建筑幕墻防雷專家講座上海第三課-張芹

鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計標準》第4章為根本設(shè)計規(guī)定〔為便于與原標準查對，有關(guān)條文的條文號、表號、式號等均按原標準采用〕。4.根本設(shè)計規(guī)定4．1設(shè)計原那么4.1.1本標準采用以概率理論為根底的極限狀態(tài)設(shè)計方法，用分項系數(shù)設(shè)計表達式進行計算。條文說明4.1.1遵照《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準》GB50068，本標準采用以概率理論為根底的極限狀態(tài)設(shè)計方法，用分項系數(shù)設(shè)計表達式計算〔雙系數(shù)法〕。對于鋁合金結(jié)構(gòu)的疲勞計算，本標準不予考慮。在鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計文件中，應(yīng)注明建筑結(jié)構(gòu)的平安等級、設(shè)計使用年限、鋁合金材料牌號及供貨狀態(tài)、連接材料的型號和對鋁合金材料所要求的力學(xué)性能、化學(xué)成分及其他的附加保證工程。條文說明本條提出的在設(shè)計文件中應(yīng)注明的內(nèi)容，是與保證工程質(zhì)量密切相關(guān)的。4.1.3鋁合金結(jié)構(gòu)應(yīng)按以下承載能力極限狀態(tài)和正常使用狀態(tài)進行設(shè)計：1．承載能力極限狀態(tài)包括：構(gòu)件和連接的強度破壞和因過度變形而不適于繼續(xù)承載，結(jié)構(gòu)和構(gòu)件喪失穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系和結(jié)構(gòu)傾覆。2．正常使用極限狀態(tài)包括：影響結(jié)構(gòu)、構(gòu)件和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件正常使用或外觀的變形、影響正常使用的振動，影響正常使用或耐久性能的局部損壞。條文說明承載能力極限狀態(tài)可理解為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件發(fā)揮允許的最大承載功能的狀態(tài)。正常使用極限狀態(tài)可理解為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件到達使用功能上允許的某個限值狀態(tài)。4.1.4按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計鋁合金結(jié)構(gòu)時，應(yīng)考慮荷載效應(yīng)的根本組合，必要時尚應(yīng)考慮荷載效應(yīng)的偶然組合。按按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計鋁合金結(jié)構(gòu)時，應(yīng)考慮荷載效應(yīng)的標準組合。條文說明荷載效應(yīng)的組合原那么是根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)可靠度統(tǒng)一標準》GB50068的規(guī)定，結(jié)合鋁合金結(jié)構(gòu)的特點提出的。對荷載效應(yīng)的偶然組合，統(tǒng)一標準只作出原那么性的規(guī)定，具體的設(shè)計表達式及各種系數(shù)應(yīng)符合專門標準的有關(guān)規(guī)定。對于正常使用極限狀態(tài)，鋁合金結(jié)構(gòu)一般只考慮荷載效應(yīng)的標準組合，當有可靠依據(jù)和實踐經(jīng)驗時，亦可考慮荷載效應(yīng)的頻遇組合，當考慮長期效應(yīng)時，可采用準永久組合。4.1.5鋁合金結(jié)構(gòu)的計算模型和根本假定應(yīng)盡量與構(gòu)件連接的實際性能相符合。4.1.6鋁合金結(jié)構(gòu)正常使用環(huán)境溫度應(yīng)低于100C0。條文說明鋁合金材料具有優(yōu)良的負溫工作性能，在低溫條件下其強度及延性均有所提高，所以不必規(guī)定鋁合金結(jié)構(gòu)的負溫臨界工作溫度。但鋁合金耐高溫性能差，1500以上時速喪失強度，這也是可以通過擠壓工藝生產(chǎn)型材的主要原因。4．2荷載和荷載效應(yīng)計算4.2.1設(shè)計鋁合金結(jié)構(gòu)時應(yīng)考慮永久荷載、可變荷載、支承結(jié)構(gòu)的變形和或沉降、施工荷載、檢修荷載等及地震作用、溫度變化作用。條文說明國內(nèi)外目前對鋁合金結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的研究還不深入，鋁合金抗震設(shè)計時，對幕墻結(jié)構(gòu)可以按照現(xiàn)行有關(guān)國家行業(yè)標準的規(guī)定執(zhí)行；對其他結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)計參數(shù)可以按照現(xiàn)行抗震標準中的鋼結(jié)構(gòu)的有關(guān)參數(shù)取用。設(shè)計鋁合金結(jié)構(gòu)時，荷載的標準值、荷載分項系數(shù)、荷載組合值系數(shù)，應(yīng)按現(xiàn)行國家標準《建筑結(jié)構(gòu)荷載標準》GB50009的規(guī)定采用。結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)γ0應(yīng)按現(xiàn)行國家標準《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準》GB50068的規(guī)定采用，其中設(shè)計年限為25年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，γ0不應(yīng)小于0.95。4.2.3框架結(jié)構(gòu)中，梁與柱的剛性連接應(yīng)符合受力過程中梁柱間交角不變的假定，同時連接應(yīng)具有充分的強度，承受交匯構(gòu)件端部傳遞的所有最不利內(nèi)力。梁和柱鉸接時，應(yīng)使連接具有充分的轉(zhuǎn)動能力，且能有效地傳遞橫向剪力與軸向力。梁與柱的半剛性連接只有有限的轉(zhuǎn)動剛度，在承受彎矩的同時會產(chǎn)生相應(yīng)的交角變化，在內(nèi)力分析時，必須預(yù)先確定連接的彎矩—轉(zhuǎn)角特性曲線，以便考慮連接變形的影響。條文說明梁柱連接一般采用剛性和鉸接連接。半剛性連接的彎矩—轉(zhuǎn)角關(guān)系較為復(fù)雜，它隨連接形式、構(gòu)造細節(jié)的不同而異。進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，這種連接形式的實驗數(shù)據(jù)或設(shè)計資料必須足以提供為準確的彎矩—轉(zhuǎn)角關(guān)系。4.2.4框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析宜符合以下規(guī)定：1．框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析可采用—階彈性分析。2．對〔ΣN·Δu〕/〔ΣH·h〕＞0.1的框架結(jié)構(gòu)宜采用二階彈性分析，此時應(yīng)在每層柱頂附加考慮由公式(4.2.4-1)計算的假想水平力Hni。Hni=〔1/200〕kcksQi〔4.2.4-1〕式中Δu——按一階彈性分析求得的所計算樓層的層間側(cè)移；h——所計算樓層的高度；ΣN——所計算樓層各柱軸心壓力設(shè)計值之和；ΣH——產(chǎn)生層間側(cè)移Δu的所計算樓層及以上各層的水平力之和；Qi——第i層的總重力荷載設(shè)計值；ks=(0.5+1/ns)1/2ks≤1；ns——框架總層數(shù)；kc=(0.5+1/nc)1/2kc≤1；nc——第i層內(nèi)柱的數(shù)目。對無支撐的框架結(jié)構(gòu)，當采用二階彈性分析時，各桿件桿端的彎矩MⅡ可用以下近似公式進行計算：MⅡ=MIb+α2iMIs〔4.2..4-2〕α2i=1/[1-(ΣN·Δu)/(ΣH·h)]〔4.2..4-3〕式中MIb——假定框架無側(cè)移時按一階彈性分析求得的各桿桿端彎矩；MIs——框架各節(jié)點側(cè)移時按一階彈性分析求得的各桿桿端彎矩；α2i——考慮二階效應(yīng)第i層桿件的側(cè)移彎矩增大系數(shù)。注：當按公式〔4.2.4-3〕計算α2I≥1.33時，宜增加框架結(jié)構(gòu)的剛度。條文說明一階分析是針對未變形的結(jié)構(gòu)進行平衡分析，不考慮變形對外力效應(yīng)的影響。在分析結(jié)構(gòu)內(nèi)力以進行強度計算時，除數(shù)特殊結(jié)構(gòu)外，按一階分析通常可以獲得足夠精確的結(jié)果。