钢结构规范讲义5.doc

八、疲劳计算

GB50017
变动不大，仍然用容许应力法，容许应力幅 [Δσ]=1/β
构件和连接分8类：1，2类 β=4 ，其他 6 类 β=3

AISC-LRFD-99

也用容许应力法，按标准荷载计算容许应力幅。

构件和连接也分8类：即A，B，B´，C，D，E，E´和F

前7类 [Δσ]=FSR=（）1/3≥FTH （门槛值）

后1类 [Δσ]=FSR=（）1/6≥FTH

构件和连接分类表比GB细致一些

例如 GB只有梯形节点板圆弧过渡 r≥60mm
一类：5类
AISC有r≥600,600＞r≥150,150＞r≥50,r＜50
四档 B类 C类 D类 E类

还区分是否有横向应力，及有横向应力时焊缝余高是否磨去、板是否等厚等情况。

荷载循环次数 n < 4×104 时不需计算疲劳 （GB规定n>105时要算） 。

九、连接计算

GB50017

焊缝连接 有以下增补和修改:

·焊缝质量等级的选用:
强制性条文1.0.5条规定，在钢结构设计文件中应注明所要求的焊缝质量等级。
7.1.1条为此做出相应的规定，如在需要进行疲劳计算的构件中，对接焊缝均应
焊透。其横向焊缝受拉时要求一级，受压时二级，纵向焊缝二级。不需要进行疲
劳计算的构件只要求二级

·角焊缝的计算长度：实际长度减去2hf （原为10mm）

·斜角角焊缝计算：

原来未考虑缝隙大小影响

当间隙<1.5mm时， he=hfcos(α/2)

当间隙>1.5mm但≤5mm， he=(hf- )cos(α/2) bi: b，b1 或 b2

·无垫板的单面施焊对接焊缝的强度设计值折减系数为 0.85 。
螺栓连接

·摩擦面抗滑移系数：原规定的μ=0.55偏高，现在降为0.5，还有其他个别调整。
·高强螺栓的预拉力：把原规定8.8级螺栓的P值提高。
原因：原来以fY=0.8fu为依据。实际上高强螺栓没有明显的屈服点，国外规范都
以0.9fu为依据， 《薄钢规范》也如此。
·摩擦型连接：同时受剪和受拉的承载力相关公式改为

≤1
实际上和88规范公式 Nr≤0.9nfμ(P-1.25Nt) 等价，没有实质性变动。
·承压型连接不再要求接触面处理和摩擦型相同，只要求“接触面清除油污及浮锈”。
承压型连接的高强螺栓受拉承载力设计值不再按0.8P，而是和普通螺栓一样取

N0t=

梁与柱刚性连接 不设柱加劲肋

梁翼缘传来集中压力或拉力Afcfb，分布于有效宽度 be=tfb+5(tfc+rc)

满足强度要求需要柱腹板厚度 tw≥
集中压力作用下柱腹板稳定要求 tw≥
一侧单个集中压力作用下临界应力 σcr=
可得
集中拉力作用下还需验算柱翼缘厚度（翼缘受弯）

tc≥0.4 《条文说明》有推证，也可参考《设计原理》 。
梁与柱刚性连接 设置柱加劲肋
节点域抗剪强度: 同高层规程
VP——节点腹板域的体积， H截面 VP=hbhctw
箱形截面 VP=1.8hbhctw
节点域板件稳定: tw≥
节点域腹板可以局部加厚，也可以贴焊补强板或设置斜向加劲肋。

节点连接处的板件计算

·拉剪联合作用下的板件撕裂 可能出现在多种情况下
板件一部分拉断，一部分受剪破坏，螺栓连接者沿净截面破坏。
计算公式 ，
αi=0°时为受剪面 ηi=1/ 虽然称为拉剪撕裂，计算仍以屈服为准。
αi=90°时为受拉面 ηi=1
·连接单杆的节点板 可用有效宽度法计算

be按30°角扩散

·连接多根杆的节点板

拉杆的效应：按拉剪撕裂计算
压杆的效应：需要计算板件的稳定性

节点板自由边长度Lf不得大于60，受压腹杆杆端至弦杆净距C不能过大。

节点板稳定计算的方法：分区验算
BA区

b1=WA ,l1=BA 1按 ， b类

AC区

b2=AC ,l2=AC 2按 ， b类

CD区

b3=CZ ,l3=CD 3按 ， b类

支座

·弧形支座和滚轴支座的计算公式改变
R≤25ndlf2/E 系数还未最后确定， 可能增大。
·增加球形支座和橡胶支座，但未给计算公式。

AISC-LRFD-99

连接的一般规定：主要特点如下

·重型截面的拼接：
受拉构件壁厚>50mm用对接焊缝拼接时应符合下列要求：冲击韧性27J，21℃
通路孔（aceess hole）尺寸：宽不小于1.5tw，边高不小于tw及19mm

焰割边磨光和检查（磁性颗粒法，染色液体渗入法）
焊接预热
引弧板和衬垫板割去并磨平

受压以及在风（或地震）作用下受拉的拼接可用部分焊透的对接焊缝加角焊缝及拼接板，或用螺栓及拼接板，以避免较大的焊接收缩应变。

·螺栓与焊缝并用问题
新工程中，普通螺栓和承压型连接的高强螺栓不应和焊缝共同分担荷载。但摩擦
型连接的高强螺栓可以分担。

·必须用充分预拉的高强螺栓或焊缝的连接。
高60m及以上的多层建筑的柱拼接；
高30～60m，最小水平尺寸小于0.4H的多层建筑的柱拼接；
高度小于30m，最小水平尺寸小于0.25H的多层建筑的柱拼接；
高度38m以上结构的梁与柱连接和连有柱间支撑的梁；
有5t以上吊车的结构中的屋架拼接，桁架与柱连接，柱拼接，柱支撑，隅撑和
吊车支承；
承受冲击或反向应力的荷载的支座连接
图纸要求的其他连接。
其他各种情况的连接可用普通螺栓（A307）或手紧的高强螺栓。

焊缝连接 ：包括对接焊缝、部分焊透对接焊缝、喇叭形坡口焊缝、塞焊和槽焊

部分焊透对接焊缝的计算厚度和最小计算厚度的规定和GB50017出入不大。
除这本规范明确规定以外，应遵守AWSD1.1（钢结构焊接规范）。
角焊缝
埋弧焊的计算厚度放大： hf≤10mm者用 hf
hf>10mm者用理论值加3mm。
尺寸限制：焊脚最小和最大尺寸和GB相差不多。
长度限制相差较多：最小有效长度为4hf，GB为8hf和40mm
最大有效长度：100hf以内不折减，超过100hf时折减系数β=1.2-0.002 l/hf≤1.0
GB限60hf
断续角焊缝：每段焊缝有效长度不小于4hf和38mm，未规定间隔长度。
GB规定焊段长度不小于10hf或50mm，净距不大于15t（受压构件）
或30t（受拉构件）。

角焊缝端部处理的规定

(1). 搭接连接的角焊缝：不应焊到受拉板件的边缘，至少让开hf，最好从该处焊起。
(2). 循环荷载作用易使焊缝端部处出现疲劳破损者，应加绕角焊至少长2 hf。
(3). 梁端柔性连接时，连接L伸出肢绕角焊长度不应超过4 hf。
(4). 梁中间横向加劲肋与腹板的连接焊缝端部留出（4～6）tw不焊，除非加劲肋端
部和翼缘相焊。
(5). 板上下两面的焊缝不应延续到相交点，而是提前停止。

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