【文章內(nèi)容簡介】 在一般情況下．本規(guī)范中的輕級工作制相當(dāng)于Al～A3 級；中級工作制相當(dāng)于AA5級；重級工作制相當(dāng)于A6～A8級，其中A8屬于特重級。167。 計算冶煉車間或其他類似車間的工作平臺結(jié)構(gòu)時，由檢修材料所產(chǎn)生的荷載，可乘以下列折減系數(shù)：主梁： 。柱(包括基礎(chǔ)): 。167。 結(jié)構(gòu)的計算模型和基本假定應(yīng)盡量與構(gòu)件連接的實(shí)際性能相符合。167。 建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)力一般按結(jié)構(gòu)靜力學(xué)方法進(jìn)行彈性分析，符合本規(guī)范第9 章的超靜定結(jié)構(gòu)，可采用塑性分析。采用彈性分析的結(jié)構(gòu)中，構(gòu)件截面允許有塑性變形發(fā)展。167。 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(qiáng)度承受交匯構(gòu)件端部傳遞的所有最不利內(nèi)力。梁與柱鉸接時，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心力。梁與柱的半剛性連接只具有有限的轉(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。但該條實(shí)行起來比較困難，國家鳥巢體育館就已經(jīng)做了相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)性能試驗(yàn)。167。 框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析宜符合下列規(guī)定：1) 框架結(jié)構(gòu)可采用一階彈性分析。2) 對的框架結(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()計算的假想水平力Hni 。說明：l 當(dāng)按公式()計算的α2i 時，即，說明框架側(cè)向剛度太小，二階效應(yīng)太大，宜增大框架結(jié)構(gòu)的剛度。一階彎矩：二階彎矩： (常說的PΔ效應(yīng))二階彎矩可等效為一假想水平力H′產(chǎn)生　　一階和二階總彎矩：　 二階彎矩示意圖3. 強(qiáng)度設(shè)計值折減系數(shù)167?！蚊孢B接的單角鋼、無墊板的單面施焊對接焊縫、高空安裝焊縫進(jìn)行強(qiáng)度折減。4. 結(jié)構(gòu)變形的規(guī)定167?！?67。，總的是把變形規(guī)定放松，并給設(shè)計人員以更大的決定權(quán)。5. 一般構(gòu)造規(guī)定167?！?67。，規(guī)定鋼板的最小厚度為4mm(原規(guī)定5mm)，鋼管的最小厚度為3mm，角鋼兩邊之和不宜小于90mm，最小厚度為4mm(焊接結(jié)構(gòu))和5mm(螺栓連接)。167。6. 溫度區(qū)段的規(guī)定167。　單層房屋和露天結(jié)構(gòu)的溫度區(qū)段長度(伸縮縫的間距)，一般情況可不考慮溫度應(yīng)力和溫度變形的影響。第三節(jié) 鋼材的疲勞和疲勞計算 影響鋼材的疲勞強(qiáng)度的主要因素鋼材在循環(huán)應(yīng)力多次反復(fù)作用下裂紋生成、擴(kuò)展以致斷裂破壞的現(xiàn)象稱為鋼材的疲勞或疲勞破壞。疲勞破壞時，截面上的應(yīng)力低于鋼材的抗拉強(qiáng)度，甚至低于其屈服強(qiáng)度；破壞斷口較整齊，其表面有較清楚的疲勞紋理，該紋理顯示以某點(diǎn)為中心向外呈半橢圓狀放射型的海濱沙灘痕跡般的現(xiàn)象；通常沒有明顯的變形，呈現(xiàn)出突然的脆性破壞特征。鋼材的疲勞破壞除了與鋼材質(zhì)量、構(gòu)件幾何尺寸和缺陷等因素有關(guān)外，主要因素有：1. 應(yīng)力集中程度(包括殘余應(yīng)力)2. 應(yīng)力幅Δσ(焊接部位：Δσ=σmax－σmin，非焊接部位為折算應(yīng)力幅：Δσ=σmax－，以拉為正)3. 應(yīng)力比ρ(非焊接部位，σmax和σmin分別為絕對值最大和最小應(yīng)力，并常以σmax的應(yīng)力為正)4. 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n。