二階效應(yīng)是指結(jié)構(gòu)變形對力的效應(yīng)，如結(jié)構(gòu)水平位移對豎向力的效應(yīng)P—Δ，桿件撓度對軸力作用的`效應(yīng)P—δ，桿件伸長或縮短產(chǎn)生的效應(yīng)，彎曲使弦長減小的效應(yīng)以及初始彎曲、初始傾斜產(chǎn)生的效應(yīng)等。結(jié)構(gòu)的變形將會在結(jié)構(gòu)中引起附加內(nèi)力。而附加內(nèi)力的產(chǎn)生將會導(dǎo)致進一步的附加變形，如此往復(fù)。考慮二階效應(yīng)的方法是用二階分析考慮變形對外力效應(yīng)的影響，針對已變形的結(jié)構(gòu)來進行平衡分析。鋁合金框架結(jié)構(gòu)的精確分析應(yīng)考慮二階效應(yīng)。對于側(cè)移不是很大的框架或者計算精度要求不是很高的框架，其內(nèi)力計算均可采用一階彈性分析的方法。一階彈性計算的結(jié)果對于一般的結(jié)構(gòu)足夠精確。對于側(cè)移很大的框架或者計算精度要求很高的框架，其內(nèi)力計算均可采用二階彈性分析的方法。本條對鋁合金框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析方法作出了具體規(guī)定，即所有框架結(jié)構(gòu)〔不管有無支撐結(jié)構(gòu)〕均可采用一階彈性分析方法計算框架桿件的內(nèi)力，但對于〔ΣN·Δu〕/〔ΣH·h〕≥0.1的框架結(jié)構(gòu)那么推薦采用二階彈性分析確定，以提高計算精度。當采用二階彈性分析時，為配合計算精度，不管是精確計算或近似計算，亦不管有無支撐結(jié)構(gòu)，均應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的各種缺陷〔如柱子的初傾斜、初偏心和剩余應(yīng)力等〕對內(nèi)力的影響。其影響程度可通過在框架每層柱的柱頂作用有附加的假想水平力〔概念荷載〕Hni來綜合表達，見下面圖示1。研究說明，框架層數(shù)越多，構(gòu)件缺陷的影響越小。通過數(shù)值分析及與國外標準的比擬，本標準采用了公式〔4.2.4-1〕計算Hni本條對無支撐純框架在考慮側(cè)移對內(nèi)力影響采用二階彈性分析時，提出了框架桿件端彎矩的計算方法.當采用一階分析時〔圖2〕，框架桿端彎矩MI為：MI=MIb+MIs〔1〕當采用二階分析時，框架桿端彎矩MⅡ為：MⅡ=MIb+α2iMIs〔2〕式中：MIb——假定框架無側(cè)移時〔圖2b〕按一階彈性分析求得的各桿桿端彎矩；MIs——框架各節(jié)點側(cè)移時〔圖2c〕按一階彈性分析求得的各桿桿端彎矩；α2i——考慮二階效應(yīng)第i層桿件的側(cè)移彎矩增大系α2i=1/[1－〔ΣN·Δu〕/〔ΣH·h〕]其中ΣN系指生產(chǎn)層間側(cè)移Δu的所計算樓層及以上各層的水平荷載之和，不包括支座位移和溫度的作用。上述二階彈性分析的近似計算方法與國外的規(guī)定根本相同。該計算方法不僅可用于二階彎矩的計算，還可以用于二階軸力及剪力的計算。經(jīng)過大量具體實例驗算證明該方法具有較高的精度。數(shù)值計算說明：當ΣN·Δu/ΣH·h≤0.25時，該近似方法比擬精確，彎矩的誤差不大于10%；而當ΣN·Δu/ΣH·h＞0.25時，〔即α2I＞1.33〕時,誤差較大,應(yīng)適當增加框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度,使α2i≤1.33另外，當(ΣN·Δu/ΣH·h)≤0.1時，說明框架結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度較大，可忽略側(cè)移對內(nèi)力分析的影響，故可采用一階分析法來計算框架內(nèi)力，當然也不必考慮假象水平Hni。4.2.5大跨度空間結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析時宜考慮幾何非線性效應(yīng)的影響，應(yīng)計算結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定承載力。4．3設(shè)計指標4.3.1鋁合金材料的強度設(shè)計值等于強度標準值除以抗力分項系數(shù)〔材料性能分項系數(shù)〕。4.3.2鋁合金結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力分項系數(shù)γR在抗拉、抗壓和抗彎情況下取1.2，在計算局部強度時取1.3。條文說明本條遵照現(xiàn)行《建筑結(jié)構(gòu)荷載標準》GB50009和《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準》GB50068的規(guī)定，鋁合金強度設(shè)計值根據(jù)強度標準值除以抗力分項系數(shù)求得，其中抗力分項系數(shù)根據(jù)以概率理論為根底的極限狀態(tài)設(shè)計方法確定。考慮到目前鋁合金材料力學(xué)性能指標的統(tǒng)計資料尚不充分，且大局部經(jīng)過熱處理和冷加工硬化處理后的合金材料強屈比擬低，破壞時極限伸長率較小，平安儲藏普遍低于鋼材，在計算鋁合金結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力分項系數(shù)時目標可靠指標參照鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)并相應(yīng)提高一個等級，按β=3.7采用。按文獻《建筑結(jié)構(gòu)概率極限狀態(tài)設(shè)計》〔李繼華，中國建筑工業(yè)出版社，1990〕，采用概率方法計算時，極限狀態(tài)方程為：R-SG-SQ=0〔3〕式中R——結(jié)構(gòu)抗力SG——恒載效應(yīng)SQ——可變荷載效應(yīng)〔可為樓面活載效應(yīng)SL或風荷載效應(yīng)SW等〕影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力R的因素主要有：材料性能的不確定性Ωm，幾何參數(shù)的不確定性Ωa，計算模式的不確定性ΩP。其中：1.材料性能的不確定性，構(gòu)件的材料性能按試件實測數(shù)據(jù)采用，而構(gòu)件實際使用的材料性能與試件材料性能的差異；2.幾何參數(shù)的不確定性，主要取決于現(xiàn)有型材的生產(chǎn)工藝水平，型材的公稱尺寸與實際尺寸有允許偏差〔即實際尺寸有可能小于公稱尺寸〕；3.計算模式的不確定性，這是由于計算時采用的計算簡圖與實際受力狀況不完全吻合。綜合上述三種主要因素，擠壓鋁合金構(gòu)件抗力的統(tǒng)計參數(shù)可按下式計算：抗力均值：μR=μΩP·μΩm·μΩa抗力變異系數(shù)：δR=〔δΩP2+δΩm2+δΩa2〕1/2由此計算得到的不同材料、不同狀態(tài)下的抗力統(tǒng)計特性見表4所示。表4鋁合金構(gòu)件抗力統(tǒng)計特性受力狀態(tài)材料軸心受拉軸心受壓偏心受壓μRδRμRδRμRδR6061-T61.1270.13131.1060.13131.2030.1495083-H1121.36340.16211.33750.16211.45430.177作用效應(yīng)S的統(tǒng)計參數(shù)參照現(xiàn)行《建筑結(jié)構(gòu)荷載標準》GB50009-2001，設(shè)計基準期為50年，表5列出了局部調(diào)整后的常見荷載統(tǒng)計參數(shù)。表5荷載統(tǒng)計參數(shù)荷載分類平均值/標準值變異系數(shù)分布類型永久荷載G1.060.07正態(tài)樓面活載L〔辦〕0.5240.288極值Ⅰ型樓面活載L〔住〕0.6440.2326極值Ⅰ型風荷載W0.9080.193極值Ⅰ型雪荷載1.1390.225極值Ⅰ型結(jié)構(gòu)計算中，恒+活是根本荷載組合。目標可靠指標主要在分析G+L(辦)，G+L(住)和G+W三種荷載效應(yīng)組合的根底上經(jīng)優(yōu)化方法確定的；其中G表示恒載，L表示活載，W表示風荷載。由于辦公樓和住宅活荷載的統(tǒng)計參數(shù)不同，所以分開考慮。表6列出了采用優(yōu)選法按不同合金牌號，不同受力狀態(tài)計算的抗力分項系數(shù)γR。計算中考慮了G+L(辦)，G+L(住)和G+W三種荷載效應(yīng)組合，荷載效應(yīng)比值ρ=SQK/SGK=0.25,0.5,1.02,2.0四種情況。表6抗力分項系數(shù)γR軸心受拉軸心受壓偏心受壓6061-T61.17551.19781.15745083-H1121.06131.08191.0412考慮到鋁合金材性實驗的統(tǒng)計數(shù)據(jù)有限，為平安起見，統(tǒng)一取鋁合金結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力分項系數(shù)γR為1.2。考慮到在計算局部強度時計算模式不確定性的變異性更大，并且目標可靠指標也應(yīng)適當提高，偏于平安地取抗力分項系數(shù)γR為1.3。4.3.3鋁合金材料的強度標準值按《鋁及鋁合金軋制板材》GB/T3880、《鋁及鋁合金冷軋帶材》GB/T8544、《鋁及鋁合金擠壓棒材》GB/T3191、《鋁及鋁合金拉〔軋〕制無縫管》GB/T6893、《鋁及鋁合金熱擠壓管》GB/T4437、《鋁合金建筑型材》GB5237、《工業(yè)用鋁及鋁合金熱擠壓型材》GB/T6892采用。條文說明4.3.3現(xiàn)行國家標準給出的各牌號及狀態(tài)下鋁合金板材、帶材、棒材、擠壓型材〔管材〕、拉制管材的材料強度標準值可能略有不同，設(shè)計中可根據(jù)具體情況按附錄A采用，或按相應(yīng)的國家標準采用。4.3.4鋁合金材料的強度設(shè)計值按表4.3.4采用：鋁合金材料強度設(shè)計值(N/mm2)鋁合金材料用于構(gòu)件計算用于焊接連接計算牌號狀態(tài)厚度〔mm〕抗拉、抗壓和抗彎f抗剪fv焊件熱影響區(qū)抗拉、抗壓和抗彎fu,haz焊件熱影響區(qū)抗剪fv,haz6061T4所有905514080T6所有200115100606063T5所有90556035T6所有1508580456063AT5≤10135757545＞10125707040T6≤10160909050＞101508585505083O/F所有9055210120H112所有9055170953003H24≤41006020103004H34≤4145853520H36≤31609540204.3.5鋁合金結(jié)構(gòu)普通螺栓和鉚釘連接的強度設(shè)計值按表4.3.5-1和表4.3.5-2采用：表4.3.5-1普通螺栓連接強度設(shè)計值(N/mm2)螺栓的材料、性能等級、構(gòu)件鋁合金牌號普通螺栓鋁合金不銹鋼鋼抗拉ftb抗剪fvb承壓fcb抗拉ftb抗剪fvb承壓fcb抗拉ftb抗剪fvb承壓fcb普通螺栓鋁合金2B11170160-------2A90150145-------不銹鋼A2-50、A4-50---200190----A2-70、A4-70---280265----鋼4.6、4.8級------170140-構(gòu)件6061-T4--210--210--2106061-T6--305--305--3056063-T5--185--185--1856063-T6--240--240--2406063A-T5--220--220--2206063A-T6--255--255--2555083-O/F/H112--315--315--315表4.3.5-2鉚釘連接強度設(shè)計值(N/mm2)鋁合金鉚釘牌號及構(gòu)件鋁合金牌號鋁合金鉚釘抗剪fvr承壓fcr鉚釘5B05-HX890-2A01-T4110-2A10-T4135-構(gòu)件6061-T4-2106061-T6-3056063-T5-1856063-T6-2406063A-T5-2206063A-T6-2555083-O/F/H112-3154.3.6鋁合金結(jié)構(gòu)焊縫的強度設(shè)計值按表4.3.6采用：表4.3.6焊縫的強度設(shè)計值(N/mm2)鋁合金母材牌號及狀態(tài)焊絲型號對接焊縫角焊縫抗拉ftw抗壓fcw抗剪fvw抗拉、抗壓和抗剪ffw6061-T46061-T6SAMG-3〔Eur5356〕1451458585SAISi-1〔Eur4043〕13513580806063-T56063-T66063A-T56063A-T6SAMG-3〔Eur5356〕1151156565SAISi-1〔Eur4043〕11511565655083-O/F/H112SAMG-3〔Eur5356〕185185105105注：對于兩種不同種類合金的焊接，焊縫的強度設(shè)計值應(yīng)采用較小值。5構(gòu)件的有效截面對于可能出現(xiàn)受壓局部屈曲的薄壁構(gòu)件，可利用板件的屈曲后強度，并在確定構(gòu)件有效截面的根底上進行強度及整體穩(wěn)定穩(wěn)定驗算。條文說明因鋁合金彈性模量小，局部穩(wěn)定問題突出。假設(shè)限制受壓板件的寬厚比，保證構(gòu)件整體破壞前不發(fā)生局部屈曲，即不利用板件的屈曲后強度，那么受壓板件應(yīng)滿足較小的寬厚比限值〔約為鋼板件寬厚比的1/2，參考條文第5.2.1條〕，設(shè)計出的截面不很經(jīng)濟；另外考慮到目前國內(nèi)多數(shù)廠家提供的鋁合金幕墻型材均較薄，不能滿足上述寬厚比限值。在借鑒興旺國家鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計標準編制經(jīng)驗的根底上(如歐規(guī)和英規(guī)都容許利用板件的屈曲后強度)，本標準容許利用受壓板件的屈曲后強度，并按有效截面法考慮局部屈曲對構(gòu)件整體承載力的影響，以便更好地發(fā)揮材料性能。設(shè)計焊接鋁合金構(gòu)件時，應(yīng)考慮焊接熱影響效應(yīng)對截面的折減，并在確定構(gòu)件有效截面的根底上進行強度及整體穩(wěn)定驗算。條文說明本規(guī)定采用有效截面法考慮焊接熱影響效應(yīng)對構(gòu)件承載力的不利影響。有效截面的計算應(yīng)采用有效厚度法。條文說明鋁合金構(gòu)件多為擠壓型材，截面形狀復(fù)雜，加勁形式多樣，采用有效寬度法計算有效截面時涉及到有效寬度在截面中如何分布的問題，這將導(dǎo)致計算更加復(fù)雜，所以本標準參考歐規(guī)和英規(guī)的編制經(jīng)驗，采用有效厚度法計算鋁合金構(gòu)件的有效截面。另外采用有效厚度法便于統(tǒng)一計算原那么，因為板件有效厚度的概念既可以用于考慮局部屈曲的影響，也可以用于考慮焊接熱影響效應(yīng)。但是應(yīng)該指出：對于非軸心受壓構(gòu)件，即使采用同樣的有效截面折算系數(shù)ρ=te/t=be/b，由于按各自簡化模型確定的截面中和軸位置和有效截面模量等參數(shù)有所不同，求得的截面承載力也會略有差異，如圖3所示；經(jīng)比擬，按有效厚度法計算出的構(gòu)件承載力略高于有效寬度法的計算結(jié)果，但兩者均低于數(shù)值分析的結(jié)果。構(gòu)件截面的加勁板件類型如圖5.1.4所示的陰影局部。條文說明板件分類主要依據(jù)《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)標準》GB50018的板件分類法，并參考了歐規(guī)的相關(guān)規(guī)定。5.2受壓板件的有效厚度當構(gòu)件截面中受壓板件寬厚比小于表5.2.1-1的限值時，板件全截面有效。園管截面的外徑與壁厚之比不應(yīng)超過表5.2.1-2給出的限值。表5.2.1-1受壓板件全部有效的最大寬厚比硬化程度加勁板件、中間加勁〔肋〕板件非加勁板件、邊緣加勁〔肋〕板件非焊接焊接非焊接焊接弱硬化21.5ε(ηk')1/217ε(ηk')1/26ε(ηk')1/25ε(ηk')1/2強硬化17ε(ηk')1/215ε(ηk')1/25ε(ηk')1/24ε(ηk')1/2注：1表中ε=〔240/f0.2〕1/2f0.2按附錄A確定。2η為加勁肋修正系數(shù)，應(yīng)按第5.2.6條采用，對于不帶加勁肋的板件,η=1.3k'=k/k0其中k為不均勻受壓情況下的板件局部穩(wěn)定系數(shù)，應(yīng)按第5.2.2條采用。對于均勻受壓板件,k'=1.0。對于加勁板件或中間加頸板件，k0=4；對于非加勁板件或邊緣加勁板件，k0=0.425。表5.2.1-1受壓園管截面的最大徑厚比硬化程度非焊接焊接弱硬化50〔240/f0.2〕35〔240/f0.2〕強硬化35〔240/f0.2〕25〔240/f0.2〕條文說明5.2.1本條給出了受壓板件全部有效的寬厚比限值，當板件寬厚比小于上述限值時，板件全截有效，構(gòu)件承載力不受局部屈曲的影響。該限值主要受材料硬化性能、名義屈服強度、板件應(yīng)力梯度、加勁肋形式的影響。目前，鋁合金材料的本構(gòu)關(guān)系廣泛采用Ramberg-Osgood模型，該模型中的指數(shù)n是描述應(yīng)變硬化的參數(shù)，n值越小應(yīng)變硬化程度越高，國內(nèi)外的研究成果說明，n值可以較好地反映鋁合金材料的力學(xué)特性，因此可利用參數(shù)n將鋁合金材料分為弱硬化合金和強硬化合金以考慮鋁合金材性對構(gòu)件力學(xué)性能的影響根據(jù)。本標準在受壓板件寬厚比限值、有效厚度、受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定、軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定和壓彎構(gòu)件穩(wěn)定等計算中驗證了這種分類方法。歐規(guī)也采用弱硬化合金和強硬化合金的分類方法。n值應(yīng)由材性試驗確定，目前各國標準一般都不提供n值。這樣，直接利用n值來區(qū)分弱硬化合金和強硬化合金很難實現(xiàn)。不過，n值主要是由鋁合金材料的狀態(tài)決定的，熱處理合金的n值一般較大。本標準采用歐規(guī)的相應(yīng)公式計算了附錄A中各種鋁合金材料的n值，結(jié)果說明以鋁合金材料的狀態(tài)代替n值來區(qū)分弱硬化合金和強硬化合金是比擬適宜的，即規(guī)定狀態(tài)為T6的鋁合金材料為弱硬化合金，狀態(tài)為除T6以外的其他鋁合金材料為硬化合金。5.2.2計算板件寬厚比時，板件寬度應(yīng)采用板件凈寬。