文章目錄
- 8.4 板梁 GIRDER
- 8.4.1 設計強度
- 8.4.2 正常使用性的最小腹板厚度
- 8.4.3 避免受壓翼緣屈曲的最小腹板厚度
- 8.4.4 約束梁的彎矩承載力
- 8.4.4.1 腹板不易剪切屈曲
- 8.4.4.2 腹板易剪切屈曲
- 8.4.5 軸向力的影響
- 8.4.6 剪切屈曲阻力
- 8.4.7 中間橫向腹板加勁肋
- 8.4.7.1 間距
- 8.4.7.2 加勁肋外伸
- 8.4.7.3 最小剛度
- 8.4.10.1 腹板加勁肋的最大外伸距離
- 8.4.10.2 加勁肋承載長度
- 8.4.10.3 偏心性
- 8.4.10.4 空心截面
- 8.4.10.5 腹板承載能力
- 8.4.10.5.1 未加勁腹板的承載能力
- 8.4.10.5.2 加勁腹板的承載能力
- 8.4.10.6 腹板屈曲阻力
- 8.4.10.6.1 未加勁腹板的屈曲阻力
- 8.4.10.6.2 承載加勁肋的屈曲阻力
- 表8.5a - 腹板剪切屈曲強度qw (N/mm2) (t ≤ 16mm)
- 表8.5b - 腹板剪切屈曲強度qw (N/mm2) (16mm < t ≤ 40mm)
- 表8.5c - 腹板剪切屈曲強度qw (N/mm2) (t ≤ 16mm)
- 表8.5d - 腹板剪切屈曲強度qw (N/mm2) (16mm < t ≤ 40mm)
- 表8.5e - 腹板剪切屈曲強度qw (N/mm2) (t ≤ 16mm)
- 表8.5f - 腹板剪切屈曲強度qw (N/mm2) (16mm < t ≤ 40mm)
- 表格 8.5u - 腹板剪切屈曲強度 qw (N/mm2) (t ≤ 16mm)
- 表格 8.5h - 腹板剪切屈曲強度 qw (N/mm2) (50mm < t ≤ 100mm)
- 表格 8.5i - 腹板剪切屈曲強度 qw (N/mm2) (t ≤ 50mm)
- 表格 8.5j - 腹板剪切屈曲強度 qw (N/mm2) (50mm < t ≤ 100mm)
- 表格 8.5k - 腹板剪切屈曲強度 qw (N/mm2) (t ≤ 16mm)
- 表格 8.5l - 腹板剪切屈曲強度 qw (N/mm2) (16mm < t ≤ 40mm)
- 表格 8.5m - 腹板剪切屈曲強度 qw (N/mm2) (t ≤ 16mm)
- 表格 8.5n - 腹板剪切屈曲強度 qw (N/mm2) (16mm < t ≤ 40mm)
- 表格 8.5o - 腹板剪切屈曲強度 qw (N/mm2) (t ≤ 16mm)
- 表格 8.5p - 腹板剪切屈曲強度 qw (N/mm2) (16mm < t ≤ 40mm)
- 表格 8.5q - 腹板剪切屈曲強度 qw (N/mm2) (t ≤ 16mm)
- 表格 8.5r - 腹板剪切屈曲強度 qw (N/mm2) (16mm < t ≤ 40mm)
- 表格 8.5s - 腹板剪切屈曲強度 qw (N/mm2) (t ≤ 16mm)
- 表格 8.5t - 腹板剪切屈曲強度 qw (N/mm2) (16mm < t ≤ 40mm)
- 表8.5u - 腹板剪切屈曲強度qw (N/mm2) (t ≤ 16mm)
- 表8.5v - 腹板剪切屈曲強度qw (N/mm2) (16mm < t ≤ 40mm)
- 表8.5w - 腹板剪切屈曲強度qw (N/mm2) (t ≤ 16mm)
- 表8.5x - 腹板剪切屈曲強度qw (N/mm2) (16mm < t ≤ 40mm)
- 8.4.8 端錨固
- 8.4.9 有開孔的板件
- 8.4.10 腹板承載力和加勁肋設計
- 8.4.10.1 腹板加勁肋的最大外伸距離
- 8.4.10.2 加勁肋承載長度
- 8.4.10.3 偏心性
- 8.4.10.4 空心截面
- 8.4.10.5 腹板承載能力
- 8.4.10.5.1 未加勁腹板的承載能力
- 8.4.10.5.2 加勁腹板的承載能力
- 8.4.10.6 腹板屈曲阻力
