问答题如何理解《钢规》3．2．8条的内力分析的规定？

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问答题

如何理解《钢规》3．2．8条的内力分析的规定？

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相似问题和答案

第1题：

《荷载规范》5．1．2条规定的"吊车横向水平荷载"和《钢规》3．2．2条规定的"横向水平力"如何区分使用？

正确答案: 《荷载规范》5.1.2条规定的"吊车横向水平荷载"系由于小车制动、刹车引起，《钢规》3.2.2条规定的"横向水平力"则是大车运行时的"卡轨力"。
《钢规》明确该"横向水平力"的使用范围为局部：计算重级工作制吊车梁（或吊车桁架）及其制动结构的强度、稳定性以及连接（吊车梁或吊车桁架、制动结构、柱相互间的连接）的强度时采用，且不与"吊车横向水平荷载"同时考虑。而对工业厂房排架柱进行整体受力分析时，应采用《荷载规范》的规定值。邱鹤年《钢结构设计禁忌与实例》（中国建筑工业出版社，2009）第60页指出，横向水平力常大于荷载规范规定取值的数倍，两者不同时考虑，取其大者。

第2题：

如何理解《钢规》5．4．4条对λ的规定？

正确答案: 规范的5.4.4条指出，λ"按照5.4.1条的规定采用"，即，规范的原意是，λ应取两个方向长细比的较大者。规范之所以这么规定，在条文说明中有交代：T形截面压弯构件当弯矩使翼缘受压时，比轴心受压有利，因而采用与轴心受压时同样的长细比限值，是偏于安全的。

第3题：

如何理解《钢规》3．4．2条规定的强度折减系数？

正确答案: 宜从以下几个方面把握：
（1）所谓"单面连接的单角钢"，是指单个的一根角钢与节点板相连时，尽管角钢有两个肢，但只能有一个肢与节点板连接（肢背、肢尖用焊缝连接，或者，用螺栓相连）。此时，角钢构件是按照轴心受力构件的模型进行计算，但实际受力却有偏心（会产生附加弯矩），受力状况较为不利，所以，要对强度折减（另一种观点是，这种单面连接由于"剪力滞"使得截面并不是全部有效，因而需要采用有效净截面积计算，即将净截面积乘以折减系数。美国AISC的钢结构规范就是如此处理的。由于截面积与强度是"相乘"的关系，所以，截面积不折减而对强度折减，效果是一样的）。
若是采用两个角钢与节点板相连，由于角钢隔一段距离会设置填板，因此，实际上是视为双角钢组成的T形截面受力，此时，不考虑强度折减。
图2-2-2中，B.图为双角钢与节点板相连，此时强度不折减；C.图为单面连接，须考虑折减。
（2）单面连接的单角钢用公式N／A≤f计算强度时，强度折减系数为0.85；用公式N／（φA.≤f计算稳定性时，强度折减系数要区分等边角钢或不等边角钢（短边相连还是长边相连）。
（3）该条分为4款，第2、3、4款是连接计算时的规定，也就是说，对于符合规定条件的情况，规范表3.1.1-3～表3.1.1-5中规定的强度设计值要乘以折减系数。
（4）有人发现，对于折减系数0.6+0.0015λ，λ越大折减系数越大，于是认为规范于理不通。这只是一个表面现象，是误解。笔者的观点如下：令γ=0.6+0.0015λ，则单角钢的受压承载力可以表示为γφAf，λ增大后，实际情况是γ稍微增大，对应的φ却降低更多。例如，对于b类截面γ=70的Q235钢，γ=0.705，φ=0.751，yφ=0.529；当λ增大至90时，y=0.735，φ=0.621，γφ=0.456。可见，总的结果γφAf仍然是降低的，这与λ越大受压承载力越小是一致。
（5）折减系数中用到的长细比λ，规范规定"对于中间无联系的单角钢压杆，应按最小回转半径计算，当λ＜20时，取λ=20"。并未对"中间有联系的单角钢压杆"作出规定。
笔者认为，若该联系是对平面内变形的约束，则平面内的杆件计算长度将因约束而变短，平面外将起控制作用，此时，应按照规范表5.3.1中的"在桁架平面外"取值，与计算长度对应的回转半径取与肢边平行；若联系是对平面外变形的约束，则按平面内取计算长度，回转半径仍取与肢边平行的回转半径。支持笔者此观点的文献有：①包头钢铁设计研究总院《钢结构设计与计算》（第2版）第368页的算例；②邱鹤年《钢结构设计禁忌与实例》第242页的算例。

第4题：

何谓"角柱"？如何理解《高规》6．2．4条对角柱内力的调整？

正确答案:所谓"角柱"，就是指位于建筑角部、与柱正交的两个方向各只有一个框架梁与之相连的框架柱。位于建筑平面凸角处的框架柱一般均为角柱，位于凹角处的框架柱，若柱的四边各有一个框架梁与之相连，则不按角柱对待。角柱承受双向地震作用，扭转效应对内力的影响较大且受力复杂，因此，按照比底层柱还不利考虑，所以，弯矩要在底层柱底截面弯矩放大的基础上，再乘以1.1，这就是《高规》所说的"在6.2.1～6.2.2条调整后乘以1.1"。剪力是在弯矩的基础上算出的，按照6.2.3条算出的剪力再乘以1.1做为角柱的剪力，而6.2.3条中的弯矩是经过调整了的。注意，这里用到的弯矩只能按照6.2.2调整，不能重复计算1.1。