板件凈寬為扣除了相鄰板件厚度后的剩余寬度，如圖5.2.2所示。5.2.3當構(gòu)件截面中受壓板件寬厚比大于表5.2.1-1和表5.2.1-2規(guī)定的限值時，加勁板件、非加勁板件、中間加勁〔肋〕板件及邊緣加勁〔肋〕板件的有效厚度應(yīng)按下式計算：te/t=α1(1/λ)-α2(0.22/λ2)≤1(5.2.3-1)對于非雙軸對稱截面中的非加頸板件或邊緣加勁板件，例如槽形截面或C形截面的翼緣以及角形截面的外伸肢，te除按公式〔5.2.3-1〕計算外，尚應(yīng)滿足：te/t≤1/λ2(5.2.3-2)式中te——考慮局部屈曲的板件有效厚度；t——板件厚度；α1α2——計算系數(shù)，應(yīng)按表5.2.3取值；λ——板件的換算柔度系數(shù)，λ=〔f0.2/σcr〕；σcr——受壓板件的彈性臨界屈曲應(yīng)力，應(yīng)按第5.2.4條和第5.2.6條采用。表5.2.3計算系數(shù)α1α2的取值系數(shù)硬化程度加勁板件、中間加勁〔肋〕板件非加勁板件、邊緣加勁〔肋〕板件非焊接焊接非焊接焊接α1弱硬化1.00.90.960.9強硬化0.90.80.90.77α2弱硬化1.00.91.00.9強硬化0.90.70.90.68條文說明本條中式(5.2.3-1)由受壓板件有效寬度的winter公式轉(zhuǎn)換推導(dǎo)而得。根據(jù)國外研究成果并參考歐規(guī)，確定了計算系數(shù)α1α2；通過與國外的鋁合金薄壁短柱試驗數(shù)據(jù)和大量的數(shù)值分析結(jié)果比擬，說明該公式完全適用于鋁合金受壓板件的計算?？紤]到軸壓雙軸對稱構(gòu)件中的非加勁板件或邊緣加勁板件〔例如槽形截面或C形截面的翼緣以及角形截面的外伸肢〕受壓屈曲后，截面形心及剪均有所偏移，形成次彎矩促進構(gòu)件穩(wěn)定承載力的進一步降低，故本標準不考慮利用該類板件的屈曲后強度，其有效厚度按本板件本條式〔5.2.3-2〕計算。參考國外鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計標準，本標準沒有給出受壓板件的最大寬度比限值。5.2.4受壓加勁板件、非加勁板件的彈性臨界屈曲應(yīng)力應(yīng)按下式計算：σcr=kπ2E/12〔1-υ2〕·〔b/t〕2〔5.2.4〕式中k——受壓板件局部穩(wěn)定系數(shù)，應(yīng)按第5.2.5條計算;υ——鋁合金材料的泊松比,υ=0.3;b——板件凈寬,應(yīng)按圖5.2.2采用;t——板件厚度.5.2.5受壓板件局部穩(wěn)定系數(shù)可按以下公式計算:1.加勁板件〔雙側(cè)有腹板的翼板〕：當1≥ψ＞0時；〔圖5.2.5a、圖5.2.5b〕k=8.2/(ψ+1.05)(5.2.5-1)ψ=σmin/σmaX=1.0ψ=1k=4ψ=σmin/σmaX＜1.0但ψ＞0按ψ值代入(5.2.5-1)計算k值當0＞ψ≥-1時；ψ+9.78ψ2(5.2.5-2)〔腹板受彎或壓彎〕受彎〔圖5.2.5c〕σmin=N/A0+M/(1.0W)=-3002807/34904=-86.03N/mm2σmax=N/A0+M/(1.0W)=+3002807/34904=86.03N/mm2ψ=σmin/σmaXψ+9.78ψ2=7.81+6.29+9.78=23.88壓彎〔圖5.2.5d〕σmin=N/A0+M/(1.0W)=+2592/895-3002807/34904=-83.13N/mm2σmax=N/A0+M/(1.0W)=+2592/895+3002807/34904=88.93N/mm2ψ=σmin/σmaX=-83.13/88.93=-0.9350＞-0.935＞-1×〔-0.935〕+9.78×〔-0.935〕2=22.24當ψ＜-1時;k=5.98(1-ψ)2(5.2.5-3)〔腹板拉彎〕拉彎〔圖5.2.5e〕σmin=N/A0+M/(1.05W)=-2592/895-3002807/34904=-88.93N/mm2σmax=N/A0+M/(1.05W)=-2592/895+3002807/34904=83.13N/mm2ψ=σmin/σmaX=-88.93/83.13=-1.07ψ=-1.07＜-1取ψ=-1k=5.98×[1-〔-1〕]2=5.98×〔2〕2=23.92〔GB50018注：當ψ＜-1時，以上各式的k值按ψ=-1的值采用?！呈街校害住獕簯?yīng)力分布不均勻系數(shù)，ψ=σmin/σmaX；σmaX——受壓板件邊緣最大壓應(yīng)力〔N/mm2〕，取正值；σmin——受壓板件另一邊緣的應(yīng)力〔N/mm2〕，取壓應(yīng)力為正，拉應(yīng)力為負。2.非加勁板件〔一側(cè)自由挑出的翼板〕：1〕最大壓應(yīng)力作用于支承邊：當1≥ψ＞0時：〔〕0.578k=————〔5.2.5-4〕ψ+0.34當0≥ψ＞-1時：〔〕k=1.7-5ψ+17.1ψ2〔5.2.5-5〕最大壓應(yīng)力作用于自由邊：當1＞ψ≥-1〔1≥ψ≥-1〕時：〔〕圖5.2.5ji圖5.2.5jk=0.425〔5.2.5-6〕〔GB50018注：當ψ＜-1時，以上各式的k值按ψ=-1的值采用?！硹l文說明5.2.4、5.2.5受壓板件局部穩(wěn)定系數(shù)計算公式參考了《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)標準》GB50018和《歐洲鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標準》EC3。需要指出的是：涉及到如何考慮應(yīng)力梯度對不均勻受壓板件有效厚度的影響時，本標準與歐規(guī)及英規(guī)的處理方法略有差異。本標準采用以壓應(yīng)力分布不均勻系數(shù)ψ計算屈曲系數(shù)κ的方法；而在歐規(guī)及英規(guī)中采用以壓應(yīng)力分布不均勻系數(shù)ψ計算換算寬厚比的方法，兩種方法只是在公式表達上有所不同，本質(zhì)上仍是一致的。5.2.6均勻受壓的邊緣加勁〔肋〕板件、中間加勁〔肋〕板件的彈性臨界應(yīng)力應(yīng)按下式計算：ηk0π2Eσcr=————————(5.2.6-1)12〔1-υ2〕〔b/t〕2式中k0——均勻受壓板件局部穩(wěn)定系數(shù)；對于邊緣加頸板件，k0=0.425；對于中間加勁板件k0=4；η——加勁肋修正系數(shù)，用于考慮加勁肋對被加勁板件抵抗局部屈曲〔或畸變彎曲〕的有利影響，應(yīng)按下式計算：1對于邊緣加勁〔肋〕板件：η=1+0.1〔c/t-1〕2〔5.2.6-2〕2對于有一個等間距中間加勁肋的中間加勁板件：〔c/t-1〕2η=1+2.5————〔5.2.6-3〕b/t對于有兩個等間距中間加勁肋的中間加勁板件：〔c/t-1〕2η=1+4.5————〔5.2.6-4〕b/t式中t——加勁肋所在板件的厚度，也即加勁肋的等效厚度；c——加勁肋等效高度；等效的原那么是：加勁肋對其所在板件中平面的截面慣性距與等效后的截面慣性距相等，如圖5.2.6所示，虛線表示等效加勁肋。4對于有兩道以上中間加勁肋的中間加勁板件，宜保存最外側(cè)兩道加勁肋，并忽略其余加勁肋的加勁作用，按有兩道加勁肋的情況計算。5對于其它帶不規(guī)那么加勁肋的復(fù)雜加勁板件：σcr0.8η=?——?(5.2.6-5)σcr0式中σcr——假定加勁邊簡支情況下，該復(fù)雜加勁板件的臨界屈曲應(yīng)力；宜按有限元法或有限條法計算。σcr0——假定加勁邊簡支情況下，不考慮加勁肋作用，同樣尺寸的加勁板件的臨界屈曲應(yīng)力?？砂垂健?.2.6-1〕計算，并取η=1.0。5.2.7不均勻受壓的邊緣加勁板件、中間加勁板件及其他帶不規(guī)那么加勁肋的復(fù)雜加勁板件，其臨界屈曲應(yīng)力σcr0宜按有限元法計算，計算中可不考慮相鄰板件的約束作用，按加勁邊簡支情況處理，如圖5.2.7所示。當缺乏計算依據(jù)時，可忽略加勁肋的加勁作用，按不均勻受壓板件由第5.2.4條和5.2.5條計算其臨界屈曲應(yīng)力σcr，再由第5.2.3條計算板件的有效厚度，但截面中加勁局部的有效厚度應(yīng)取板件的有效厚度和對加勁局部按非加勁板件單獨計算的有效厚度中的較小值。條文說明5.2.6、5.2.7加勁肋修正系數(shù)η用于計算加勁肋對受壓板件局部屈曲承載力的提高作用。第5.2.6條給出了常見三種加勁形式η的計算公式，該公式來自于η=σcr/σcro=κ/κO，其中σcr為帶加勁肋單板的彈性屈曲應(yīng)力理解，κ為屈曲系數(shù)。以邊緣加勁板件為例，圖4繪出了加勁肋厚度與板件厚度相同時板件寬度比β=15和β=30兩種情況下，屈曲系數(shù)κ與加勁肋高厚比C/t的關(guān)系。由圖可見，屈曲系數(shù)與板件屈曲波長有關(guān)。當屈曲半波較長時，增大加勁肋的高厚比，不能顯著地提高邊緣加勁板件的屈曲系數(shù)，也即不能顯著提高板件的臨界屈曲應(yīng)力。然而，考慮到實際構(gòu)件中板件屈曲的相關(guān)性，其屈曲半波長度一般不超過7倍板寬，通?？梢匀∏氩ㄩL度與寬度的比值l/b=7來確定邊緣加勁板件的屈曲系數(shù)κ。圖5是板件屈曲波長度等于7倍板寬時，板件寬厚比等于10、20、30、40四種情況下，邊緣加勁板件的屈曲系數(shù)與加勁肋高厚比的關(guān)系。由圖可見，式〔5.2.6〕給出了相對保守的計算結(jié)果。