- 8.4.10.6.1 未加勁腹板的屈曲阻力
- 8.4.10.6.2 承載加勁肋的屈曲阻力
- 8.4.11 其他類型加勁肋
- 8.4.12 腹板加勁肋與腹板間的連接
- 8.4.13 腹板加勁肋與翼緣間的連接
- 8.4.13.1 受壓加勁肋
- 8.4.13.2 受拉加勁肋
- 8.4.13.3 腹板加勁肋長度
- 8.5 單角鋼構件的屈曲阻力彎矩
8.4 板梁 GIRDER
8.4.1 設計強度
對于板梁的簡單設計,通常假定腹板承受剪力、橫向力和軸向力,翼緣抵抗彎矩。當腹板和翼緣為相同鋼材等級時,應使用第3節中的材料設計強度。
當腹板和翼緣為不同鋼材等級且腹板設計強度pyw大于翼緣設計強度pyf時,pyf應用于彎矩、軸向力和剪力檢驗。當pyw小于pyf時,翼緣的鋼材等級(pyf)應用于軸向力和彎矩檢驗,腹板的強度(pyw)應用于剪力和橫向力檢驗。
8.4.2 正常使用性的最小腹板厚度
對于正常使用要求,板梁腹板的d/t比值應滿足以下條件:
對于無中間加勁肋的腹板,t ≥ d/250; (8.30)
對于僅有橫向加勁肋的腹板:
(a) 當加勁肋間距a > d時,t ≥ d/250 (8.31)
(b) 當加勁肋間距a ≤ d時, t ≥ d / 250 a d t ≥ d/250\sqrt{\frac{a}{d}} t≥d/250da?? (8.32)
其中:
- a 是加勁肋間距
- d 是腹板深度
對于同時有縱向和橫向加勁肋的腹板,應參考專業文獻。
8.4.3 避免受壓翼緣屈曲的最小腹板厚度
為防止受壓翼緣屈曲進入腹板,需要滿足以下條件:
(a) 對于無中間橫向加勁肋或加勁肋間距為
a > 1.5 d , t ≥ d / 250 ? p y f 345 a > 1.5d,t ≥ d/250 \cdot \frac{p_{yf}}{345} a>1.5d,t≥d/250?345pyf?? (8.33)
(b) 對于中間橫向加勁肋間距a ≤ 1.5d的腹板:
t ≥ d / 250 p y f 455 t ≥ d/250\sqrt{\frac{p_{yf}}{455}} t≥d/250455pyf??? (8.34)
其中pyf是受壓翼緣的設計強度。
8.4.4 約束梁的彎矩承載力
8.4.4.1 腹板不易剪切屈曲
如果腹板深厚比d/t ≤ 62ε,無需考慮剪切屈曲,應按第8.2條梁設計方法確定彎矩承載力。
8.4.4.2 腹板易剪切屈曲
如果腹板深厚比d/t > 70ε(熱軋截面)或d/t > 62ε(焊接截面),應考慮剪切屈曲,應使用以下方法確定彎矩阻力:
(a) 低剪力荷載:
當低剪力荷載條件假定V ≤ 0.6Vw時,梁應按第8.2條軋制截面梁進行設計。
(b) 高剪力荷載:
當高剪力荷載條件假定V > 0.6Vw時,條件是翼緣不是4級細長,梁的彎矩承載力等于僅由翼緣提供的彎矩承載力,即:
M c = p y f B T ( D ? T ) M_c = p_{yf} B T (D - T) Mc?=pyf?BT(D?T) (8.35)
其中Vw是第8.4.6條確定的剪切屈曲阻力,忽略翼緣貢獻。
當允許腹板對彎矩承載力的貢獻時,可使用其他規范中給出的替代方法。
8.4.5 軸向力的影響
軸向力引起的附加應力應加到第8.4.4.2條計算的翼緣彎曲應力上,合成應力不應大于pyf。
8.4.6 剪切屈曲阻力
如果腹板深厚比d/t > 70ε(熱軋截面)或d/t > 62ε(焊接截面),應檢驗剪切屈曲。
有或無腹板加勁肋的腹板剪切屈曲阻力Vw應取為:
V w = d t q w V_w = d t q_w Vw?=dtqw? (8.36)
其中:
- d 是腹板深度
- t 是腹板厚度
- qw 是腹板剪切屈曲強度,取決于d/t和a/d比值,從表8.5a - 8.5l或附錄8.3獲得
8.4.7 中間橫向腹板加勁肋
為抵抗第8.4.6條的剪切屈曲,可使用中間橫向加勁肋。中間橫向加勁肋可設置在腹板的一側或兩側。
8.4.7.1 間距