鋼材的疲勞試驗(yàn)表明，當(dāng)鋼材、試件、試驗(yàn)環(huán)境條件相同、并應(yīng)力比ρ為定值時，最大應(yīng)力σmax隨疲勞破壞時應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n的增加而降低，且曲線具有平行于n軸的漸近線。當(dāng)n趨于很大時，σmax趨于常數(shù)，表示應(yīng)力循環(huán)無窮多次試件不致發(fā)生疲勞破壞的循環(huán)應(yīng)力σmax的極限值，稱為鋼材的疲勞強(qiáng)度極限或耐久疲勞強(qiáng)度。由于鋼材在n＞5106時的疲勞強(qiáng)度變化已趨很小，實(shí)用上常取相應(yīng)于n=5106次的疲勞強(qiáng)度作為鋼材的耐久疲勞強(qiáng)度；相應(yīng)于其它循環(huán)次數(shù)的疲勞強(qiáng)度σmax稱條件疲勞強(qiáng)度。在鋼材軋制和結(jié)構(gòu)制造過程中，構(gòu)件內(nèi)將產(chǎn)生殘余應(yīng)力。尤其在焊接結(jié)構(gòu)中，焊接部位常有數(shù)值很高的焊接殘余應(yīng)力，特別是殘余拉應(yīng)力的峰值常可接近或達(dá)到鋼材的屈服強(qiáng)度fy。因此，結(jié)構(gòu)承受荷載時，截面上實(shí)際應(yīng)力將是荷載引起的應(yīng)力與其殘余應(yīng)力的疊加。在殘余拉應(yīng)力為fy或接近fy的區(qū)域，實(shí)際應(yīng)力的變化大致是由fy開始向下變動一個應(yīng)力幅?？紤]fy是常數(shù)，所以只有應(yīng)力幅是變量。因此，對焊接結(jié)構(gòu)采用應(yīng)力幅Δσ來計算疲勞強(qiáng)度比采用名義應(yīng)力比ρ的應(yīng)力和最大應(yīng)力σmax更為合理，試驗(yàn)和分析研究都證實(shí)了這一點(diǎn)。 疲勞計算1. 常幅循環(huán)應(yīng)力Δσ ≤[Δσ]焊接部位為應(yīng)力幅　Δσ =σmax－σmin非焊接部位為折算應(yīng)力幅　Δσ =σmax－　　C和n與構(gòu)件和連接的連接類別有關(guān)，根據(jù)規(guī)范附錄E確定，說明：① Δσ是廣義應(yīng)力幅，不僅代表正應(yīng)力幅，還代表剪應(yīng)力幅，具體根據(jù)計算部位確定是正應(yīng)力還是剪應(yīng)力。② 根據(jù)167。，計算疲勞時，應(yīng)采用荷載的標(biāo)準(zhǔn)值，是因?yàn)閷?shí)質(zhì)上還在沿用容許應(yīng)力設(shè)計法(容許應(yīng)力幅，是現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的一大缺點(diǎn))；167。，計算疲勞時，動力荷載標(biāo)準(zhǔn)值不乘動力系數(shù)，動力影響已經(jīng)包含以試驗(yàn)為基礎(chǔ)的疲勞計算公式和參數(shù)中；計算吊車梁或吊車桁架及其制動結(jié)構(gòu)的疲勞和撓度時，吊車荷載應(yīng)按作用在跨間內(nèi)荷載效應(yīng)最大的一臺吊車確定。③ 根據(jù)167。，只有當(dāng)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n≥5104次以上時，才需要計算構(gòu)件或連接的疲勞；當(dāng)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n≥5106次以后，一般不會再發(fā)生疲勞破壞，所以計算疲勞的最大循環(huán)次數(shù)可取5106。④ 容許應(yīng)力幅與鋼材品種和強(qiáng)度無關(guān)，所以如果尺寸和構(gòu)造完全一樣，則采用高強(qiáng)度鋼材并不能提高其疲勞強(qiáng)度。⑤ 附錄E中，構(gòu)件和連接計算部位的應(yīng)力集中越嚴(yán)重，殘余應(yīng)力越大，疲勞類別就越高，疲勞強(qiáng)度就越低，故應(yīng)在構(gòu)造和形狀等方面盡量減少應(yīng)力集中程度。⑥ 根據(jù)167。，在應(yīng)力循環(huán)中不出現(xiàn)拉應(yīng)力的部位可不計算疲勞，原因是壓應(yīng)力一般不會引起微裂縫的發(fā)展。2. 變幅循環(huán)應(yīng)力(1) 167。