對于更復(fù)雜的加勁形式，一般很難通過彈性屈曲理論分析獲得屈曲系數(shù)κ和加勁肋修正系數(shù)η。在此情況下，η應(yīng)按式〔5.2.6-5〕計算，其中σcr為假定加勁邊簡支的情況下，該復(fù)雜加勁板件的臨界屈曲應(yīng)力；可以按有限元法或有限條分法計算。σcro為假定加勁邊簡支的情況下，不考慮加勁肋作用，同樣尺寸的加勁板件的臨界屈曲應(yīng)力，可按公式(5.2.6-1)計算，并取η=1.0。在公式(5.2.6-5)中取指數(shù)為0.8而非1.0，這樣做是偏保守的.在缺乏計算依據(jù)或不能按式(5.2.6-5)計算時，建議忽略加勁肋的加勁作用，即取η=1.0。5.2.8對于邊緣加勁板件和中間加勁板件，除應(yīng)將其作為整體按第5.2.3條計算外，尚應(yīng)按加勁板件和非加勁板件根據(jù)第5.2.3條分別計算各子板件及加勁肋的有效厚度te，并取各板件的最小有效厚度。條文說明當中間加勁板件或邊緣加勁板件的加勁肋高厚比過大時，加勁肋本身可能先于板件局部屈曲，這時應(yīng)將加勁肋視為非加勁板件，將子板件視為加勁板件分別計算其效厚度te，加勁肋和子板件的最終有效厚度應(yīng)取上述有效厚度和將其作為整體按第5.2.3條計算的有效厚度這兩者中的小值。焊接板件的有效厚度5.3.1對于焊接鋁合金構(gòu)件，應(yīng)考慮熱影響區(qū)內(nèi)因材料強度降低造成的截面削弱，并應(yīng)用有效截面概念計算截面概念計算截面的削弱程度。有效截面根據(jù)有效厚度法進行計算，材料強度設(shè)計值不再進行折減。5.3.2熱影響區(qū)范圍內(nèi)的板件有效厚度應(yīng)按下式計算，如圖5.3.2。te，haz=ρhazt〔5.3.2〕式中ρhaz按表3.3.3取值，bhaz按第3.3.2條確定。條文說明對于焊接鋁合金構(gòu)件，采用有效厚度法計算有效截面時，通常采用假定熱影響區(qū)內(nèi)母材強度不變而折減厚度的方法考慮熱影響區(qū)內(nèi)的材料強度降低效應(yīng)。5.4有效截面的計算5.4.1確定構(gòu)件有效截面時，按下述三種情況考慮：1對于不滿足第5.2.1條寬厚比限度值的非焊接接受壓板件，應(yīng)計算考慮局部屈曲影響的板件有效厚度te，并在板件受壓區(qū)范圍內(nèi)以有效厚度te取代板件厚度t，但各板件根部連接區(qū)域或倒角部位應(yīng)按全部有效處理，如圖5.4.1-1所示：2對于焊接受拉板件或滿足第5.2.1條寬厚比限值的焊接受壓板件，僅需按第5.3.2條計算有效厚度te，haz，并在熱影響區(qū)以有效厚度te，haz取代板件厚度t；3對于不滿足第5.2.1條寬厚比限值的焊接受壓板件，應(yīng)同時考慮局部屈曲和熱影響效應(yīng)：在非熱影響區(qū)的受壓區(qū)范圍內(nèi)以有效厚度te取代板件厚度t；在受拉范圍的熱影響區(qū)內(nèi)以有效厚度te，haz取代板件厚度t；在受壓范圍的熱影響區(qū)內(nèi)以有效厚度te，haz和有效厚度te中的較小值取代板件厚度t，如圖5.4.1-2所示。5.4.2軸壓構(gòu)件的有效截面應(yīng)按第5.4.1條確定的各板件有效厚度計算，如圖5.4.2〔a〕所示。5.4.3受彎構(gòu)件及壓彎構(gòu)件的有效截面應(yīng)按第5.4.1條確定的各板件有效厚度計算，如圖5.4.2(b)。條文說明5.4.3受彎構(gòu)件或壓彎構(gòu)件中，不均勻受壓加勁板件的的有效厚度依賴于壓應(yīng)力分布不均勻系數(shù)φ，而計算φ首先應(yīng)確定截面中和軸位置，但中和軸位置又取決于各板件有效厚度在全截面中的分布，因此，需要通過迭代計算確定中和軸位置后才可計算其他有效截面參數(shù)。當中和軸位于截面形狀發(fā)生變化局部的附近時(例如工字形截面腹板和翼緣交界處)，迭代計算可能發(fā)生振蕩不易收斂。因中和軸附近受壓區(qū)域的板件實際應(yīng)力很小，不易發(fā)生局部屈曲，迭代計算時可不考慮該區(qū)域板件的厚度折減以保證計算的收斂性。有效截面特性按下述迭代方法進行計算：計算受壓翼緣的有效截面。假定腹板全部有效(不考慮局部屈曲影響，但對于焊接情況,仍應(yīng)考慮焊接熱影響效應(yīng),按第5.4.1條第2款確定腹板有效截面)確定中和軸位置。根據(jù)中和軸位置計算腹板的壓應(yīng)力分布不均勻系數(shù)φ，并按第5.4.1條第3款確定腹板的有效截面。根據(jù)第三步確定的腹板有效截面再次計算中和軸位置。重復(fù)步驟第3、4步直至兩次計算的腹板有效截面厚度及中和軸位置近似相等。根據(jù)最后確定的中和軸位置及各受壓板件的有效截面計算有效截面慣性矩Ie及有效截面模量We，We為距中和軸較遠的受壓側(cè)有效截面模量。6受彎構(gòu)件的計算6.1強度6.1.1在主平面內(nèi)受彎的構(gòu)件,其抗彎強度應(yīng)按下式計算：(MX/γXWenx)+(My/γyWeny)≤f(6.1.1)式中MX、My——同一截面處繞X軸和Y軸的彎矩〔對工字形截面：X軸為強軸，Y軸為弱軸〕；Wenx、Weny——對截面主軸X軸和Y軸的較小有效凈截面模量，應(yīng)同時考慮局部屈曲、焊接熱影響區(qū)；γX、γy——截面塑性開展系數(shù)，按表6.1.1采用；f——鋁合金材料的抗彎強度設(shè)計值。編者注：幕墻鋁合金構(gòu)件除十字形截面和實腹圓棒外γx,γy均取1.0。條文說明計算梁的抗彎強度時，考慮截面可以局部地開展塑性，故式〔6.1.1〕中引進了截面塑性開展系數(shù)γx,γy但是應(yīng)該指出：對于鋁合金結(jié)構(gòu)而言，截面抵抗彎矩不僅取決于截面塑性抵抗矩，還與材料的非彈性性能有關(guān)。文獻《鋁合金結(jié)構(gòu)》〔意大利馬佐拉尼著〕的研究認為：γx,γy的取值原那么應(yīng)是：保證梁在均勻彎曲作用下，跨中剩余撓度υr小于其跨長的1%o。當采用材料名義屈服強度計算截面抵抗彎矩時，即按下式M=γ′Wf0.2=γ′M0.2(4)確定的截面塑性開展系數(shù)γ′X,γ′Y往往小于1。這是因為根據(jù)鋁合金材料的σ~ε關(guān)系，應(yīng)力區(qū)間fp＜σ＜f0.2是在非彈性范圍內(nèi)的。當截面邊緣應(yīng)力到達f0.2再卸載時，結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生剩余變形。按上述原那么確定的工字截面的塑性開展系數(shù)γ′如圖6、圖7所示。圖中L為梁長，h為梁高度，αp=Wp/W為截面形狀系數(shù)，Wp為塑性截面模量，W為彈性截面模量。由圖可見，在跨高比擬大，形狀系數(shù)較小和材料為弱硬化合金的情況下，滿足跨中剩余撓度要求的γ′Y往往小于1。但考慮到式〔6.1.1〕中采用了強度設(shè)計值f=f0.2/γR，而變形驗算針對正常使用極限狀態(tài)，通常采用強度標準值，故最后確定的截塑性開展系數(shù)可適當放寬，即當塑性開展系數(shù)小于1時取1。6.1.2在主平面內(nèi)受彎的構(gòu)件，其抗剪強度應(yīng)按下式計算：τ=VmaxS/ItW≤fv(6.1.2)式中Vmax——計算截面沿腹板平面作用的最大剪力；S——計算剪應(yīng)力處以上毛截面對中和軸的面積矩；I——毛截面慣性矩；tW——腹板厚度；fv——材料的抗剪強度設(shè)計值。《鋁合金研究報告集》〔上篇〕擠壓鋁合金壓彎構(gòu)件第五章鋁合金壓彎構(gòu)件的實用計算公式〔P87〕γx——截面塑性開展系數(shù)，采用文獻[16]給出的研究成果。文獻[16]為吳亞軻論文。附錄：吳亞軻論文6.2整體穩(wěn)定6.2.1符合以下情況時，可不計算梁的整體穩(wěn)定性：1有鋪板(如鋼板、夾層玻璃板)密鋪在梁的受壓翼緣上并與其牢固相連，能阻止梁受壓翼緣的側(cè)向位移時。2等截面工字形簡支梁受壓翼緣的自由長度l與其寬度b之比不超過表6.2.1所規(guī)定的數(shù)值時。表6.2.1等截面工字形簡支梁不需要計算整體穩(wěn)定性的最大l/b值跨中無側(cè)向支承點的梁跨中受壓翼緣有側(cè)向支承點的梁，不管荷載作用于何處荷載作用在上翼緣荷載作用在下翼緣7.8√(240/f0.2)12.0√(240/f0.2)9.5√(240/f0.2)條文說明當有鋪板密鋪在梁的受壓翼緣上并牢固連接，能阻止受壓翼緣的側(cè)向位移時，梁就不會喪失整體穩(wěn)定，因此也不必計算梁的整體穩(wěn)定性。對于工字形截面不需要驗算整體穩(wěn)定時的l/b值主要參考鋼規(guī)并結(jié)合鋁合金材料性能給出。6.2.2當不滿足6.2.1條時，在最大剛度平面內(nèi)，受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定性應(yīng)按下式計算：Mx/φbWex≤f(6.2.2)式中Mx——繞強軸作用的最大彎矩；Wex——對強軸受壓邊緣的有效截面模量，應(yīng)考慮局部屈曲、焊接影響區(qū)的影響；φb——梁的彎扭整體穩(wěn)定系數(shù)，應(yīng)按附錄C計算。