當設置中間橫向腹板加勁肋時,其間距應符合第8.4.2和8.4.3條。
8.4.7.2 加勁肋外伸
加勁肋的外伸應符合第8.4.10.1條。
8.4.7.3 最小剛度
不承受外部荷載或彎矩的中間橫向腹板加勁肋應具有關于腹板中心線的二階面積矩Is不小于下式給出的Is:
對于? a / d ≥ 2 : I s = 0.75 d t m i n 3 \text{對于 } a/d ≥ \sqrt{2}: I_s = 0.75 d t^3_{min} 對于?a/d≥2?:Is?=0.75dtmin3? (8.37)
對于? a / d < 2 : I s = 1.5 ( d / a ) 2 d t m i n 3 \text{對于 } a/d < \sqrt{2}: I_s = 1.5 (d/a)^2 d t^3_{min} 對于?a/d<2?:Is?=1.5(d/a)2dtmin3? (8.38)
其中:
- a 是實際加勁肋間距
- d 是腹板深度
- tmin 是第8.4.2和8.4.3條確定的實際加勁肋間距a所需的最小腹板厚度
表8.5g - 腹板剪切屈曲強度qw (N/mm2) (t ≤ 50mm)
[表格內容保持原樣]
注:表8.5中未涵蓋的其他鋼材等級,請參考附錄8.3。
8.4.10.1 腹板加勁肋的最大外伸距離
除腹板的外邊緣連續加勁外,其距腹板面的外伸距離不應超過19ε ts。
如果加勁肋的外伸距離大于13ε ts但小于19ε ts,其設計應基于外伸距離為13ε ts的有效截面。
8.4.10.2 加勁肋承載長度
加勁肋承載長度b1用于應力承載面積的寬度,應取為不能明顯彎曲變形的支承長度。為確定b1,通過鋼支座的荷載分散如圖8.3所示。當緊密固定時,可假定通過填料進行45°分散。
圖8.3 - 加勁肋承載長度
[圖表內容保持原樣,顯示不同情況下的承載長度計算公式:
- b1 = t + 1.6r + 2T
- b1 = t + 1.6s + 2T
- b1 = t + T + 0.8r - g
- b1 = 0.5D? + t + 0.8s - g]*
8.4.10.3 偏心性
當荷載或反力偏心于腹板中心線施加,或當加勁肋中心不在腹板中心線上時,設計中應考慮由此產生的荷載偏心性。
8.4.10.4 空心截面
當集中荷載施加于空心截面時,應考慮局部應力和變形。必要時應對截面進行加強或加勁。
8.4.10.5 腹板承載能力
8.4.10.5.1 未加勁腹板的承載能力
當通過翼緣施加的荷載或反力超過腹板在腹板-翼緣連接處的承載能力Fbw時,應設置承載加勁肋,承載能力由下式給出:
F b w = ( b 1 + n k ) t p y w F_{bw} = (b_1 + nk) t p_{yw} Fbw?=(b1?+nk)tpyw? (8.52)
其中:
在構件端部:
n = 2 + 0.6 b e / k ≤ 5 n = 2 + 0.6b_e/k ≤ 5 n=2+0.6be?/k≤5 (8.53)
在其他位置:
- n = 5
- 對于軋制工字鋼或H型截面:k = T + r (8.54)
- 對于焊接工字鋼或H型截面:k = T (8.55)
其中:
- b? 是加勁肋承載長度,見第8.4.10.2條
- b? 是距構件端部加勁肋承載中心的距離
- pyw 是腹板的設計強度
- r 是根部半徑
- T 是翼緣厚度
- t 是腹板厚度
8.4.10.5.2 加勁腹板的承載能力
承載加勁肋應設計為承受施加力Fx減去未加勁腹板的承載能力Fbw。加勁肋的承載力Ps應從下式獲得:
P s = A s , n e t p y P_s = A_{s,net} p_y Ps?=As,net?py? (8.56)
其中As,net是加勁肋的凈截面面積,扣除焊接開孔。
如果腹板和加勁肋的設計強度不同,應使用較小值來計算腹板承載力Fbw和加勁肋承載力Ps。
8.4.10.6 腹板屈曲阻力
8.4.10.6.1 未加勁腹板的屈曲阻力
當通過翼緣施加的荷載或反力超過腹板屈曲阻力時,應設置承載腹板加勁肋。Px應按以下方式計算。
