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5.3 截面分类
5.3.1 基本说明
(1)对塑料材料进行整体分析时,塑性铰的各部分应当能够产生足够的旋转来使所需的弯矩再分配。
(2)对弹性整体进行分析时,可能包含各类型的截面,各截面的设计强度由腹板强度决定。
5.3.2 分类
(1)按以下标准分为四类截面:
- 第一类截面:能形成塑性铰,转动时进行塑性分析。
- 第二类截面:能抵抗塑性变形,有部分旋转能力。
- 第三类截面:应力达到屈服强度,腹板有抵抗塑性变形的能力。
- 第四类截面:腹板的弯曲应力会产生较大影响。
(2)第四种截面可用足够的宽度来减少腹板屈曲产生的阻力的影响,见5.3.5。
(3)截面的分类取决于受压边界的比例。
(4)压缩条件包括完全或部分受力的横截面的每个条件,考虑荷载组合效应的轴力和弯矩。
(5)各种压缩条件(如腹板或边界)一般在不同的截面种类。
(6)横截面通常引用最高的压缩条件的分类。
(7)截面分类也可由边界和腹板确定。
(8)第一、二、三类截面条件的限制比例按表5.3.1查得。一个条件若不属于第三类截面,则应被视为第四类截面。
5.3.3 塑性材料横截面整体计算
(1)在塑性铰的位置,塑性铰截面包含一个对称的荷载。
(2)在塑性铰的位置,塑性铰截面包含一个转动能力不低于最大转角的位置。
(3)为了满足上述要求,最大转角由一个转角分析决定。
(4)建筑结构所需的转角不计算,塑性铰都包含第一类截面。
(5)不同的截面沿其长度,应满足以下附加标准:
- 塑性铰附近,沿梁方向,所取区域距离塑性铰不少于2d,d是所取区域在塑性铰处的深度。
- 塑性铰附近,第一类截面的边缘距离沿梁的方向距离塑性铰不少于:
- 2d,d同。
- 塑性应力点,少于梁上到点的距离的0.8倍。
- 其他边界条件为一类或二类截面,腹板为第一类、二类或三类截面。
5.3.4 使用弹性材料情况下横截面整体计算
(1)使用弹性整体分析时,截面分类的作用是确定截面的腹板屈曲阻力的程度。
(2)当所有的条件都属于第二类截面时,截面可以被认为能发展完整的塑料阻力。
(3)当横截面的所有压缩条件属于第三类截面时,其阻力可以基于跨越横截面的应力的弹性分布,和极限纤维的屈服强度确定。
(4)当屈服先发生在中性轴的张力侧时,在确定第三类横截面的阻力时可以利用张力区的塑性储备,使用ENV 1993-1-3 Eurocode 3-1.3中给出的方法。
(5)第二类和第三类截面的边界压缩阻力可以看作不小于有效面积的第二类截面,使用ENV1994-1-1Eurocode4-1.1中给出的方法。
(6)当横截面的所有条件都为第四类截面时,横截面应按第四类截面计算,见5.3.5。
表5.3.1 - 压缩条件的最大宽厚比(Sheet1)
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类别 |
弯矩作用下的腹板 |
压力作用下的腹板 |
压力和弯矩同时作用的腹板 |
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单元中的应力分布(正应力) |
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1 |
d/tw≦72ε |
d/tw≦33ε |
当ɑgt;0.5: d/tw≦396ε/(13ɑ-1) 当ɑ≦0.5: d/tw≦36ε/ɑ |
|||
2 |
d/tw≦83ε |
d/tw≦38ε |
当ɑgt;0.5: d/tw≦456ε/(13ɑ-1) 当ɑ≦0.5: d/tw≦41.5ε/ɑ |
|||
单元中的应力分布(负应力) |
|
|
|
|||
3 |
d/tw≦124ε |
d/tw≦42ε |
当psi;gt;-1: d/tw≦42ε/(0.67 0.33psi;) 当psi;≦-1: d/tw≦62ε(1-psi;)radic;(-psi;) |
|||
fy |
235 |
275 |
335 |
|||
ε |
1 |
0.92 |
0.81 |
表5.3.1 – 受压构件的最大宽厚比(Sheet2)
b)内部边界条件:(内部边界平行于弯曲轴线)
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类别 |
型号 |
受弯截面 |
受压截面 |
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边界和横截面的应力分布(正应力) |
|
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|||
1 |
滚轴空心部分 其他 |
(b-3tf)/tf≦33ε b/tf≦33ε |
(b-3tf)/tf≦42ε b/tf≦42ε |
||
2 |
滚轴空心部分 其他 |
(b-3tf)/tf≦38ε b/tf≦38ε |
(b-3tf)/tf≦42ε b/tf≦42ε |
||
边界和横截面的应力分布(负应力) |
|
|
|||
3 |
滚轴空心部分 其他 |
(b-3tf)/tf≦42ε b/tf≦42ε |
(b-3tf)/tf≦42ε b/tf≦42ε |
||
fy |
235 |
275 |
335 |
||
ε |
1 |
0.92 |
0.81 |
表5.3.1 - 压缩元件的最大宽厚比(Sheet3)
c)外部边界条件:
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类别 |
类型 |
受压 |
受压力和弯矩 |
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压力 |
张力 |
||||||
单元中的应力分布(正应力) |
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||||
1 |
弯曲 焊接 |
c/tf≦10ε c/tf≦9ε |
c/tf≦10ε/ɑ c/tf≦9ε/ɑ |
c/tf≦10ε/(ɑradic;ɑ) c/tf≦9ε/(ɑradic;ɑ) |
|||
2 |
弯曲 焊接 |
c/tf≦11ε c/tf≦10ε |
c/tf≦11ε/ɑ c/tf≦10ε/ɑ |
c/tf≦11ε/(ɑradic;ɑ) c/tf≦10ε/(ɑradic;ɑ) |
|||
单元中的应力分布(负应力) |
|
|
|
||||
3 |
弯曲 焊接 |
c/tf≦15ε c/tf≦14ε |
c/tf≦23εradic;ksigma; c/tf≦21εradic;ksigma; ksigma;见表5.3.3 |
||||
fy |
235 |
275 |
335 |
||||
ε |
1 |
0.92 |
0.81 |
表5.3.1 – 受压构件的最大宽厚比(Sheet4)
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