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使命: 服務用戶,造福職工
3、
氛圍: 和諧合力,快樂工作
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5、
思想: 熱愛鋼結構、熱愛崗位
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價值觀:奉獻
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新聞動態
建築鋼結構適用性分析

建築鋼結構適用性分析戴國欣,夏正中(重慶建築大學,重慶400045)修訂的國家標準〈建築結構設計統一標準(GB 68)和(〈鋼結構設計規範)〉(GB17)或作為進一步研宄的基礎。

  1概述建築結構必須滿足安全性、適用性、耐久性(通常總稱為可靠性)三方麵的功能,即在正常施工和正常使用時,能承受可能出現的各種作用;在正常使用時具有良好的工作性能;在正常維護下具有足夠的耐久性等等。結構或結構的一部分如果超過某一特定狀態,就可能不滿足設計規定的(上述)某一功能,此特定狀態被定義為該功能的極限狀態。

  極限狀態一般表述為兩類,一類為承載能力極限狀態,另一類為正常使用根限狀態。前者刻畫結構由於喪失安全性功能己經不能使用的各種狀況,後者則描述結構因不滿足適用性條件或耐久性要求而不好使用的各種狀況。

  對於承載能力極限狀態,國內外開展的研究比較多,其成果在國際標準結構可靠性總原68―84)中反映得比較充分。相比之下,正常使用極限狀態則因為其複雜性,各國的研究工作都還沒有太多的進展。目前,國內外都在積極地、逐步地推廣應用高強鋼材,有些構件因此存在由安全性控製設計向適用性控製設計過渡的可能性。本研究是與建設部、國家自然科學基金項目“建築結構正常使用極限狀態可靠性研究”有關的一部分工作,針對建築鋼結構構件正常使用極限狀態可靠性之適用性問題作一些探討,以適應基本建設中鋼結構工程發展的新趨勢、新需求,也為正在修訂中的國家標準GB 68補充建築結構正常使用極限狀態的可靠性分析內容提供。

  2鋼結構正常使用根限狀態的設計表達式建築鋼結構的正常使用極限狀態,考查的對象為“影響正常使用或外觀的變形”以及“影響正常使用的振動”。本文側重於“影響正常使用或外觀的變形”,關於振動,其範圍主要局限於有動力荷載作用的某些工業建築,對此,鋼結構設計規範(GB 17―88)未直接提出控製振動位移的明確要求,而是通過限製構件長細比的辦法,間接地控製可能產生的影響正常使用的構:戴國欣(1955―)男(漢族)江蘇南京人,重慶建築大學副教授。

  件振動。實際上,若能對靜力位移進行有效的限製,也可以間接達到有效地限製振動位移的目的。但在各種不同情況下,滿足“不影響正常使用的振動”條件的靜力位移限值或振動位移限值這一問題,需要另外研究並補充相關規定。為此,本文提供了處理建議。

  21建立極限狀態設計表達式鋼結構構件的變形可以表達成:梁構件的相對變形值:3/L柱構件的相對變形值:I/H鋼結構構件變形極限狀態可以歸納為:鋼構件采用鋼材的彈性模量;分別是與梁構件端部條件、跨度,與柱構件端部條件、高度有關的係數;l、1、一變形值,分別表示梁最大豎向位移和柱最大層間位移;h、h鋼構件對應於變形l、l的截麵慣性距;分別是梁的跨度和柱的高度;例如,跨中一個集中荷載F作用下的簡支梁構件:C=12/L,S=FL/4;滿跨均布荷載q作用下的簡支梁構件:C=384W40L),S=qL2/8等等。

  ag亚游定義變形極限狀態表達式因此可寫作:一設計規範規定的構件相對變形限值;相對變形達到限值方法,計算其可靠指標卩以及失效概率Pf. 22分析方法簡述設結構極限狀態方程為:其中的X(i=1,23,n)為設計所必須考慮的任意分布的基本變量,它們被處理為隨機變量。作標準化變換,即令:的座標,可得:假定卩的初值(例如卩=),可得xr的初值。對非正態變量要進行當量正態化處理,即在x/處令非正態分布變量與當量正態分布變量兩者有相同的累積分布函數值和相同的概率密度函數值。若設非正態分布變量的分布函數為f(xr)、其概率密度函數為/(xr)標準正態分布的分布函數為(工/)、其概率密度函數為  抗力不定性采用隨機變量Kr描述備R=(知+ 4+鑾分別考慮取1.0、1.C5、1.1,龜/分別取0.05、0.1、0.15等。這樣便可以通過式(3)和式⑷求得統計量Kr、KKr的值,不過它們不隻是一組值,而是經組合在一定範圍內的若幹組值。