當施加荷載或反力的翼緣能夠有效約束以下兩種情況時:
a) 相對于腹板的轉動
b) 相對于另一翼緣的側向移動
則條件是從荷載或反力到構件較近端部的距離ae至少為0.7d,未加勁腹板的屈曲阻力Px應取為:
P x = 25 ε t ( b 1 + n k ) d P b w P_x = \frac{25εt}{\sqrt{(b_1 + nk)d}} P_{bw} Px?=(b1?+nk)d?25εt?Pbw? (8.57)
其中:
d是腹板深度
Fbw是第8.4.10.5.1條腹板-翼緣連接處未加勁腹板的承載能力
當從荷載或反力到構件較近端部的距離ae小于0.7d時,腹板的屈曲阻力Px應取為:
P x = a e + 0.7 d 1.4 d 25 ε t ( b 1 + n k ) d P b w P_x = \frac{a_e + 0.7d}{1.4d} \frac{25εt}{\sqrt{(b_1 + nk)d}} P_{bw} Px?=1.4dae?+0.7d?(b1?+nk)d?25εt?Pbw? (8.58)
當條件a)或b)不滿足時,腹板的屈曲阻力應減少為Pxr,由下式給出:
P x r = 0.7 d L E P x P_{xr} = \frac{0.7d}{L_E} P_x Pxr?=LE?0.7d?Px? (8.59)
其中LE是腹板作為受壓構件或受壓構件一部分的有效長度。
8.4.10.6.2 承載加勁肋的屈曲阻力
當腹板深度d的受壓邊上由于通過翼緣施加的荷載或反力而產生的局部壓應力fed在已設置的腹板加勁肋之間超過邊緣荷載的壓縮強度ped時,應增設承載腹板加勁肋。
對于此檢驗,兩個橫向加勁肋間距為a的腹板板件深度d的壓縮邊上的應力fed應按以下方式計算:
(a) 點荷載和分布荷載的荷載跨度小于較小板件尺寸a或d時,應由較小板件尺寸分配
(b) 對于一系列等間距和相似點荷載,將最大荷載除以間距,或如果間距較小,則由較小板件尺寸分配
? 加上任何其他分布荷載的強度(力/單位長度)
(d) 除以(a)、(b)或?的總和除以腹板厚度t
邊緣荷載的壓縮強度ped應按以下方式計算:
-
如果受壓翼緣相對于腹板約束轉動:
p e d = [ 2.75 + 2 ( a / d ) 2 ] E ( d / t ) 2 p_{ed} = \left[2.75 + \frac{2}{(a/d)^2}\right] \frac{E}{(d/t)^2} ped?=[2.75+(a/d)22?](d/t)2E? (8.60) -
如果受壓翼緣相對于腹板不約束轉動:
p e d = [ 1.0 + 2 ( a / d ) 2 ] E ( d / t ) 2 p_{ed} = \left[1.0 + \frac{2}{(a/d)^2}\right] \frac{E}{(d/t)^2} ped?=[1.0+(a/d)22?](d/t)2E? (8.61)
承載加勁肋上的荷載或反力Fx不應超過加勁肋的屈曲阻力Px,由下式給出:
P x = A s p c P_x = A_s p_c Px?=As?pc? (8.62)
承載加勁肋的有效面積As應取為由加勁肋自身的有效面積(見第8.4.10.1條)以及加勁肋中心線兩側各側腹板有效寬度組成的十字形截面,限制為腹板厚度t的15倍。
壓縮強度pc應按第8.7.6條使用支柱曲線"c"(見表8.8)和加勁肋完整十字形面積As關于平行于腹板軸線的回轉半徑確定。
設計強度py應取腹板或加勁肋的較低值。對于第8.7.6條焊接截面,py應減少20 N/mm2,然后基于此減少的py確定pc。
條件是施加荷載或反力的翼緣相對于另一翼緣能夠有效約束側向移動,有效長度LE應按以下方式取值:
(a) 翼緣在加勁肋平面內受其他結構構件約束轉動:
LE = 0.7倍加勁肋翼緣間凈長度L
(b) 翼緣不受上述(a)約束:
LE = 1.0倍加勁肋翼緣間凈長度L
如果荷載或反力由受壓構件施加于翼緣,且在此點提供有效側向約束,則加勁肋應設計為施加荷載的受壓構件的一部分,應檢驗支柱作用的影響。