(應(yīng)力循環(huán)內(nèi)的應(yīng)力幅隨機(jī)變化)疲勞，若能預(yù)測結(jié)構(gòu)在使用壽命期間各種荷載的頻率分布、應(yīng)力幅水平以及頻次分布總和所構(gòu)成的設(shè)計應(yīng)力譜，則可將其折算為等效常幅疲勞，按下式進(jìn)行計算：Dse≤[Ds] ()式中 Dse——變幅疲勞的等效應(yīng)力幅，按下式確定： ()∑ni——以應(yīng)力循環(huán)次數(shù)表示的結(jié)構(gòu)預(yù)期使用壽命；ni——預(yù)期壽命內(nèi)應(yīng)力幅水平達(dá)到Dsi的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。實(shí)際上，由于ni較難確定，故難以用()計算Dse，實(shí)際工程設(shè)計一般采用下列近似方法計算。(2) 167。、中級工作制吊車桁架的疲勞可作為常幅疲勞，按下式計算： af——欠載效應(yīng)的等效系數(shù)，；——循環(huán)次數(shù)n為2106次的容許應(yīng)力幅， 采用。 構(gòu)造要求167?！?67。 減小疲勞破壞的措施1. 合理設(shè)計：選材，截面，焊接，形式。2. 合理制造：減小焊接應(yīng)力，刨邊，嚴(yán)格檢查。3. 合理使用：受拉部位不焊接掛物。第四節(jié) 鋼結(jié)構(gòu)的連接 常用連接方法及其優(yōu)缺點(diǎn)1. 焊接：對接焊縫、角焊縫優(yōu)點(diǎn)：(1) 不需要打孔，省工省時，不削弱構(gòu)件截面；　　　(2) 構(gòu)造簡單，適應(yīng)性強(qiáng)；(對接焊縫傳力平順，動力性能好，但施工較煩)　　　(3) 密封性好，剛度大。缺點(diǎn)：(1) 熱影響區(qū)材質(zhì)變脆；　　　(2) 焊接殘余應(yīng)力使鋼材易脆性破壞，降低結(jié)構(gòu)和構(gòu)件和剛度及穩(wěn)定性；焊接殘余變形需進(jìn)行矯正；　　　(3) 裂縫易擴(kuò)展，易低溫脆斷。2. 螺栓連接普通螺栓：有A級、B級和C級，其中A、B級為精制螺栓，C級為粗制螺栓。實(shí)際工程中主要采用C級普通螺栓，其優(yōu)點(diǎn)是施工方便，便于拆遷，但剪切變形大；高強(qiáng)度螺栓：受拉連接，變形小，強(qiáng)度高。受剪連接：摩擦型連接，受力性能好，變形小，剛度大，動力性能好；　　　　　承壓型連接，承載力高，但變形大。 對接焊縫的構(gòu)造和計算1. 構(gòu)造　坡口：不同厚度的鋼板應(yīng)采用不同的坡口形式和尺寸(167。)。不等寬和不等厚的對接，采用不大于1:(承受動力荷載并需要計算疲勞的構(gòu)件1:4)的坡度過渡，但厚度差不大于4mm時可采用焊縫找坡(167。)。焊接材料的選用原則，熔敷(即焊縫)金屬的強(qiáng)度不低于母材的強(qiáng)度。手工焊：Q235:采用E43系列型焊條；Q345:采用E50系列型焊條；Q390、Q420:采用E55系列型焊條。自動焊：Q235: A、B、C級F4A0H08A,D級F4A2H08A；Q345: F50F501H08A、H08MnA、H10Mn2；Q390: F501 H08MnA、H10MnH08MnMoA；Q420: F601 H10MnH08MnMoA。2. 計算167。 對接焊縫或?qū)优c角接組合焊縫的強(qiáng)度計算。(1) 在對接接頭和T形接頭中，垂直于軸心拉力或軸心壓力的對接焊縫或?qū)优c角接組合焊縫，其強(qiáng)度應(yīng)按下式計算： () 式中 N——軸心拉力或軸心壓力；lw——焊縫長度；無引弧板和引出板施焊時，每條焊縫的長度計算時應(yīng)各減去2t。t——在對接接頭中為連接件的較小厚度；在T形接頭中為腹板的厚度；、——對接焊縫的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計值。焊縫質(zhì)量要求：167。(2) 在對接接頭和T形接頭中，承受彎矩和剪力共同作用的對接焊縫或?qū)优c角接組合焊縫，其正應(yīng)力和剪應(yīng)力應(yīng)分別進(jìn)行計算。但在同時受有較大正應(yīng)力和剪應(yīng)力處(例如梁腹板橫向?qū)雍缚p的端部)，應(yīng)按下式計算折算應(yīng)力： 注：l 當(dāng)直縫強(qiáng)度不夠時，可改用斜焊縫對接，只要焊縫與作用力間的夾角θ符合tanθ≤，其強(qiáng)度可不計算。2 當(dāng)對接焊縫和T 形對接與角接組合焊縫無法采用引弧板和引出板施焊時，每條焊縫的長度計算時應(yīng)各減去2t。 