMy A W W10.8N/N' bx y 效截面也不盡相同，如圖5.4-2所示。 有效截面面積nnAnennAinxcnnnAinycn Ay2

i Ax2

i算例1：焊接H形柱，截面尺寸如下圖所示，H=4m，Q235，f=205N/mm2，翼緣寬厚比9.75，96，有側(cè)移，計算長度系數(shù)μx=μy=2.03，長細比λx=19.23，λy=89.08，凈截面系數(shù)0.85，組合內(nèi)力設計值為：N=-675kN，Mx=472.5kN·m，My=270kN·m。（a）H形柱截面尺寸 （b）H形柱截面特性圖5.4-3焊接H形柱截面及特性 （a）V41-03版鋼規(guī)驗算結(jié)果 （b）V42-17版新鋼標驗算結(jié)果圖5.4-4SATWE-03版鋼規(guī)和17版新鋼標驗算結(jié)果SATWE-03根據(jù)附錄B.1計算得φbx=0.84，φby=1.0；N MxMyF1A x

y

0.85 1.050.85 1.20.85 3.142206106xNEx1.12 x 2 3.142206106yNEy1.12 ymxM0.650.35M2M

0.650.35472.5my0.650.35My20.650.35270M FN mx W10.8N/N x

tyM

0.9723

1.05 10.8675

FNtxMx

myM y

10.8N/N

0.523

0.84

1.2 10.8675/maxNM675 max

h0/tw9645251.3241661k

2 2

h/ 11.040.75n,

k110.19 n,p n,p hehe01.324he10.4hehe20.6he相對xcnnAinyc n

ex488.75500eyAe對xc軸慣性矩： Ax2

i Ay2

i /511.25 Wely Mx MyNeyF1/f

/

341883.03/205000 mxMx tyMyNey F2/fA W10.8N/N' /f333707.88/205000x x by txMx myMy F3/fA

W10.8N/N /f341551.00/205000 y bx y Ey78.67，有側(cè)移，計算長度系數(shù)μx=μy=2.03，長細比λx=37.31，λy=46.44，凈截面系數(shù)0.85，組合內(nèi)力設計值為：N=-1020kN，Mx=-380kN·m，My=-190kN·m。 圖5.4-7箱形柱截面及特性（a）V41-03版鋼規(guī)驗算結(jié)果 （b）V42-17版新鋼標驗算結(jié)果圖5.4-8SATWE-03版鋼規(guī)和17版新鋼標驗算結(jié)果λ=71y=4F F

M x

WyW

0.85 1.00.85 1.00.85 3.142206106xNEx1.12 1.1 x 2 3.142206106yNEy1.12 1.1 ymxM0.650.35M2M

0.650.35-380-my 0.650.35My20.650.35-190M - FN mx W10.8N/N x

tyM 0.9088

1.00.01628710.81020/

F2/f53884.92/215000FNtxMx

myM y

10.8N/N

0.8722

1.00.01576910.81020/F3/f51360.718/215000腹板的應力分布不均勻系數(shù)α0：NMxMy1020 max Aexcycex559.9417600ey35.25460WelxWely M MyNey F1/f

/

83650.42/215000 mxMx tyMyNeyF2/

A

W10.8N/N'

/f68317.77/215000x x by txMx myMy F3/

A

W10.8N/N /f65484.87/215000 y bx y Ey大于S3級限值13，腹板高厚比133.75，大于S4級限值124，需考慮有效截面，凈截面系數(shù) 圖5.4-9工字梁截面及特性圖5.4-

M

35992.721.00.85WelxWely

M

37403.421.00.85F2

M

31792.911.0F2/f31792.91/2150005.4-11 體承載能力。17版新鋼標較03版規(guī)范對受壓構(gòu)件有效截面的規(guī)定更詳細。取有效截面驗算強度和穩(wěn)定性，有效截面系數(shù)ρ按照7.3.4條計算。（a）H形支撐截面尺寸 （b）H形支撐截面特性圖5.4-12 H形支撐截面及特性