如果加勁肋還作為中間橫向加勁肋以抵抗剪切屈曲,應按第8.4.7.5條檢驗組合荷載的影響。
承載加勁肋還應按第8.4.10.5.2條作為承載加勁肋進行檢驗。
表8.5a - 腹板剪切屈曲強度qw (N/mm2) (t ≤ 16mm)
[表格內容保持原樣]
注:表8.5中未涵蓋的其他鋼材等級,請參考附錄8.3。
表8.5b - 腹板剪切屈曲強度qw (N/mm2) (16mm < t ≤ 40mm)
[表格內容保持原樣]
注:表8.5中未涵蓋的其他鋼材等級,請參考附錄8.3。
表8.5c - 腹板剪切屈曲強度qw (N/mm2) (t ≤ 16mm)
[表格內容保持原樣]
注:表8.5中未涵蓋的其他鋼材等級,請參考附錄8.3。
表8.5d - 腹板剪切屈曲強度qw (N/mm2) (16mm < t ≤ 40mm)
[表格內容保持原樣]
注:表8.5中未涵蓋的其他鋼材等級,請參考附錄8.3。
表8.5e - 腹板剪切屈曲強度qw (N/mm2) (t ≤ 16mm)
[表格內容保持原樣]
注:表8.5中未涵蓋的其他鋼材等級,請參考附錄8.3。
表8.5f - 腹板剪切屈曲強度qw (N/mm2) (16mm < t ≤ 40mm)
[表格內容保持原樣]
注:表8.5中未涵蓋的其他鋼材等級,請參考附錄8.3。
表格 8.5u - 腹板剪切屈曲強度 qw (N/mm2) (t ≤ 16mm)
[表格內容保持原樣]
注:表8.5中未涵蓋的其他鋼材等級,請參考附錄8.3。
表格 8.5h - 腹板剪切屈曲強度 qw (N/mm2) (50mm < t ≤ 100mm)
[表格內容保持原樣]
注:表8.5中未涵蓋的其他鋼材等級,請參考附錄8.3。
表格 8.5i - 腹板剪切屈曲強度 qw (N/mm2) (t ≤ 50mm)
[表格內容保持原樣]
注:表8.5中未涵蓋的其他鋼材等級,請參考附錄8.3。
表格 8.5j - 腹板剪切屈曲強度 qw (N/mm2) (50mm < t ≤ 100mm)
[表格內容保持原樣]
注:表8.5中未涵蓋的其他鋼材等級,請參考附錄8.3。
表格 8.5k - 腹板剪切屈曲強度 qw (N/mm2) (t ≤ 16mm)
[表格內容保持原樣]
注:表8.5中未涵蓋的其他鋼材等級,請參考附錄8.3。
表格 8.5l - 腹板剪切屈曲強度 qw (N/mm2) (16mm < t ≤ 40mm)
[表格內容保持原樣]
注:表8.5中未涵蓋的其他鋼材等級,請參考附錄8.3。
表格 8.5m - 腹板剪切屈曲強度 qw (N/mm2) (t ≤ 16mm)
[表格內容保持原樣]
注:表8.5中未涵蓋的其他鋼材等級,請參考附錄8.3。
表格 8.5n - 腹板剪切屈曲強度 qw (N/mm2) (16mm < t ≤ 40mm)
[表格內容保持原樣]
注:表8.5中未涵蓋的其他鋼材等級,請參考附錄8.3。
表格 8.5o - 腹板剪切屈曲強度 qw (N/mm2) (t ≤ 16mm)
[表格內容保持原樣]
注:表8.5中未涵蓋的其他鋼材等級,請參考附錄8.3。
表格 8.5p - 腹板剪切屈曲強度 qw (N/mm2) (16mm < t ≤ 40mm)
[表格內容保持原樣]
注:表8.5中未涵蓋的其他鋼材等級,請參考附錄8.3。
表格 8.5q - 腹板剪切屈曲強度 qw (N/mm2) (t ≤ 16mm)
[表格內容保持原樣]
注:表8.5中未涵蓋的其他鋼材等級,請參考附錄8.3。
表格 8.5r - 腹板剪切屈曲強度 qw (N/mm2) (16mm < t ≤ 40mm)
[表格內容保持原樣]
注:表8.5中未涵蓋的其他鋼材等級,請參考附錄8.3。
表格 8.5s - 腹板剪切屈曲強度 qw (N/mm2) (t ≤ 16mm)
[表格內容保持原樣]
注:表8.5中未涵蓋的其他鋼材等級,請參考附錄8.3。
表格 8.5t - 腹板剪切屈曲強度 qw (N/mm2) (16mm < t ≤ 40mm)
[表格內容保持原樣]
