首先要提到是“美國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會AISC”(The American Institute of Steel Construction),由其頒布的兩套規(guī)范,或者說是兩種設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)的方法最為常用:
“容許應(yīng)力法ASD”(allowable stress design);
“荷載抗力系數(shù)法 LRFD”(The Load and Resistance Factor Design).
后者有替代前者的趨勢,而且都有很多個時期的版本,2005年AISC將它們合在一起。
從上述的兩個公式看似乎大同小異,但在真正的實施上,對各類構(gòu)件設(shè)計,采用不同的方法,或者說是規(guī)范,安全系數(shù)及抗力系數(shù)的取值是有不同規(guī)定的。
尤其在計算設(shè)計值時,還有荷載的組合以及組合系數(shù)的取值問題。
常用的荷載組合可根據(jù)“美國土木工程師學(xué)會ASCE”(American Society of Civil Engineers)之“結(jié)構(gòu)工程協(xié)會SEI”(Structural Engineering Institute)的一個規(guī)范:“建筑物及其他結(jié)構(gòu)的最小設(shè)計荷載”。(ASCE/SEI 7-05)
這就相當于我們常用的《荷載規(guī)范》
先定義一下符號:
D:恒載
F:流體荷載
H:側(cè)向土壓力,水壓力等
L:活荷載
Lr:屋面活荷載
S:雪荷載
R:雨水荷載
T:自應(yīng)力荷載
W:風(fēng)荷載
Wi:同時考慮裹冰荷載時的風(fēng)荷載
E:地震荷載
Fa:洪水荷載
Di:裹冰荷載
規(guī)范指出:
ASD設(shè)計,荷載基本組合需要考慮:
D + F
D + H + F + L +T
D + H + F + (L r 或S或R)
D + H + F + 0.75(L +T) + 0.75(L r 或S或R)
D + H + F + (W 或0.7E)
D + H + F + 0.75(W 或0.7E) + 0.75L + 0.75(L r 或S或R)
0.6D + W + H
0.6D + 0.7E + H
在某些洪水經(jīng)常泛濫區(qū)域,需要考慮洪水荷載Fa,具體在上面(5)、(6)、(7)式中加入一項1.5Fa(非湖海岸邊的地區(qū)為0.75Fa),而且式中涉及到的E要設(shè)為0。
在需要考慮裹冰荷載時,上面(2)式中加上0.7Di;(3)式中的(L r 或S或R)用0.7Di + 0.7Wi + S來替換;(7)式中的W用0.7Di + 0.7Wi來替換。
LRFD設(shè)計,荷載基本組合需要考慮:
1.4(D + F)
1.2(D + F +T)+ 1.6(L r 或S或R)+ 0.5(L r 或S或R)
1.2D + 1.6(L r 或S或R)+ (L 或0.8W)
1.2D + 1.6W + L + 0.5(L r 或S或R)
1.2D + 1.0E + L + 0.2S
0.9D + 1.6W + 1.6H
0.9D + 1.0E + 1.6H
(3)、(4)、(5)式中的L的組合系數(shù)在某些均布活載不大于100psf的地方可以取0.5。(6)、(7)式中,當H的作用抵消了W和E的作用時,其組合系數(shù)應(yīng)取0。
在某些洪水經(jīng)常泛濫區(qū)域,需要考慮洪水荷載Fa,具體在上面(4)、(6)式中加入一項2.0Fa(非湖海岸邊的地區(qū)為1.0Fa,但是1.6W要變?yōu)?.8W)。
在需要考慮裹冰荷載時,上面(2)式中0.5(L r 或S或R)用0.2Di + 0.5S來替換;(4)式中的1.6W + 0.5(L r 或S或R)用Di + Wi + 0.5S來替換;(6)式中的1.6W用Di +Wi來替換。
每種荷載在取值上的考慮在上述的“建筑物及其他結(jié)構(gòu)的最小設(shè)計荷載”。(ASCE/SEI 7-05)中均有細致的交待。
美標鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計介紹系列之——常用單位換算
美標鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計介紹系列之——材料及型鋼截面分類表示
美標鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計介紹系列之——受拉構(gòu)件設(shè)計
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