角焊縫的構(gòu)造和計算1. 構(gòu)造(1) 角焊縫兩焊腳邊的夾角(167。)：α一般為90o(直角角焊縫)。夾角α 135o或α 60o的斜角角焊縫，不宜用作受力焊縫(鋼管結(jié)構(gòu)除外)。 (2) 角焊縫的尺寸應(yīng)符合下列要求(167。)：1) 最小焊腳尺寸 (一般焊縫)對埋弧自動焊，最小焊腳尺寸可減小1mm；對T形連接的單面角焊縫，應(yīng)增加1mm。當(dāng)焊件厚度等于或小于4mm 時，則最小焊腳尺寸應(yīng)與焊件厚度相同。2) 最大焊腳尺寸hfmax=板件(厚度為t)邊緣的角焊縫最大焊腳尺寸，尚應(yīng)符合下列要求： 3) 側(cè)面角焊縫的最大計算長度lwmax=60hf當(dāng)實(shí)際焊縫計算長度大于上述數(shù)值時，其超過部分在計算中不予考慮。若內(nèi)力沿側(cè)面角焊縫全長分分布時，其計算長度不受此限。4) 側(cè)面角焊縫或正面角焊縫的最小計算長度lwmin= 8hf ≥ 40mm。說明：上述四條構(gòu)造要求中，前三條與第(4)有兩點(diǎn)不一樣：① 前3條是構(gòu)造限制，任何一條不滿足的焊縫就不能作為受力焊縫，只能按不受力的構(gòu)造焊縫處理，而第(4)僅是計算限制，實(shí)際焊縫可以任意長，只是計算時其長度只能取到lwmax；② 前3條對側(cè)面角焊縫或正面角焊縫或者兩者的混合都必須滿足，而第(4)僅對側(cè)面角焊縫限制(因正面角焊縫傳遞的內(nèi)力沿焊縫長度基本上分布均勻，而側(cè)面角焊縫傳遞的剪力沿焊縫長度分布不均勻，兩頭大，中間小。)5) 角焊縫的兩焊腳尺寸一般為相等。當(dāng)焊件的厚度相差較大且等焊腳尺寸不能符合第1)、2)條的要求時，可采用不等焊腳尺寸，與較薄焊件接觸的焊腳邊應(yīng)符合hfmax的要求；與較厚焊件接觸的焊腳邊應(yīng)hfmin的要求。(3) 角焊縫的其它構(gòu)造要求見167?！?67。2. 計算(1) 角焊縫的基本計算公式(167。) 式中 σf——按焊縫有效截面(helw)計算，σf⊥lw，但σf與he成45o，并非真正的正應(yīng)力；τf——按焊縫有效截面計算，沿焊縫長度方向的剪應(yīng)力，即τf∥lw，且τf確是切應(yīng)力；——角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計值；βf——正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計值增大系數(shù)：對承受靜力荷載和間接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)，βf=；對直接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)，βf=1. 0。正面角焊縫(作用力垂直于焊縫長度方向，這時τf=0): 側(cè)面角焊縫(作用力平行于焊縫長度方向，這時σf=0): 說明角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計值是根據(jù)側(cè)面角焊縫確定的，正面角焊縫的強(qiáng)度要比側(cè)面角焊縫高(βf≥)。(2) σf和τf計算1) 承受形心力作用(相對焊縫而言，構(gòu)件是軸力或剪力) 式中 he——角焊縫的計算厚度，對直角角焊縫he=，hf為焊腳尺寸；lw——角焊縫的計算長度，對每條焊縫取其實(shí)際長度減去2 hf；鋼管構(gòu)件承受軸力，端焊縫按上式計算即可，而雙角鋼承受軸力則較復(fù)雜，具體計算如下 。① 兩側(cè)邊焊肢背一側(cè)承擔(dān)N1力，肢尖一側(cè)承擔(dān)N2。內(nèi)力分配系數(shù)分別為k1和k2，見下表。角鋼組合k1k2等邊角鋼不等邊角鋼，長邊相連不等邊角鋼，短邊相連 進(jìn)一法精確到10mm。 進(jìn)一法精確到10mm。② 三面圍焊 進(jìn)十法精確到10mm。 進(jìn)十法精確到10mm。③ L形圍焊 進(jìn)一法精確到8mm…… 進(jìn)十法精確到10mm。2) 承受扭矩 T和形心力N(橫向)、V(豎向)所謂扭矩是指其平面與計算平面平行的力矩。 3) 承受彎矩M和形心力N(橫向)、V(豎向)所謂彎矩是指其平面與計算平面垂直的力矩。 普通螺栓連接的構(gòu)造和計算1. 構(gòu)造直徑：M1M1M1M1MM2M2M30螺栓孔： M1M1M16 d0=d+1mmM1MM24 d0=d+M2M30 d0=d+2mm