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1、第40卷第4期建筑结构2010年4月3轴心受压工字形截面有效面积计算分析李自杰,张其林,刘沈如(同济大学建筑工程系,上海200092)[摘要]《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002)应用到现在,已渐渐暴露出一些不妥之处。结合上海市《轻型钢结构技术规程》的编制工作,比较了国内外规范关于工字形截面有效面积的计算规定,采用有限元方法进行数值分析,指出了现行门式刚架规程的不合理之处,提出了腹板有效宽度的修改意见。[关键词]门式刚架;工字形截面;有效宽度;设计规范;有限元分析;建议公式C
2、alculationanalysisoneffectiveareaofH2sectionunderaxialcompressionLiZijie,ZhangQilin,LiuShenru(DepartmentofBuildingEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092,China)Abstract:TechnicalSpecificationforSteelStructureofLight2weightBuildingswithGabledFrames(
3、CECS102:2002)hasbeenusedforseveralyearsandexposedsomedefects.PreparedfortheeditofTechnicalSpecificationforLightWeightSteelBuildingSystemsofShanghai,calculationofeffectiveareaofH2sectionaccordingtodifferentcodesofourcountryandotherswascompared,andnumeri
4、calanalysisbyfiniteelementmethodwascarriedout.UnsuitablerulesofCodeCECS102:2002werepointedout,andthesuggestionsforamendmentoftheeffectivewidthofthewebweregiven.Keywords:gabledframes;H2section;effectivewidth;designcodes;finiteelementanalysis;proposedfor
5、mula0引言式中σmax为板件边缘实际最大应力。轻型门式刚架中的梁柱采用较多的是工字形截取弹性模量E=206GPa,可计算出翼缘全截面有面,为了节约钢材,截面板件通常是宽而薄,当板件宽效的条件是翼缘宽厚比bPt≤1411235Pfy。厚比超过一定范围后,就会导致板件发生局部屈曲。门规61111条对应的条文说明指出,工字形截面美国康奈尔大学GWinter教授于20世纪40年代在大的翼缘不利用其屈曲后强度,故其外伸宽厚比限值应量试验研究的基础上提出了Winter有效宽度公式,目为15235Pfy。前国
6、内外相应规范都采用了基于Winter公式的有效宽钢规51411条规定,在轴心受压构件中,工字形翼度法。缘板全截面有效条件为,翼缘板的自由外伸宽度b与比较了《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》其厚度t之比,应符合下列要求:[1](CECS102:2002)(以下简称门规)、《钢结构设计规[2]bPt≤(10+011λ)235Pfy范》(GB50017—2003)(以下简称钢规)、美国钢结构[3]式中λ为构件两方向长细比的较大值,当λ<30时,取规范ANSIPAISC360—05(以下简称美规)和欧洲钢结
7、λ=30,当λ>100时,取λ=100。[4]构规范EN1993—1—5:2001(以下简称欧规)中关于美规把工字形截面翼缘板归于非加劲单元轴压情况下工字形截面翼缘和腹板的有效宽度计算,(unstiffenedelement),对于轧制工字形截面,翼缘板全并提出了门规中工字形截面腹板有效宽度公式的修改截面有效条件为:意见。运用有限单元法,采用ANSYS有限元软件建模bPt≤0156EPfy计算轴压工字形短柱的承载能力,再反算出腹板有效宽度与上述规范或规程进行比较;还验算了翼缘宽厚取E=206GPa,
8、可得bPt≤1616235Pfy。比等参数对腹板有效宽度的影响。对焊接工字形截面,翼缘板全截面有效条件为:1各规范对轴压工字形截面翼缘有效宽度的规定bPt≤0164EkcPfyWinter公式中,工字形截面翼缘板属于非加劲板式中kc=4PhwPtw。取E=206GPa,可得bPt≤3716件,有效宽度公式如下:3上海市轻型钢结构技术规程编制基金资助(合同编号200824702EEtbe=0174t1-0117(1)44)。σmaxσmaxb作者简介:李自杰,硕士研究生