附錄C受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)按下式計算：φb=〔1+η+λ2/2λ2〕－√[〔1+η+λ2/2λ2〕-〔1/λ2〕]〔C-1〕式中η——構(gòu)件的幾何缺陷系數(shù)，應(yīng)按下式計算：η=α〔λ-λ0〕〔C-2〕對于弱硬化合金:α=0.20,λ0=0.36對于強硬化合金:α=0.25,λ0=0.30λ——彎扭穩(wěn)定相對長細比,應(yīng)按下式計算:λ=√Wexf/Mcr〔C-3〕Mcr——彎扭穩(wěn)定臨界彎矩,應(yīng)按下式計算:Mcr=β1(π2EIy/ly2)[β2ea+β3βy+√(β2ea+β3βy)2+(lω/Iy)(1+GItlω2/π2EIω)](C-4)式中Iy------繞弱軸y軸的毛截面慣性矩；Iω-----毛截面扇性慣性矩,對于T形截面,十字形截面,角形截面可近似取Iω=0；It------毛截面扭轉(zhuǎn)慣性矩,假設(shè)截面是由長度為hi和厚度為ti的n個矩形塊組成那么可取It為：nnIt=ΣIit=1/3Σbiti3；i=1i=1lω------扭轉(zhuǎn)屈曲計算長度,取決于構(gòu)件端部的約束條件,Iω=μωl,μω為扭轉(zhuǎn)屈曲計算長度系數(shù),按表C-1取用；ly-----梁的側(cè)向計算長度,ly=μbl，μb為側(cè)向計算長度系數(shù)；在跨間無側(cè)向支撐時取1；跨中設(shè)一道側(cè)向支撐或跨間有不少于兩個等距布置的側(cè)向支撐時取0.5；ea——橫向荷載作用點至剪心的距離，如圖C-1所示；當橫向荷載作用在剪心時,ea=0；當荷載不作用在剪心且荷載方向指向剪心時,，ea為負，離開剪心時ea為正；βy-----截面不對稱系數(shù)，應(yīng)按下式計算：βy=〔∫Ay〔x2+y2〕Da/2Ix〕-y0〔C-5〕Ix----繞主軸x軸的毛截面慣性矩；y0-----剪心至形心的豎向距離；β1-----臨界彎矩修正系數(shù)，取決于受彎構(gòu)件上的荷載作用形式,按表C-2取值；β2------荷載作用點位置影響系數(shù),按表C-2取值；β3----荷載形式不同時對單軸對稱截面的修正系數(shù),按表C-2取值。條文說明鋁合金梁的彎扭穩(wěn)定系數(shù)φ為彎扭屈曲應(yīng)力與材料名義屈服強度的比值，由Perry公式給出，這樣梁與柱的穩(wěn)定曲線有統(tǒng)一的表達形式；式中η為計及構(gòu)件幾何缺陷的Perry-Robertson系數(shù)，可以采用不同的取值方法，其中歐規(guī)建議的缺陷系數(shù)形式為：η=αb(λp－λo,b)(5)式中，參數(shù)αb、λo,b對穩(wěn)定系數(shù)φb有著不同的影響；當αb不變時，λo,b越大，受彎構(gòu)件在較小長細比情況下的穩(wěn)定系數(shù)越高；而當λo,b不變時αb，構(gòu)件在中等長細比情況下的穩(wěn)定系數(shù)越高。分析說明，影響彎扭屈曲應(yīng)力的因素主要有：①合金材料性能，②構(gòu)件的截面形狀及其尺寸比，③荷載類型及其在截面上的作用點位置，④跨中有無側(cè)向支承和端部約束情況，⑤初始變形、加載偏心和剩余應(yīng)力等初始缺陷；⑥截面的塑性開展性能等。本標準根據(jù)不同合金材料、不同荷載作用形式下各類工字形截面、槽形截面、T形截面梁的數(shù)值模似計算結(jié)果，經(jīng)統(tǒng)計分析后得出α、λo的取值，從而確定梁的彈塑性彎扭穩(wěn)定系數(shù)計算公式。圖8和圖9給出了同濟大學(xué)完成的10根跨中集中力作用下工字形截面梁和10根槽形截面梁的彎扭穩(wěn)定試驗結(jié)果、有限元計算值、本標準公式以及歐規(guī)公式的計算結(jié)果。對于槽形梁，考慮其截面受壓局部局部屈曲的影響，按有效截面模量進行計算。由圖可知：本標準給出的公式與有限元計算值和試驗實測值根本吻合并偏于平安；對于工字形截面，由于本標準在計算其彎扭穩(wěn)定時未考慮截面的塑性開展，故給出的計算結(jié)果較歐規(guī)計算結(jié)果偏小。本條給出的臨界彎矩計算公式適用于對稱截面以及單軸對稱截面繞對稱軸彎曲的情況。但對于繞非對稱軸彎曲的截面，如單軸對稱工字形截面繞強軸彎曲時，臨界彎矩計算式中β1β2β3的取值存在一定爭議，見《薄壁鋼梁穩(wěn)定性計算的爭議及其解決》〔童根樹，建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報，2002〕。本條給出的β1β2β3均參考歐規(guī)。本條中給出的翹曲計算長度系數(shù)μω=1.0適用于端部夾支的邊界約束條件；對于端部有端板固定或端部支座有加勁肋板的情況，雖然翹曲約束有所增強，但根據(jù)文獻《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》〔陳紹蕃〕的分析以及歐規(guī)的規(guī)定，除非端部加勁板的厚度用得很大，否那么其對梁端翹曲的約束作用在計算中可以忽略，故這里仍采用μω=1.0。用作減小梁側(cè)向計算長度的跨間側(cè)向支撐應(yīng)具有足夠的側(cè)向剛度并與受壓翼緣相連，以提供足夠的支撐力阻止受壓翼緣的側(cè)向位移。采用多道支撐時，偏于平安按跨中一道支撐考慮，取計算長度系數(shù)為0.5。6.2.3梁的支座處，應(yīng)采取構(gòu)造措施防止梁端截面的扭轉(zhuǎn)。條文說明鋁合金梁整體失穩(wěn)時，梁將發(fā)生較大的側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，因此為了提高梁的穩(wěn)定承載能力，任何梁在其端部支承處都應(yīng)采取構(gòu)造措施,以防止其截面的扭轉(zhuǎn)。7軸心受力構(gòu)件的計算7.1強度7.1.1軸心受拉構(gòu)件的強度應(yīng)按下式計算：σ=N/Aen≤f式中σ---正應(yīng)力；f----鋁合金材料的抗拉強度設(shè)計值；N---軸心拉力設(shè)計值；Aen----有效凈截面面積，對于受拉構(gòu)件僅考慮焊接熱影響區(qū)和截面孔洞的影響。條文說明本條為軸心受拉構(gòu)件的強度計算要求。從軸心受拉構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)來看，可分為兩種情況：1.毛截面的平均應(yīng)力到達材料的名義屈服強度，構(gòu)件將產(chǎn)生很大的變形，即到達不適于繼續(xù)承載的變形的極限狀態(tài)。其計算式為：σ=N/A≤f0.2/γR=f(6)式中抗力分項系數(shù)γR按第4.3.2條取1.2。2.考慮焊接熱影響的凈截面的平均應(yīng)力到達材料的抗拉強度fu，即到達最大承載能力的極限狀態(tài)，其計算式為:：σ=N/Aen≤fu/γuR=γR/γuR×fu/f0.2≈0.923〔fu/f0.2〕×f0.2/γR式中γuR為局部強度計算情況下的抗力分項系數(shù)，按第4.3.2條取1.3。對于附錄A中所列的鋁合金材料，其屈強比均小于或很接近于0.923，為間化計算，本標準偏于平安地采用了凈截面處應(yīng)力不超過名義屈服強度的計算方法，)]：σ=N/Aen≤f0.2/γR=f(8)如果采用了屈強比更大的鋁合金材料，宜用式(6)和(7)來計算，以確保平安。7.1.2軸心受壓構(gòu)件的強度應(yīng)按下式計算：σ=N/Aen≤f式中σ-----正應(yīng)力；f-----鋁合金材料的抗壓強度設(shè)計值；N-----軸心壓力設(shè)計值；Aen------有效凈截面面積，對于受壓構(gòu)件應(yīng)同時考慮局部屈曲，焊接熱影響區(qū)和截面孔洞的影響。條文說明當軸心受壓構(gòu)件截面有所削弱〔如開孔或缺口等〕時，應(yīng)按式〔7.1.2〕計算其強度，式中Aen為有效凈截面面積，應(yīng)根據(jù)考慮局部屈曲及焊接影響的有效厚度計算有效截面孔洞面積得到有效凈截面積Aen。7.1.3軸心受力構(gòu)件中,高強度磨擦型螺栓連接處的強度應(yīng)按下式計算：σ=〔1-0.5n1/n〕N/Aen≤fσ=N/A≤f式中n----在節(jié)點或拼接處,構(gòu)件一端連接的高強度螺栓數(shù)目；n1----所計算截面最外排螺栓處的高強度螺栓數(shù)目；A----毛截面面積。條文說明摩擦型高強度螺栓連接處，構(gòu)件的強度計算公式是從連接的傳力特點建立的。標準中的式(7.1.3-1)為計算最外螺栓處由螺栓孔削弱的截面，在該截面上考慮了內(nèi)力的一局部已由摩擦力在孔前傳遞。式中的系數(shù)0.5即為孔前傳力系數(shù)?？浊皞髁ο禂?shù)大多數(shù)情況可取為0.6，少數(shù)情況為0.5。為了平安可靠，本標準取0.5。某些情況下，構(gòu)件強度可能由毛截面應(yīng)力控制，所以要求同時按式(7.1.3-2)計算毛截面強度。7.2整體穩(wěn)定7.2.1實腹式軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性應(yīng)按下式計算：σ=N/φA≤f式中φ---軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定計算系數(shù)(取截面兩主軸計算系數(shù)中的較小者)，應(yīng)按第7.2.2條和第7.2.3條的規(guī)定進行計算；A--毛截面面積。