注:表8.5中未涵蓋的其他鋼材等級,請參考附錄8.3。
表8.5u - 腹板剪切屈曲強度qw (N/mm2) (t ≤ 16mm)
[表格內容保持原樣]
注:表8.5中未涵蓋的其他鋼材等級,請參考附錄8.3。
表8.5v - 腹板剪切屈曲強度qw (N/mm2) (16mm < t ≤ 40mm)
[表格內容保持原樣]
注:表8.5中未涵蓋的其他鋼材等級,請參考附錄8.3。
表8.5w - 腹板剪切屈曲強度qw (N/mm2) (t ≤ 16mm)
[表格內容保持原樣]
注:表8.5中未涵蓋的其他鋼材等級,請參考附錄8.3。
表8.5x - 腹板剪切屈曲強度qw (N/mm2) (16mm < t ≤ 40mm)
[表格內容保持原樣]
注:表8.5中未涵蓋的其他鋼材等級,請參考附錄8.3。
8.4.8 端錨固
在以下任一條件下不需要端錨固:
a) 剪切承載力而非剪切屈曲阻力控制設計,即:
V c = V w V_c = V_w Vc?=Vw? (8.47)
b) 無需形成拉力場作用即有足夠的剪切屈曲阻力,即:
V ≤ V c r V \leq V_{cr} V≤Vcr? (8.48)
其中Vcr是無拉力場的臨界剪切屈曲阻力,由下式給出:
如果 V w = V c V_w = V_c Vw?=Vc?,則 V c r = V c V_{cr} = V_c Vcr?=Vc?
(8.49)
如果 V c > V w > 0.72 V c V_c > V_w > 0.72V_c Vc?>Vw?>0.72Vc?,則 V c r = ( 9 V w ? 2 V c ) / 7 V_{cr} = (9V_w - 2V_c)/7 Vcr?=(9Vw??2Vc?)/7
(8.50)
如果 V w ≤ 0.72 V c V_w \leq 0.72V_c Vw?≤0.72Vc?,則 V c r = ( V w / 0.9 ) 2 / V c V_{cr} = (V_w/0.9)^2/V_c Vcr?=(Vw?/0.9)2/Vc?
(8.51)
其中V是最大剪力,Vw是第8.4.6條的簡單剪切屈曲阻力,Vc是剪切承載力。
當上述條件均不滿足時,應參考板梁設計的相關文獻。
8.4.9 有開孔的板件
對于任何尺寸大于最小板件尺寸10%的開孔板件設計,應參考專業文獻。該板件不應用作錨固板件,相鄰板件應設計為端板件。
8.4.10 腹板承載力和加勁肋設計
對于承受局部荷載或反力的未加勁腹板,應按以下規定設置加勁肋。本規范僅涵蓋第8.4.7條的中間加勁肋和承載及傳力加勁肋的設計。其他類型的加勁肋設計,應參考專業文獻。
8.4.10.1 腹板加勁肋的最大外伸距離
除腹板的外邊緣連續加勁外,其距腹板面的外伸距離不應超過19ε ts。
如果加勁肋的外伸距離大于13ε ts但小于19ε ts,其設計應基于外伸距離為13ε ts的有效截面。
8.4.10.2 加勁肋承載長度
加勁肋承載長度b1用于應力承載面積的寬度,應取為不能明顯彎曲變形的支承長度。為確定b1,通過鋼支座的荷載分散如圖8.3所示。當緊密固定時,可假定通過填料進行45°
分散。
圖8.3 - 加勁肋承載長度
[圖表內容保持原樣]
8.4.10.3 偏心性
當荷載或反力偏心于腹板中心線施加,或當加勁肋中心不在腹板中心線上時,設計中應考慮由此產生的荷載偏心性。
8.4.10.4 空心截面
當集中荷載施加于空心截面時,應考慮局部應力和變形。必要時應對截面進行加強或加勁。
8.4.10.5 腹板承載能力
8.4.10.5.1 未加勁腹板的承載能力
當通過翼緣施加的荷載或反力超過腹板在腹板-翼緣連接處的承載能力Fbw時,應設置承載加勁肋,承載能力由下式給出:
F b w = ( b 1 + n k ) t p y w F_{bw} = (b_1 + nk) t p_{yw} Fbw?=(b1?+nk)tpyw? (8.52)
其中:
在構件端部:
n = 2 + 0.6 b e / k ≤ 5 n = 2 + 0.6b_e/k ≤ 5 n=2+0.6be?/k≤5 (8.53)