第5题：

依据《钢规》的3．3．4条，钢材的选用与温度有关，如何理解？

正确答案: 宜从以下几点把握：
（1）依据《碳素结构钢》GB／2、700-2006，碳素结构钢的质量等级分为A、B、C、D四个质量等级，A级对冲击韧性指标没有要求，B、C、D级分别要求+20℃、0℃、-20℃时冲击韧性不小于27J。依据《低合金高强度结构钢》GB／T、1591-2008，低合金高强度结构钢则分为A、B、C、D、E共五个质量等级，对于Q345～Q420钢材，厚度12～150mm时，B、C、D、E级分别要求+20℃、0℃、-20℃、-40℃时冲击韧性不小于34J。由于冲击韧性是随着温度降低而降低的，所以，A、B、C、D、E的顺序表示质量等级越来越高。
（2）规范中"对Q390钢和Q420钢应具有-40℃冲击韧性的合格保证"，意思是说，此时应采用Q390E和Q420E。
（3）从规范的3.3.4条可以看出，对于同样的工作温度，采用强度高的钢材时，对质量等级要求高；焊接结构和非焊接结构相比，后者的要求宽松些。

第6题：

对于吊车的动力系数，《荷载规范》5．3．1条规定"吊车竖向荷载应乘以动力系数"；而《钢规》3．1．6条关于动力系数的规定中，没有特别指出局限于"竖向荷载"，似乎意味着吊车横向荷载也要乘以动力系数。如何理解？

正确答案: 依据《荷载规范》5.1.2条的条文说明，吊车水平荷载分为纵向和横向.分别由吊车的大车和小车的运行机构在启动或制动时引起的惯性力引起，因此，笔者理解，其本身已经考虑了动力影响，故不需要再乘以动力系数。《钢规》3.2.2条规定的"卡轨力"也是考虑了动力影响的。王国周《钢结构原理与设计》、夏志斌《钢结构原理与设计》等教材均支持此观点。

第7题：

如何理解《钢规》3．2．8条的内力分析的规定？

正确答案: 宜从以下几个方面把握：
（1）结构内力分析方法采用一阶弹性分析，这是目前钢结构、混凝土结构、砌体结构等的内力分析方法。
（2）当压力附加弯矩与初始弯矩之比大于0.1时，宜考虑二阶效应的影响，这是与《抗规》3.6.3条一致的规定。
（3）考虑二阶效应时采用将一阶弯矩放大的简化方法。
（4）每层柱顶附加假想水平力是对缺陷（如柱子的初倾斜、初偏心以及残余应力）的综合考虑。式中Q的取值，可参照规范条文说明（见规范的165页）理解。
（5）由公式（3.2.8-1）计算出的弯矩MⅡ为框架柱的杆端弯矩，从道理上讲，由于节点处弯矩需要达到平衡，梁端弯矩以及梁柱节点处弯矩也要调整。

第8题：

《钢规》5．4．6条规定了受压构件的腹板不满足高厚时的处理，如何理解？

正确答案:在《钢规》中，通常的情况是，局部稳定是必须要保证的，之后才能计算出构件的承载力，无论是柱还是梁均如此。但有两个例外，一是规范的5.4.6条，另一个是规范的4.4节，二者均属于屈曲后强度利用的范畴。
腹板宽（高）厚比不满足限值要求时，会发生局部屈曲，从而会引起整体承载力的降低，这时，可以利用"有效截面"的概念进行计算。H形、工字形和箱形截面的腹板，属于加劲单元（stiffenedelement），可以考虑偏于安全的取用计算高度边缘范围内两侧宽度各为的部分作为有效截面进行计算，只需满足下面的要求即可：式中，φ仍然按照全部截面算出，b、t分别为翼缘的宽度和厚度。翼缘由于是非加劲单元（unstiffenedelement），不允许局部失稳，也就是说，其自由外伸宽度与厚度之比必须满足限值要求。
由此也可看出，考虑有效截面后的承载力为全截面时的A"／A倍。
我国《钢规》中取用计算高度边缘范围内两侧宽度各为的部分是偏于安全的使用做法，相比较，《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）的6.1.1条规定更为详细。有关有效截面的取值问题，读者可参阅拙作《中外钢结构规范腹板有效宽度确定方法对比》（钢结构，2008年第5期）。

第9题：

《钢规》7．2．4条规定了螺栓或铆钉的承载力折减系数，如何全面、正确理解该规定？

正确答案: 宜从以下几个方面把握：
（1）可将该折减系数记作η，写成下面的公式形式，比较简洁：
（2）该折减适用于螺栓（包括普通螺栓与高强度螺栓）和铆钉；
（3）用于端部受力，且该力使螺栓受剪的情况，但不用于螺栓群受扭时；
（4）由于制定该折减系数的初衷是由于螺栓受力不均匀，因此，相当于将外荷载作用变大，从这一点考虑，折减应该是针对于N与N的较小者。

第10题：

如何总体理解《高规》6．2．1～6．2．5的内力调整？

正确答案:21.6.2.1条是"强柱弱梁"的调整，表现为在梁柱节点处，对按照节点弯矩平衡条件算得的柱端部弯矩进行"放大"。不放大的柱包括：四级框架柱；一、二、三级框架顶层柱和轴压比小于0.15的柱。6.2.2条规定的是底层柱底截面的弯矩调整。6.2.3条按照"强剪弱弯"对柱的剪力调整。注意公式中使用的柱端弯矩为已经调整过的弯矩，规范中的用语"应符合本规程第6.2.1～6.2.2条的规定"就是这个意思。6.2.4条对角柱的内力调整。角柱由于受力复杂，处于更不利的状态，所以额外再乘1.1的系数。6.2.5条按照"强剪弱弯"对梁的剪力加以调整。

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