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钢结构热点探析|单边连接单角钢的两个折减系数要同时考虑吗?

编者按

钢结构因其经济和技术的优越性、低碳减排、循环经济以及可工业化、产业化发展,而被广泛应用。《钢结构(中英文)》自创刊以来,即以推动钢结构领域学术水平的提升和发展,加快钢结构产业的进步和繁荣为目标,坚持以技术方针政策和技术发展趋向的指导性、推动科技工作发展的针对性、解决生产建设中重大技术问题的实用性和促进技术进步的创新性为宗旨,以引领钢结构科技发展的未来与方向。随着科学技术的飞速发展,信息资源开发利用的理念、技术和方法都发生了重大变化。为了充分利用互联网信息海量、方便、快捷的特点,更好地发挥学术期刊的权威性和技术优势, 从2020年第2期开始,由《钢结构(中英文)》编辑部土木吧微信公众号联手推出“钢结构热点探析”栏目, 就实际工作中遇到的有关钢结构的热点问题展开讨论,并给出简明建议, 以实现平面媒体与网络媒体的互动, 全方位、多途径、多层次地开发利用期刊、网络等重要资源, 为读者服务。也希望广大读者朋友踊跃参加讨论,积极投稿,将论坛办得有生气、有意义、有价值,为钢结构事业的蓬勃发展贡献力量。

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问题引入

GB 50017—2017《钢结构设计标准 》(简称《新钢标》)7.1.3条规定,轴心受拉构件和轴心受压构件,当其组成板件在节点或拼接处并非全部直接传力时,对于单边连接角钢应对危险截面的面积乘以0.85折减系数。《新钢标》7.6.1条规定,轴心受力构件为单边连接单角钢时,强度设计值应乘以折减系数0.85。这两个折减系数都是0.85,在实际工程中要同时考虑吗?

网友讨论

@陈渊

《新钢标》7.1.3条规定,当组成板件在节点或拼接处并非全部直接传力时(即有部分杆件没有与节点板连接),应将危险截面的面积乘以有效截面系数,这个系数考虑了剪切滞后的影响,最危险截面应力分布不均匀,截面并非全部有效,所以面积要折减,表7.1.3中还包括H型截面,所以,即使构件轴心受力,连接对称,截面面积也要折减。

第7.6.1条第1款指出,单面连接的单角钢,本质上属于拉弯或者压弯构件,当按轴心受力构件计算时,以强度设计值折减来考虑偏心受力。

因此,当按第7.1.3条和7.6.1条第1款验算同一个截面时,应同时考虑,当不是同一个截面时,分别考虑。

@福州设计-张

桁架腹杆采用单角钢的一肢与节点板连接,且弦杆为非角钢时,则1)计算腹杆强度时,要同时考虑7.1.3和7.6.1条的规定。2)计算腹杆稳定时,只需考虑7.6.1条的规定。

即危险截面只对强度有影响。

@刘长国

个人粗浅理解,对于受压情况,似乎不需要连乘,因为由于偏心导致的压弯破坏发生在杆件跨中,由于单面连接产生的应力不均匀产生在端部,应该不是发生在同一个截面位置。受拉情况,暂时没想明白。

@快乐的生活

一个是抗力,一个是效应,两个方面均需折减,双重保险。

@王小马

举个例子,只要按轴压设计,单边连接单角钢必然两个情况同时存在,根本不会只有一种情况出现的可能。

@R档起步

我觉得就是一回事,不能重复考虑。

问题分析

《新钢标》7.1.3条是针对节点或拼接处并非全部直接传力,通过焊缝和节点板等连接方式进行传力,并且有部分杆件没有与节点板连接,造成剪切滞后和截面上正应力分布不均匀的情况。如图1所示,角钢只有一肢与节点连接,另一肢没有与节点连接,显然杆端截面上正应力分布不均匀,非全截面受力相当于截面被削弱,所以《新钢标》对此截面的面积乘以有效截面系数进行折减。

a—正面;b—侧面;c—横截面。图1 单边连接的单角钢

《新钢标》7.6.1条是指对于单边连接的单角钢(图2),因为荷载从节点板或弦杆的腹板传来,不经过杆件截面的形心,造成轴力的偏心,为了简化计算,《新钢标》以降低强度设计值的方式把它转化为轴心压杆来计算。如果直接按照双偏压或偏拉构件来验算,就不用乘以此折减系数。

图2 单面连接的单角钢在轴力N作用下产生附加弯矩

所以,《新钢标》的7.1.3条和7.6.1条考虑的是两个不同的因素,当两种因素出现在同一个截面时,应同时考虑,当不是同一个截面时,应分别考虑。

另外,对于单边连接的单角钢压杆,受压后在发生弯曲的同时还会出现扭转。为了保证杆件扭转刚度达到一定水平,避免过早失稳,《新钢标》7.6.3条要求当肢件宽厚比大于14εkk为钢号修正系数,其值为235与钢材牌号中屈服点数值的比值的平方根)时,应对稳定承载力进行折减。

作者:

邹安宇(天津大学建筑设计规划研究总院有限公司)

来源:

本文刊登于《钢结构(中英文)》2020年35卷第7期,62-63页。

本文来自网络,不代表钢构人的立场,转载请注明出处。搜索工程类文章,就用钢构人网站。 https://www.ganggouren.com/2021/11/7bfeb42cd0/
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