7.2.2雙軸對稱截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定計算系數(shù)應(yīng)按下式計算：φ=ηeηhazφ式中ηe----修正系數(shù),對需考慮板件局部屈曲的截面進行修正；截面中受壓板件的寬厚比小于等于表5.2.1-1及表5.2.2-2規(guī)定時，ηe=1；戴面中受壓板件的寬厚比大于表5.2.1-1或表5.2.1-2規(guī)定時；ηe=Ae/A，Ae為僅考慮局部屈曲影響的有效截面面積；ηhaz----焊接缺陷影響系數(shù)，按表7.2.2取用，假設(shè)無焊接時，ηhaz=1；φ-----軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，應(yīng)根據(jù)構(gòu)件的長細比λ、鋁合金材料的強度標準值f0.2按附錄B取用。附錄B構(gòu)件長細比λ應(yīng)按照下式確定：λx=l0x/ixλy=l0y/iy式中λx，λy-----構(gòu)件對截面主軸x軸和y軸的長細比；l0x，l0y----構(gòu)件對截面主軸x和y軸的計算長度；ix，iy-----構(gòu)件毛截面對其主軸x軸和y軸的回轉(zhuǎn)半徑。條文說明本條為軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性計算要求。1.軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)φ是根據(jù)構(gòu)件的長細比λ按標準附錄B的各表查出，表中λf0.2/240為考慮不同鋁合金材料對長細比λ的修正。采用非線性函數(shù)的最小二乘法將各類截面的理論φ值擬合為Perry-Roberson公式形成的表達式：φ=〔1/2λ2〕{〔1+η+λ2〕-[〔1+η+λ2〕2-4λ2]1/2}且φ≤1(9)式中η=α(λ－λ0)為構(gòu)件考慮初始彎曲及偏心的系數(shù)。對于弱硬化材料構(gòu)件：α=0.2,λ0=0.15；對于強硬化材料構(gòu)件：α=0.35,λ0=0.1。λ=(λ/π)f0.2/E為相對長細比。圖10為弱硬化合金柱子曲線與試驗值的比擬情況，由于國內(nèi)未進行強硬化合金的試驗研究，該試驗值來自于國外的試驗結(jié)果。從試驗值與公式計算結(jié)果的比擬看，兩者吻合較好。2.焊接缺陷影響系數(shù)ηhaz是根據(jù)F.M.馬佐拉尼等人大量的數(shù)值模擬結(jié)果及在列日大學(xué)所進行的試驗研究的根底上得出的；并經(jīng)過了在同濟大學(xué)結(jié)構(gòu)試驗室所進行的幾十根焊接受壓構(gòu)件的試驗驗證。從試驗值與公式計算結(jié)構(gòu)的比擬看，兩者吻合較好，并偏于平安(見圖12)。3.當截面中受壓板件寬厚比擬大，不滿足全面有效的寬厚比要求時，應(yīng)采用修正系數(shù)ηe對截面進行折減。4.對于十字形截面軸壓構(gòu)件，除應(yīng)按本條進行驗算外，尚應(yīng)考慮其扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)，設(shè)計中應(yīng)采用必要的構(gòu)造措施防止其發(fā)生扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)。7.2.3非焊接單軸對稱截面的軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定計算系數(shù)應(yīng)按下式計算：φ=ηeηasφ〔7.2.3-1〕式中ηas-----截面非對稱性系數(shù)，按表7.2.2取用。單軸對稱截面的構(gòu)件，繞非對稱軸的長細比λx仍按式(7.2.2-2)計算，但繞對稱軸應(yīng)取計及扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的以下?lián)Q算長細比λyω代替λy：λyω={1/2[λy2+λω2+√〔λy2+λω2〕2-4[λy2λω2〔1-y02/i02〕]}1/2〔7.2.3-2〕λω=[/i02A/〔It/25.7+Iω/lω2〕]1/2〔7.2.3-3〕i0=〔ix2+iy2+y02〕1/2〔7.2.3-4〕式中λy-----構(gòu)件繞對稱軸的長細比；λω----扭轉(zhuǎn)屈曲換算長細比；i0----截面對剪心的極回轉(zhuǎn)半徑；y0——為截面形心至剪心的距離；Iω----毛截面扇性慣性矩；It-----毛截面抗扭慣性矩lω----扭轉(zhuǎn)屈曲計算長度,應(yīng)按附錄C中表C-1的規(guī)定進行計算。條文說明鑒于工程上不會采用軸壓焊接單軸對稱截面構(gòu)件以及軸壓不對稱截面構(gòu)件，因此本標準僅給出了非焊接單軸對稱截面的穩(wěn)定計算公式。系數(shù)ηas為構(gòu)件截面非對稱性影響系數(shù)，該系數(shù)是在歐規(guī)相應(yīng)計算公式根底上經(jīng)數(shù)值分析驗證給出的。根據(jù)彈性穩(wěn)定理論，對于兩端簡支的軸心受壓構(gòu)件，其彎扭屈曲荷載為：Pyω=〔Py+Pω〕-{〔Py+Pω〕2-4PyPω[1-〔e0-i0〕2]}1/2Py/2[1-〔e0-i0〕2](10)構(gòu)件發(fā)生彈性彎扭屈的條件是Pyω應(yīng)小于繞截面非對稱軸的彎曲屈曲荷載Px=π2EIx/L2而且截面的應(yīng)力小于比例極限。將Py=π2EA/λy2，Pω=π2EA/λω2和Pyω=Py=π2EA/λyω2代入公式〔10〕可得：λyω={1/2[λy2+λω2+√〔λy2+λω2〕2-4λy2λω2〔1-e02/i02〕]}1/2(11)上式即為標準公式(7.2.3-2)，其中λy—構(gòu)件繞對稱軸長細比，λy=/loy/iy；λω—扭轉(zhuǎn)屈曲等效長細比，由式Pω=π2EA/λω2及彈性扭轉(zhuǎn)屈曲承載力公式Pω=1/i02〔π2EIω/Lω2+GIt〕可得λω=[i02A/〔GIt/π2E+Iω/Lω2〕]1/2。圖13為單軸對稱截面弱硬化合金柱子曲線與我國試驗值的比擬情況。從試驗值與公式計算結(jié)果的比擬看，總體上考慮彎扭失穩(wěn)后兩者吻合較好。在中等長細比情況下，構(gòu)件的試驗值偏高。7.2.4對于狀態(tài)除O、F和T4以外的端部焊接的構(gòu)體制構(gòu)件，其計算長度取值時應(yīng)按端部鉸接考慮。條文說明對于端部為焊接連接的構(gòu)件，即使其端部連接為剛接，但由于焊接熱影響效應(yīng)的存在使其剛度大大降低，故在計算受壓構(gòu)件長細比時，其計算長度取值應(yīng)偏保守的按鉸接考慮。由于狀態(tài)O、F和T4的鋁合金材料焊接后強度不下降，因此不用考慮焊接熱影響效應(yīng)對構(gòu)件計算長度產(chǎn)生的影響。8拉彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件的計算8.1強度8.1.1彎矩作用在截面主平面內(nèi)的拉彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件，其強度應(yīng)按下式計算；N/Aen±Mx/γxWenx±My/γyWeny≤f〔8.1.1〕式中N——軸心拉力或軸心壓力；Mx、My——同一截面處繞截面主軸x軸和y軸的彎矩〔對工字形截面，x軸為強軸，y軸為弱軸〕；Aen——有效凈截面面積，應(yīng)同時考慮局部屈曲、焊接熱影響區(qū)以及截面孔洞的影響；Wenx、Weny——對x軸和y軸的有效凈截面模量，應(yīng)同時考慮局部屈曲、焊接熱影響區(qū)以及截面孔洞的影響；γx、、γy——截面塑性開展系數(shù)，應(yīng)按表6.1.1采用；f——鋁合金材料的抗拉、抗壓和抗彎強度設(shè)計值。條文說明在軸力和彎矩的共同作用下，如按邊緣纖維屈服準那么，N-M相關(guān)曲線應(yīng)為直線。考慮截面內(nèi)的塑性開展后，截面強度計算值大于按邊緣纖維屈服準那么得到的值，即N-M相關(guān)曲線呈凸曲線。這時，按線性相關(guān)公式計算是偏于平安的。本標準采用塑性開展系數(shù)來考慮截面的局部塑性開展，取值與受彎構(gòu)件相一致。8.2整體穩(wěn)定8.2.1彎矩作用在截面對稱軸平面內(nèi)〔繞x軸〕的壓彎構(gòu)件，其穩(wěn)定性應(yīng)按以下規(guī)定計算：1．彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定性：N/φxA+βmxMx/γxWLex〔1-ηlN/N’Ex〕≤f〔8.2.1-1〕式中N——所計算構(gòu)件段范圍內(nèi)的軸心壓力；A——毛截面面識；N’Ex——參數(shù)，N’Ex=π2EA(1.2λ2x)；φx——彎矩作用平面內(nèi)的軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定計算系數(shù)，按第7.2.1條確定；Mx——所計算構(gòu)件段范圍內(nèi)的最大彎矩；WLex——在彎矩作用平面內(nèi)對較大受壓纖維的有效截面模量，應(yīng)同時考慮局部屈曲、焊接熱影響區(qū)的影響；ηl——弱硬化合金取0.75，強硬化合金取0.9；βmx——等效彎矩系數(shù)。2．