NN

0.85

FN x

0.9638FN Ay 0.4962Ay翼緣寬厚比18.25<（10+0.1*93.64）=19.36；hw/tw79.25 hw/tw79.25n, 56.2 110.19110.19 n,p

n,

1.41

長細比λ29k0.13tw/hwAe300820.6613865016NF1

0.850.008154F2

x

0.9638

F3

y

0.4962

F3/f461137.71/2150001程序按照17版新鋼標的規(guī)定取塑性發(fā)展系數(shù)。相較03版鋼規(guī)，17版新鋼標中，受力構(gòu)件的強度驗算發(fā)生變化：受按照毛截面屈服和凈截面斷裂雙控。以受拉支撐為例，校核了V42-17版新鋼標程序計算。以焊接H形和圓截面柱為例，對比并校核了03版鋼規(guī)和V42-17版新鋼標程序的彎矩設計值減小，而焊接H形截面則一致。相較03版鋼規(guī)，17版新鋼標中，對梁上無板情況，不再依據(jù)“受壓翼緣的自由長度l1與于13，對比并校核了03版鋼規(guī)和V42-17版新鋼標程序整體穩(wěn)定驗算結(jié)果，表明程序處理相較03版鋼規(guī)，17版新鋼標中，新增框架梁下翼緣穩(wěn)定驗算。V42-17版新鋼標程序?qū)ν瑫r滿足三個條件（0.45）的345MPa彎矩系數(shù)βtxH03V42-170317S4級后，需用有效截面代替實際截面驗算桿件承載力，V42-17慮有效截面并進行承載力以焊接H形和箱形柱為例，對比并校核了03版鋼規(guī)和V42-17版相較03版鋼規(guī)，17版新鋼標中，受彎構(gòu)件板件寬厚比大于S4級時，需用有效截面驗算相較03版鋼規(guī)，17版新鋼標中，受壓構(gòu)件板件寬厚比超過規(guī)定限值時可取有效截面驗算H03版鋼規(guī)和V42-17版新鋼標程序計算結(jié)果，后者考慮有效截面后增大。第6章鋼柱計算長度鋼柱計算長度系數(shù)規(guī)范的相關(guān)修改及程序?qū)崳ǎㄐ落摌藶橹谓Y(jié)構(gòu)層側(cè)移剛度，即施加于結(jié)構(gòu)上的水平力與其產(chǎn)生的層間位移角的比值。iV4.2版本SATWE依據(jù)新鋼標中規(guī)定的強支撐判斷原則，對于有支撐框架按照功能如下圖，在參數(shù)定義—設計信息1中勾選“自動考慮有無側(cè)移”。圖6.1-1“自動考慮有6.1-2（，其中為按照有側(cè)移框架計算長度得到的受壓穩(wěn)定系6.1-36.1-支撐 支撐=--- 柱=138.2-6.1-=支撐/=支撐/ X6.1-5實腹鋼梁剛接時的階形柱的計算長度系數(shù)確定方式：即按照8.3.3-2計算得到，然后8.3.3不應小于柱上端與桁架型橫梁剛接計算得到的.8.23，是按照新鋼標上柱計算長度系數(shù)的兩倍還多，舊版方式很可6.1-6.1-6STS下圖結(jié)構(gòu)中的下柱和上柱采用450*250*6*10的H形截面柱，下柱高度6米，上柱采用高3450*250*6*10H9.04按照規(guī)范8.3.2條6.1-7所6.1- ） ） 6.1-參 6.1-增大，在截面由HW400*400變?yōu)镠W400*408時，其腹板厚度和翼緣長度均變大了，為什么回轉(zhuǎn) 相較于柱上、下端并與之剛接的橫梁線剛度之和與柱線剛度之和的比值K1、K2,通過規(guī)范附都與K1、K2呈反比關(guān)系，而在不改變梁截面的情況下，增大柱截面而不改變梁截面的情況下會使K1、K2這兩個參數(shù)變?。ㄗ畹讓又鵎2不變，進而柱的計算長度系數(shù)始終是呈增大的趨6.1-K1K1K2都增大的方式減小柱的計算長度系數(shù)，進而減其長細比限值有所降低。抗規(guī)8.1.3注2：多、鋼結(jié)構(gòu)房屋，當構(gòu)件的承載力滿足2倍地剛度就與參數(shù)K1,K2的確定沒有影響了，K1,K2不變，計算長度系數(shù)自然不會發(fā)生變化。小第7結(jié)構(gòu)抗震性能化新鋼標性能設計基本思計規(guī)范》GB50011GB50191性能設計的關(guān)鍵7.2-17.2-27.2-37.2-4件性能系數(shù)最小值，宜比規(guī)則結(jié)構(gòu)增加15%~50%。7.2-5應符合圖7.2-6規(guī)定的要求執(zhí)行。7.2-6H形和箱形截面柱節(jié)點域受剪正則化寬厚比λns性等級。對長細比、板件寬厚比限值控制按照圖7.2-7執(zhí)行。