國外規(guī)范不銹鋼受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)方法的介紹對比
國外關(guān)于不銹鋼結(jié)構(gòu)性能的研究成果已經(jīng)比較成熟,在材料性能,構(gòu)件計(jì)算,連接計(jì)算,結(jié)構(gòu)整體計(jì)算等方面都取得了相當(dāng)多的成果,不銹鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范也在不斷完善中。世界上第一本不銹鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范由美國AISI在1968年編制,并在1974年頒布了該規(guī)范的修訂版本。隨著對不銹鋼優(yōu)異性能的逐漸認(rèn)識和不斷深入的試驗(yàn)研究,美國ASCE在引入容許應(yīng)力法(ASD)和極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法(LRFD)的基礎(chǔ)上編制了美國冷彎不銹鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范,并于2002年頒布了其修訂版本,該規(guī)范只適用于不銹鋼冷彎截面的設(shè)計(jì),并不適用于焊接截面的設(shè)計(jì),也沒有涉及不銹鋼的防火與抗疲勞設(shè)計(jì)。
現(xiàn)行的歐洲不銹鋼規(guī)范是由歐洲標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(CEN)在歐洲鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整后頒布的。它主要適用于奧氏體型和雙相體型不銹鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),適用于冷彎截面、焊接組合截面和熱軋截面等。該規(guī)范同時(shí)也涵蓋了不銹鋼抗疲勞設(shè)計(jì)與防火設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容。同時(shí),對于鐵素體型不銹鋼,還在它的附錄中給出了一種偏保守的設(shè)計(jì)方法。2001年,澳大利亞和新西蘭參照美國SCI/ASCE規(guī)范編制了冷彎不銹鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范,在很大程度上也是因?yàn)榘拇罄麃喪褂玫拇蟛糠质抢鋸澆讳P鋼構(gòu)件。該規(guī)范采用的是極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法(LFRD),并給出了關(guān)于不銹鋼防火和抗疲勞設(shè)計(jì)的一些相關(guān)內(nèi)容。1995年,日本不銹鋼建筑協(xié)會(SSBAJ)編制了日本的不銹鋼設(shè)計(jì)規(guī)范,該規(guī)范主要致力于不銹鋼焊接截面的設(shè)計(jì),同時(shí)涵蓋了厚板焊接截面的設(shè)計(jì)。參考南非和加拿大的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范,南非也于1997年頒布了自己的不銹鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范。國內(nèi)隨著這幾年不銹鋼產(chǎn)量和使用需求的增加,也陸續(xù)頒布了一些不銹鋼材料及其產(chǎn)品的國家標(biāo)準(zhǔn),但是尚沒有自己的不銹鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范,這不僅與我國不銹鋼產(chǎn)量大國的地位不符,也不利于這種環(huán)保經(jīng)濟(jì)型材料在我國的推廣與應(yīng)用。因此,經(jīng)中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會批準(zhǔn),由多家國內(nèi)院校機(jī)構(gòu)組成了編制組,于2009年正式開展了《不銹鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的編制工作。
目前國外流行的規(guī)范有歐洲規(guī)范、美國規(guī)范、澳大利亞和新西蘭規(guī)范,這三本規(guī)范都是基于極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,但在基本設(shè)計(jì)規(guī)定上存在許多不同之處。美國不銹鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范、澳大利亞荷載規(guī)范和歐洲荷載規(guī)范的相關(guān)條款也存在不同。美國不銹鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中恒載、活載的分項(xiàng)系數(shù)分別為1.2、1.6;澳大利亞規(guī)范中分別為1.25、1.5;而在歐洲規(guī)范中分別為1.35、1.5。在設(shè)計(jì)過程中,歐洲規(guī)范與美國規(guī)范對不銹鋼的強(qiáng)度、初始彈性模量的規(guī)定也存在著不同,澳大利亞和新西蘭規(guī)范則與美國規(guī)范基本相同,如表1.2所示。其中,中國規(guī)范對應(yīng)的材料06Cr19Ni10因在敏態(tài)或焊接后有晶腐傾向,并不推薦用于結(jié)構(gòu)部件,而推薦06Cr19Ni10N代替。歐洲規(guī)范中對于不銹鋼受彎構(gòu)件的強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)取為1.1;而美國規(guī)范的取值則與構(gòu)件的受壓翼緣是否被加勁有關(guān),對于受壓翼緣被加勁或者部分加勁的受彎構(gòu)件,其強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)取為1.11,對于受壓翼緣未被加勁的受彎構(gòu)件,其值取為1.18。澳大利亞和新西蘭規(guī)范的取值與美國規(guī)范相同。局部穩(wěn)定:板件發(fā)生局部失穩(wěn)會嚴(yán)重降低構(gòu)件的承載能力,為了充分發(fā)揮材料強(qiáng)度,我國的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[19]采用限制板件寬厚比和高厚比的方法來防止局部失穩(wěn)的發(fā)生,而歐洲和美國的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范則采用截面分類的方法來區(qū)分構(gòu)件所能達(dá)到的承載能力極限狀態(tài)。歐洲的不銹鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范基本上沿用了其鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的方法;美國的不銹鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范雖然沒有明確的截面分類,但也同樣給出了可以進(jìn)行塑性設(shè)計(jì)的限制條件。表1.3對比了幾本不銹鋼設(shè)計(jì)規(guī)范對于矩形空心截面受彎構(gòu)件按塑性截面模量進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)不同的高厚比和寬厚比限值。通過對比可以發(fā)現(xiàn)歐洲規(guī)范對于板件寬厚比和高厚比的限值更加保守。
本文標(biāo)簽:不銹鋼
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