在其他位置:
- n = 5
- 對于軋制工字鋼或H型截面:k = T + r (8.54)
- 對于焊接工字鋼或H型截面:k = T (8.55)
其中:
- b? 是加勁肋承載長度,見第8.4.10.2條
- b? 是距構件端部加勁肋承載中心的距離
- pyw 是腹板的設計強度
- r 是根部半徑
- T 是翼緣厚度
- t 是腹板厚度
8.4.10.5.2 加勁腹板的承載能力
承載加勁肋應設計為承受施加力Fx減去未加勁腹板的承載能力Fbw。加勁肋的承載力Ps應從下式獲得:
P s = A s , n e t p y P_s = A_{s,net} p_y Ps?=As,net?py? (8.56)
其中As,net是加勁肋的凈截面面積,扣除焊接開孔。
如果腹板和加勁肋的設計強度不同,應使用較小值來計算腹板承載力Fbw和加勁肋承載力Ps。
8.4.10.6 腹板屈曲阻力
8.4.10.6.1 未加勁腹板的屈曲阻力
當通過翼緣施加的荷載或反力超過腹板屈曲阻力時,應設置承載腹板加勁肋。Px應按以下方式計算。
當施加荷載或反力的翼緣能夠有效約束以下兩種情況時:
a) 相對于腹板的轉動
b) 相對于另一翼緣的側向移動
則條件是從荷載或反力到構件較近端部的距離ae至少為0.7d,未加勁腹板的屈曲阻力Px應取為:
P x = 25 ε t ( b 1 + n k ) d P b w P_x = \frac{25εt}{\sqrt{(b_1 + nk)d}} P_{bw} Px?=(b1?+nk)d?25εt?Pbw? (8.57)
其中:
d是腹板深度
Fbw是第8.4.10.5.1條腹板-翼緣連接處未加勁腹板的承載能力
當從荷載或反力到構件較近端部的距離ae小于0.7d時,腹板的屈曲阻力Px應取為:
P x = a e + 0.7 d 1.4 d 25 ε t ( b 1 + n k ) d P b w P_x = \frac{a_e + 0.7d}{1.4d} \frac{25εt}{\sqrt{(b_1 + nk)d}} P_{bw} Px?=1.4dae?+0.7d?(b1?+nk)d?25εt?Pbw? (8.58)
當條件a)或b)不滿足時,腹板的屈曲阻力應減少為Pxr,由下式給出:
P x r = 0.7 d L E P x P_{xr} = \frac{0.7d}{L_E} P_x Pxr?=LE?0.7d?Px? (8.59)
其中LE是腹板作為受壓構件或受壓構件一部分的有效長度。
8.4.10.6.2 承載加勁肋的屈曲阻力
當腹板深度d的受壓邊上由于通過翼緣施加的荷載或反力而產生的局部壓應力fed在已設置的腹板加勁肋之間超過邊緣荷載的壓縮強度ped時,應增設承載腹板加勁肋。
對于此檢驗,兩個橫向加勁肋間距為a的腹板板件深度d的壓縮邊上的應力fed應按以下方式計算:
(a) 點荷載和分布荷載的荷載跨度小于較小板件尺寸a或d時,應由較小板件尺寸分配
(b) 對于一系列等間距和相似點荷載,將最大荷載除以間距,或如果間距較小,則由較小板件尺寸分配
? 加上任何其他分布荷載的強度(力/單位長度)
(d) 除以(a)、(b)或?的總和除以腹板厚度t
邊緣荷載的壓縮強度ped應按以下方式計算:
-
如果受壓翼緣相對于腹板約束轉動:
p e d = [ 2.75 + 2 ( a / d ) 2 ] E ( d / t ) 2 p_{ed} = \left[2.75 + \frac{2}{(a/d)^2}\right] \frac{E}{(d/t)^2} ped?=[2.75+(a/d)22?](d/t)2E? (8.60) -
如果受壓翼緣相對于腹板不約束轉動:
p e d = [ 1.0 + 2 ( a / d ) 2 ] E ( d / t ) 2 p_{ed} = \left[1.0 + \frac{2}{(a/d)^2}\right] \frac{E}{(d/t)^2} ped?=[1.0+(a/d)22?](d/t)2E? (8.61)
承載加勁肋上的荷載或反力Fx不應超過加勁肋的屈曲阻力Px,由下式給出:
P x = A s p c P_x = A_s p_c Px?=As?pc? (8.62)
承載加勁肋的有效面積As應取為由加勁肋自身的有效面積(見第8.4.10.1條)以及加勁肋中心線兩側各側腹板有效寬度組成的十字形截面,限制為腹板厚度t的15倍。
壓縮強度pc應按第8.7.6條使用支柱曲線"c"(見表8.8)和加勁肋完整十字形面積As關于平行于腹板軸線的回轉半徑確定。
設計強度py應取腹板或加勁肋的較低值。對于第8.7.6條焊接截面,py應減少20 N/mm2,然后基于此減少的py確定pc。
條件是施加荷載或反力的翼緣相對于另一翼緣能夠有效約束側向移動,有效長度LE應按以下方式取值:
(a) 翼緣在加勁肋平面內受其他結構構件約束轉動:
LE = 0.7倍加勁肋翼緣間凈長度L
(b) 翼緣不受上述(a)約束:
LE = 1.0倍加勁肋翼緣間凈長度L
如果荷載或反力由受壓構件施加于翼緣,且在此點提供有效側向約束,則加勁肋應設計為施加荷載的受壓構件的一部分,應檢驗支柱作用的影響。
如果加勁肋還作為中間橫向加勁肋以抵抗剪切屈曲,應按第8.4.7.5條檢驗組合荷載的影響。
承載加勁肋還應按第8.4.10.5.2條作為承載加勁肋進行檢驗。
8.4.11 其他類型加勁肋
對于拉力加勁肋、對角加勁肋、中間橫向腹板加勁肋、扭轉加勁肋等各種其他類型加勁肋的設計和使用,應參考專業文獻。
8.4.12 腹板加勁肋與腹板間的連接
加勁肋可通過貼角焊縫、預應力螺栓和焊接與腹板連接。此連接應設計為傳遞等于以下最小值的荷載:
a) 當力在同一方向時兩端力的總和
b) 當力在相反方向時較大的力
c) 加勁肋的承載力
8.4.13 腹板加勁肋與翼緣間的連接
8.4.13.1 受壓加勁肋
需要抵抗壓縮的腹板加勁肋應該(a)緊貼承載翼緣,或(b)通過連續焊縫、貼角焊縫或預應力螺栓連接,設計為無滑移的系數荷載。
當滿足以下任一條件時,加勁肋應緊貼或連接至兩個翼緣:
a) 荷載直接位于支座上方
b) 加勁肋形成加勁腹板的端加勁肋
c) 加勁肋起扭轉加勁肋作用(扭轉加勁肋設計參考專業文獻)
8.4.13.2 受拉加勁肋
需要抵抗拉力的腹板加勁肋應使用連續焊縫、貼角焊縫或預應力螺栓連接到傳遞荷載或反力的翼緣,設計為無滑移的系數荷載。此連接應設計為抵抗按第8.4.10.5.2條施加的荷載、反力或加勁肋承載力中的最小值。
8.4.13.3 腹板加勁肋長度
執行單一功能的承載加勁肋或拉力加勁肋可在長度上截短,使得未加勁腹板超出加勁肋端部的承載力Pns不小于加勁肋承受的施加荷載或反力的那部分。Pns可按下式計算:
P n s = ( b 1 + w ) t p y w P_{ns} = (b_1 + w) t p_{yw} Pns?=(b1?+w)tpyw? (8.63)
其中:
- b? 是第8.4.10.2條的加勁肋承載長度
- w 是通過45°分散到加勁肋截短水平處獲得的長度
- pyw 是腹板設計強度
8.5 單角鋼構件的屈曲阻力彎矩
繞平行于其肢的軸彎曲的角鋼應檢驗側向扭轉屈曲。它可以使用以下方法、另外,對于不等邊角鋼截面,通過專業文獻中給出的方法或進行屈曲分析來檢驗。
對于等邊角鋼,b/t ≤ 15ε且繞x軸彎曲,阻力彎矩由下式給出:
角鋼受壓跟部: M b = 0.8 p y Z x M_b = 0.8p_y Z_x Mb?=0.8py?Zx? (8.64)
角鋼受拉跟部: M b = p y Z x ( 1350 ε ? L E / r v 1625 ε ) ≤ 0.8 p y Z x M_b = p_y Z_x \left(\frac{1350ε - L_E / r_v}{1625ε}\right) \leq 0.8p_y Z_x Mb?=py?Zx?(1625ε1350ε?LE?/rv??)≤0.8py?Zx? (8.65)
其中:
- LE 是第8.3.4條使用Ly作為繞v軸約束屈曲間距離的有效長度
- rv 是繞v軸的回轉半徑
- Zx 是繞x軸的較小截面模量