等效彎矩系數(shù)βmx，應(yīng)按以下規(guī)定采用：1〕框架柱和兩端支承的構(gòu)件：a無橫向荷載作用時：βmx=0.65+0.35(M2/M1)，M1和M2為端彎矩，使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率(無反彎點)時取同號；使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率(有反彎點)時取異號,ⅠM1Ⅰ≥ⅠM2Ⅰ；b有端彎矩和橫向荷載同時作用時：使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率時，βmx=1.0；使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率時，βmx=0.85；c無端彎矩但有橫向荷載作用時：βmx=1.0。2)懸臂構(gòu)件和分析內(nèi)力未考慮二階效應(yīng)的無支撐純框架和弱支撐框架柱，βmx=1.0。3．對于單軸對稱截面〔T形和槽形截面〕壓彎構(gòu)件，當彎矩作用在對稱軸平面內(nèi)且使翼緣受壓時除應(yīng)按式〔8.2.1-1〕計算外尚應(yīng)按下式計算：N/Ae－[βmxMx/]γxW2ex(1－η2N/N’Ex)≤f〔8.2.1-2〕式中W2ex——對無翼緣端的有效截面模量，應(yīng)同時考慮局部屈曲、焊接熱影響區(qū)的影響；η2——弱硬化合金取1.15,強硬化合金取1.25；Ae——有效截面面積，應(yīng)同時考慮局部屈曲、焊接熱影響區(qū)的影響；4.對于雙軸對稱工字形〔含H形〕和箱形〔閉口〕截面的壓彎構(gòu)件，其彎矩作用平面外的穩(wěn)定性應(yīng)按下式計算：N/φyA+ηMx/φbWlex≤f〔8.2.1-3〕式中φy—彎矩作用平面外的軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定計算系數(shù)，應(yīng)按第7.2.1條確定；φb—受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)，應(yīng)按附錄C計算；對閉口截面為1.0；Mx—所計算構(gòu)件段范圍內(nèi)的最大彎矩；η—截面影響系數(shù),閉口截面為0.7,開口截面為1.0。條文說明壓彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定要進行彎矩作用平面內(nèi)和彎矩作用平面外穩(wěn)定計算。1．彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定。壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定承載力極限值，不僅與構(gòu)件的長細比λ和偏心率ε有關(guān)，且與構(gòu)件的截面形式和尺寸、構(gòu)件軸線的初彎曲、截面上剩余應(yīng)力的分布和大小、材料的應(yīng)力-應(yīng)變特性、端部約束條件以及荷載作用方式等因素有關(guān)。因此，本標準采用了考慮上述各種因素的數(shù)值分析法，并將承載力極限的理論計算結(jié)果作為確定實用計算公式的依據(jù)。考慮抗力分項系數(shù)并引入彎矩非均勻分布時的等效彎矩系數(shù)后，由彈性階段的邊緣屈服準那么可以導(dǎo)出下式：N/φxA+[βmxMx/W1x〔1-φxN/N/Ex〕]≤f〔12〕式中N/Ex——參數(shù)，N/Ex=NEx/1.2；相當于歐拉臨界力NEx除以抗力分項系數(shù)γR=1.2。對于滿足截面寬厚比限值的壓彎構(gòu)件可以考慮截面局部塑性開展，此時壓彎構(gòu)件采用下式較為合理：N/φxA+[βmxMx/W1x〔1-η1N/N/Ex〕]≤f〔13〕式中η1——修正系數(shù)。對于單軸對稱截面〔即T形和槽形截面〕壓彎構(gòu)件，當彎矩作用在稱軸平面內(nèi)且使翼緣受壓時，無翼緣端有可能由于拉應(yīng)力較大而首先屈服。對此種情況，尚應(yīng)對無翼緣側(cè)采用下式進行計算：N/A+[βmxMx/W1x〔1-η2N/N/Ex〕]≤f〔14〕式中：η2——壓彎構(gòu)件受拉側(cè)的修正系數(shù)。修正系數(shù)η1和η2值與構(gòu)件長細比、合金種類、截面形式、受彎方向和荷載偏心率等參數(shù)有關(guān)。針對上述各種參數(shù)進行大量數(shù)值計算，并將承載力極限值的理論計算結(jié)果代入式〔13〕和式〔14〕，可以得到一系列η1和η2值。分析說明，η1和η2值與鋁合金的材料類型關(guān)系較大，根據(jù)弱硬化合金和強硬化合金對η1和η2分別取值較為適宜。與軸壓構(gòu)件相同，壓彎構(gòu)件當截面中受壓板件的寬厚比大于表5.2.1-1或表5.2.1-2規(guī)定時,還應(yīng)考慮局部屈曲的影響。本標準還考慮了截面非對稱性和焊接缺陷的影響。在引入軸壓構(gòu)件穩(wěn)定計算系數(shù)φx后，相關(guān)式〔13〕和式〔14〕成為：N/φxA+[βmxMx/γxW1x〔1-η1N/N/Ex〕]≤f〔15〕N/Ae+[βmxMx/W1x〔1-η2N/N/Ex〕]≤f〔16〕式〔15〕和式〔16〕即為標準式〔8.2.1-1〕和式(8.2.1-2).同濟大學(xué)針對鋁合金壓彎構(gòu)件彎矩平面內(nèi)的穩(wěn)定做了相關(guān)試驗，包括6根繞弱軸受彎的偏壓試件和6根繞強軸受彎的偏壓試件，均為雙軸對稱H形截面弱硬化合金。圖14為上述試驗所得穩(wěn)定承載力與數(shù)值計算結(jié)果的比擬情況，可見兩者吻合得較好。圖15為標準式(8.2.1-1)與數(shù)值計算結(jié)果和歐洲標準相應(yīng)公式的比擬情況，可見本標準公式是偏于平安的。2.彎矩作用平面外的穩(wěn)定。雙軸對稱截面的壓彎構(gòu)件，當彎矩作用在最大剛度平面時，應(yīng)校核其彎矩作用平面外的穩(wěn)定性。標準采用的由彈性穩(wěn)定理論導(dǎo)出的線性相關(guān)公式是偏于平安的。與軸心受壓構(gòu)件和受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定計算相銜接，并與理論分析結(jié)果和同濟大學(xué)做的試驗結(jié)果作了比照分析后確定的。同濟大學(xué)針對鋁合金壓彎構(gòu)件彎矩平面外的穩(wěn)定做了相關(guān)試驗，為6根繞強軸受彎的雙軸對稱H形截面弱硬化合金偏壓試件，圖16為該試驗所得穩(wěn)定承載力與數(shù)值計算結(jié)果和歐洲標準相應(yīng)公式的比擬情況，可見本標準相應(yīng)公式是偏于平安的。鑒于對單軸對稱截面壓彎構(gòu)件彎矩作用平面外穩(wěn)定性的研究還不充分，暫定標準式〔8.2.1-3〕僅適用于雙軸對稱實腹式工字形〔含H形〕和箱形〔閉口〕截面的壓彎構(gòu)件。8.2.2彎矩作用在兩個主平面內(nèi)的雙軸對稱工字形(含H形)和箱形〔閉口〕截面的壓彎構(gòu)件，其穩(wěn)定性應(yīng)按以下公式計算:N/φxA+βmxMx/γxWex〔1-η1N/N/Ex〕+ηMy/φbyWey≤f〔8.2.2-1〕N/φyA+ηMx/φbxWex+βmyMy/γyWey〔1-η1N/N/Ey〕≤f〔8.2.2-2〕式中φx，φy—對強軸X-X和弱軸Y-Y的軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定性計算系數(shù)；φbx，φby—受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù),應(yīng)按附錄C計算,對閉口截面均取1.0；Mx，My—所計算構(gòu)件段范圍內(nèi)對強軸和弱軸的最大彎矩；N/Ex，N/Ey—參數(shù),N/Ex=π2EA/(1.2λ2x),N/Ey=π2EA/(1.2λ2y),Wex，Wey—對強軸和弱軸的有效截面模量,應(yīng)同時考慮局部屈曲、焊接熱影響區(qū)的影響；βmx，βmy—等效彎矩系數(shù)，應(yīng)按第8.2.1條彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定計算的有關(guān)規(guī)定計算。條文說明8.2.2雙向彎曲的壓彎構(gòu)件，其穩(wěn)定承載力極限的計算較為復(fù)雜，一般僅考慮雙軸對稱截面的情況。標準采用的半經(jīng)驗性質(zhì)的線性相關(guān)公式形式簡單，可使雙向彎曲壓彎構(gòu)件計算與軸心受壓構(gòu)件、單向彎曲壓彎構(gòu)件以及雙向彎曲受彎構(gòu)件的穩(wěn)定計算都能互相銜接，并經(jīng)研究說明是偏于平安的。9連接計算9.1緊固件(螺栓、鉚釘?shù)?連接9.1.1普通螺栓和鉚釘連接應(yīng)按以下規(guī)定計算：1．在普通螺栓或鉚釘受剪的連接中，每個普通螺栓或鉚釘?shù)某休d力設(shè)計值應(yīng)取受剪和承壓承載力設(shè)計值中的較小者。受剪承載力設(shè)計值：普通螺栓〔受剪面在栓桿部位〕Nvb=nv〔πd2/4〕fvb(9.1.1-1)普通螺栓〔受剪面在螺紋部位〕Nvb=nv〔πd2e/4〕fvb(9.1.1-2)鉚釘