PKPM軟件進行鋼結(jié)構(gòu)性能設計的流程及手工校核過多遇下承載力與變形驗7.3-27.3-3根據(jù)確定的性能等級，程序會自動按照新鋼標要求，即圖7.2-417.1.5下程序默認的阻為2%，按照新鋼標17.2.1條第四條所述，對于彈塑性分析的阻可5%。如果使用彈塑性分析軟件進行了結(jié)構(gòu)中震下。如圖7.3-4所示為SAUSAGE軟件計算的某框架結(jié)構(gòu)在某條波中震下的能量圖及系數(shù)可以在選擇如圖7.3-5所示的“鋼結(jié)構(gòu)設計標準的性能目標”菜單下，進行單個 7.3-6照對應的性能等級確定。βe的取值按照圖7.3-8新鋼標要求執(zhí)行。調(diào)整系數(shù)均按照1.1ηy確定。1.1ηy。對框架結(jié)7.3-10圖7.3-11標17.3.4確定對應的板件寬厚比等級，并在SATWE軟件中選擇“梁、柱及支撐構(gòu)件的寬厚比7.3-12所示。圖結(jié)果。軟件輸出的結(jié)果分別如圖7.3-15、圖7.3-16、圖7.3-177.3-147.3-157.3-167.3-17穩(wěn)定承載力及相關(guān)構(gòu)造寬厚比、高厚比及長細比的結(jié)果及限值。柱構(gòu)件詳細包絡信息如圖7.3-187.3-19通過上述小震與中震的包絡可以看到，SATWE程序已經(jīng)完全按照新鋼標對性能設計的要鋼標17.2.3條進行驗算。其中Ωi為鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的性能系數(shù)，注意：不是最小的性能系數(shù)，該系數(shù)需要考慮βe，Ωi=βe*Ωmin。7.3-2133該梁構(gòu)件在中震下X正向正偏心調(diào)整前與調(diào)整后的彎矩分別如下圖7.3-28及圖下的效應最大，計算出的性能系數(shù)最不利，因此，取X向正偏心的內(nèi)力結(jié)果。圖7.3- 而該參數(shù)的取值與板件寬厚比等級是有關(guān)系的，如新鋼標表17.2.2-2所示。7.3-31柱滿足構(gòu)件延性等級為V（4（5）過計算結(jié)果可以看到強柱弱梁的驗算結(jié)果Px，Py。Np/Ac于箱型截面柱的塑性發(fā)展系數(shù)兩個方向均為γx=γy=1.05。Np/Ac）=1.6341*1.05*（345000-Np/Ac）=1.6341*1.05*（345000-查表的基礎上還需要放大1.1倍。γy=1.2。按照梁的受彎承載力計算計算兩個方向的梁的受彎承載力如下Xηy*ΣWebfyb=1.1*1.1*2*345*1.05*1.0807=947.4kNYηy*ΣWebfyb=1.1*1.1*345*1.05*1.0807=473.7kN計算，如規(guī)范17.2.4-1計算，并按照圖7.3-36的限值進行驗算，判斷是否滿足規(guī)范求，如圖7.3-36所示。梁構(gòu)件對應的寬厚比等級為S2，輸出的抗剪，受壓計算結(jié)果信息如圖7.3-37所示。按照鋼標計算Nmax按照鋼標校核中震下Ne2<Nmxa按照鋼標計算Vmax梁右端VGb=1.0D+0.5L=1.0*42.5+0.5*20.32=52.66kN；梁另一邊右端Vp為：Vp右=52.66+（419+419）/6=52.66+139.66=192.32kN；Q345，7.3-41按照新鋼標計算該梁的γ，φ1則L=6/2=3m，按照正則化長細比的計算可以得到：γ=200*SQRT（200*12/8*(400-φ 計算正則化長細比λnb7.3-43λnbσ ]*206000=1705λnb=SQRT（fy/σcr）=SQRT(345/1705)=0.4490.45，手工校核結(jié)果與由于該梁的延性等級為IV級，如所示，因此按照圖7.3-40的要求，其正則化長細比限值為0.55，軟件輸出的結(jié)果與規(guī)范要求結(jié)果一致。 1.35，綜合考慮最小的性能系圖131.0D+0.5L+1.0EXP，則對應的組合軸力值為：131.0D+0.5L+1.0EXP，但是彎矩組合要區(qū)分柱底和柱頂，則有：MX=1.0*16.81+0.5*8.09+1.0*65.37=86.225kN.m；MX底=1.0*8.74+0.5*4.2+1.0*129.29=140.13kN.m；MY頂=1.0*1.85+0.5*0.9+1.0*237.58=239.88kN.m；處考慮柱雙向壓彎σ=N/An+Mx/γxWnx+My/γyWyx進行計算。柱頂σ柱底σN=1145.445kN，MX=140.13kN.m，My=378.84kN.m，對應的最大應力為柱底應力429.98N/mm2，手工校核的組合及應力結(jié)果與軟件輸出結(jié)果一致。SATWE，Xλx=48.35，Y料，對應考慮材料修正的長細比兩個