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鋼結構設計計算概述

發表時間:2020-12-18 16:51:58  
鋼結構計算的目的在于保證所設計的鋼結構和鋼結構構件在施工和工作過程中均能滿足預期的安全性和使用性要求。因此,鋼結構設計準則應當這樣來陳述:鋼結構由各種荷載所產生的效應(內力和變形)不大于鋼結構(包括連接)由材料性能和幾何因素等所決定的抗力或規定限值。假如影響鋼結構功能的各種因素,如荷載大小、材料強度的高低、截面尺す、計算模式、施工質量等都是確定性的,則按上述準則進行鋼結構計算,應該說是非常容易的。但是,現實中上述影響鋼結構功能的諸因素都具有不確定性,是隨機變量(或隨機過程)因此,荷載效應可能大于設計抗力,而只能對其作出一定的概率保證。在設計中如何對待上述問題就出現了不同的設計方法。

如果將影響鋼結構設計的諸因素取為定值,而用一個憑經驗判定的全系數來考慮設計請因素變異的影響,衡量鋼結構的安全度,這種方法稱為定值法,包括容許應力法和荷法。鋼結構采用容許應力法,

其設計式為:

o≤[] (1.1)

式中一由標準荷載(荷載規范所規定的荷載值)與構件截面公稱尺寸(設計尺寸)所計算的應力

[]一容許應力,[]=/K

f材料的標準強度,對鋼材為屈服點

K一大于1的安全系數,用以考慮各種不確定性,憑工程經驗取值。

容許應力法計算簡單,但不能定量度量鋼結構的可靠度,更不能使各類鋼結構的安全度達到同一水準。一些設計人員往往從定值概念出發,將鋼結構的安全度與安全系數等同起來。常常誤認為采用了某一給定的安全系數,鋼結構就能可靠,或認為安全系數大鋼結構安全度就高,沒有與抗力及作用力的變異性聯系起來。例如磚石鋼結構的安全系數最大,但不能說明磚石鋼結構比其他鋼結構更安全所以定值法對鋼結構可靠度的研究是處于以經驗為基礎的定性分析階段。

隨著工程技術的發展,建筑鋼結構的設計方法也開始由長期采用的定值法轉向概率設計法。在概率設計法的研究進程中,首先考慮荷載和材料強度的不確定性,用概率方法確定它們的取值。根據經驗確定分項安全系數,仍然沒有將鋼結構可靠度與概率聯系起來,故稱為半概率法1957年前采用的前蘇聯的鋼結構設計規范(HT121-55)和我國1974年修訂的《鋼結構設計規范(T17-74)中的設計方法都是半概率法

材料強度和荷載的概率取值用下列公式計算

f (1.2)

po+ aoda (1.3)

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