  用於算例的荷載統計量列入表1,由於荷載規範GB 9正在修訂之中,辦公樓及住宅樓麵活荷載標準值由1500kN/m2調整為2000kN/m2,調整前後的統計值分別列出;風荷載由30年統計值調整為50年統計值,因我國采用50年設計基準期,隻列出了調整後的值。

  算例采用基本荷載組合,荷載效應比值按GB 68―84取用,表2、表3給出了FOSM法之CHECK-POINT法的計算結果(限於篇幅,隻列出了四種常遇荷載效應比值即0.25、0. 4計算結果分析與建議算例顯示,鋼結構構件正常使用極限狀態可靠指標的計算值大致在0.0 ~1.5之間,這些值比較承載能力極限狀態可靠指標運算值要低得多。因為構件達到正常使用極限狀態時,僅僅是“不好使用”而不象諸如強度破壞、疲勞破壞、喪失穩定等等承載能力極限狀態“不能使用”的情況那麽嚴重,對它設置較低的可靠度是合理的。

  針對不同的情況,正常使用極限狀態宜設置不同的可靠度尺度。一般可以劃分成可逆的和不可逆的兩類,構件在靜力荷載作用下的彈性位移或變形、在通常(非地震)動力荷載下產生的振動位移或變形是可逆的,裂縫則是不可逆的。ISO 2394建議:卩=0用於可逆的使用極限狀態,卩=1.5用於不可逆的使用極限狀態。

  國內曾作過一些調查41,統計結果表明,凡設計滿足規範關於使用極限狀態變形限值要求的,一般使用情況為“正常”、“良好”、“極良好”;不滿足規範變形限值要求的,出現“稍晃動”、正常使用的變形“的控製,也在一定程度上控製了”影響正常使用的振動“。總的說來,鋼結構設計規範對於使用極限狀態的控製是比較有效的,算例也顯示,其可靠度一般不低於ISO2394的建議值。

  使用極限狀態的可靠度分析中,統計量Kif以往沒有作過調查統計,所以暫時無法研究其分布,客觀上的相對變形臨界值的設置標準也需要界定。ag亚游不能肯定設計規範規定的諸多相對變形限值百分之百的合理,某些偏離的情況並不排除。Km取值直接影響到使用極限狀態的失效概率計算也直接關係結構的用鋼指標,因此如何獲得其統計規律比如某些特征值顯得非常重要,目前ag亚游還隻能從大體上推斷它的取值範圍,並求得有關的上界與下界。

  客觀上的相對變形臨界值,須依靠實際經驗或通過工程調查判定。舉例來說,屋麵變形較明顯而產生積水或剛開始漏水時,檁條的相對變形值可以作為其客觀上相對變形的臨界值;對吊車梁,導致輕微卡軌時的相對變形值可以視作其客觀上相對變形的臨界值等等。

  關於“影響正常使用的振動”這一問題,由於人們對振動的感受程度上存在個體差異,標準也不太容易準確把握。國內外資建設的某發電廠工程(國外設計)鋼結構廠房使用(行車運行)時,振動非常明顯,行車司機反映,啟動或刹車時特別不適應,工作時心理壓力較重。經驗算發現該廠房構件長細比不滿足我國鋼結構設計規範的限值要求。國內外對使用極限狀態的控製限值不完全一致,反映出對此問題認識上的差異,在把握尺度上有出入,這有待進行更多的調查與研究。

  影響正常使用振動問題的控製,除了可以繼續完善原有控製長細比方法,還可以考慮其他途徑。一是研究動力荷載下結構構件產生的振動位移,將控製振動轉化為控製位移或變形,歸入“影響正常使用的變形”一類;二是應用模糊論方法探討此“模糊”問題。對上麵提到的K設置,也可以用模糊論方法處理。惠州鋼結構 惠州鋼結構公司 惠州鋼結構工程

來源: 發布時間:2017/5/3 閱讀: