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建筑钢结构适用性分析


日期:2019-12-21     阅读:1311     

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建筑钢结构的适用性分析戴国新,夏正中(重庆建筑大学,重庆)修订的国家标准(建筑结构设计标准(GB 68)和(<钢结构设计规范)>(GB17)或作为进一步研究的基础。

1概述建筑结构必须满足安全,适用性,耐用性(通常称为可靠性)的功能,也就是说,它可以承受正常建筑和正常使用过程中可能发生的各种功能;具有良好的工作性能;在正常维护等条件下具有足够的耐久性。如果一个结构或结构的一部分超出某个状态,则可能不满足设计指定的某个功能(上述),该功能被定义为功能的极限状态。

限制状态通常用两类表示,一类是负载容量限制状态,另一类是正常使用根限制状态。前者描述了由于失去安全功能而不能使用该结构的各种条件,而后者描述了由于不能满足适用性条件或耐久性要求而导致该结构不易于使用的各种条件。

关于承载能力的极限状态,国内外进行了许多研究,其结果反映在国际标准结构68-84的总体可靠性上。相反,极限状态的正常使用是由于其复杂性,并且在各个国家的研究工作中并没有取得太大进展。当前,国内外都在积极地,逐步地促进高强度钢的应用,因此某些部件有可能从安全控制设计过渡到适用性控制设计。该研究是建设部和国家自然科学基金“建筑结构最终使用状态的可靠性研究”的一部分,并讨论了有关极限可靠性适用性的一些问题。适应钢结构状态的基础结构。在修订建筑结构的正常使用极限状态时,也为国家标准GB 68的可靠性分析提供了建筑钢结构工程发展的新趋势和新要求。

在根状态下钢结构的正常使用的设计表达是建筑钢结构的正常使用极限状态。检查对象是“影响正常使用或外观的变形”和“影响正常使用的振动”。本文的重点是“变形会影响正常使用或外观”。关于振动,其范围主要限于具有动态载荷的某些工业建筑物。为此,钢结构设计规范(GB 17-88)没有直接建议控制振动位移。明确的要求,但通过限制成员的长细比来间接控制对结构正常使用的可能影响:戴国新(1955-)男性(汉族)江苏南京,重庆建筑大学副教授。

零件振动。实际上,如果可以有效地限制静态位移,则可以间接地实现有效限制振动位移的目的。然而,在各种情况下,满足“不影响正常使用的振动”条件的静态位移极限或振动位移极限的问题需要额外的研究和补充。为此,本文提供了处理建议。

21建立极限状态设计表达式钢结构构件的变形可以表示为:梁构件的相对变形值:3/L柱构件的相对变形值:I的变形极限状态/H钢结构构件可以概括为:钢构件的使用钢的弹性模量。它是与梁构件的端部条件和跨度以及柱状构件的端部条件和高度有关的系数;在图1,图1中,变形值分别表示梁的最大垂直位移和柱的最大层。错位h,h钢构件对应的变形惯性距离为l,l;梁的跨度和柱的高度;例如,在集中载荷F的作用下,一个简支梁构件:C=12/L,S=FL/4;简支梁构件在全跨度均匀载荷下q(C=384W40L),S=qL2/8等。

我们定义了变形极限状态表达式,因此可以写成:设计规范指定的组件的相对变形极限;相对变形达到极限法,可靠性指标和失效概率Pf。 22状态方程为:其中X(i=1,23,n)是设计中必须考虑的任何分布的基本变量,它们被视为随机变量。可以得到归一化的变换,即:的坐标:假定卩的初始值(例如卩=),则可以得到xr的初始值。对于非正态变量,将执行等效归一化处理,即,x分布变量具有与等效正态分布变量相同的累积分布函数值和相同的概率密度函数值。如果非正态分布变量的分布函数为f(xr),则概率密度函数为/(xr),标准正态分布的分布函数为(work /),其概率密度函数为

电阻不确定性由随机变量Kr描述。 R=(Kn + 4 +銮分别考虑1.0、1。C5、1.1,以及乌龟/0.05、0.1、0.15等,因此可以传递公式(3)和公式(4)。获得了统计Kr,KKr,但它们不仅仅是一组值,而是在一定范围内组合的一组值。

表1中列出了示例中使用的负载统计信息。由于正在修改GB 9的负载规格,因此办公楼和住宅地板的活负载的标准值从1500kN/m2调整为2000kN/m2。值分别列出;风负荷从30年统计值调整为50年统计值。由于中国采用50年设计基准期,因此仅列出了调整后的值。

该计算使用基本载荷组合,并且载荷效应比根据GB 68-84进行。表2和表3给出了FOSM方法的FOSM-POINT方法的计算结果(限于长度,只有四个共同的情况下,在负载效应比的情况下,即0.25、0.4的计算结果分析和建议示例表明:钢结构构件正常使用极限状态的可靠性指标的计算值通常在0.0到1.5之间,并且将这些值与负载极限状态可靠性指标的计算值进行比较。当组件达到正常使用极限状态时,它只是“不良使用”,而不像负载极限状态“无法使用”时那样严重,例如强度损坏,疲劳损坏,稳定性下降等。合理设置较低的可靠性。

对于不同的情况,应为正常使用限制状态设置不同的可靠性级别。通常,它可以分为两种类型:可逆的和不可逆的。构件在静载荷下的弹性位移或变形,在正常(非地震)动载荷下产生的振动位移或变形是可逆的,并且裂纹是不可逆的。 ISO 2394建议:对于可逆使用限制状态,卩=0,对于不可逆使用限制状态,卩=1.5。

在中国已经进行了许多调查41。统计结果表明,如果设计满足有关极限状态变形极限的使用要求,则一般使用情况为“正常”,“良好”,“非常好”。所要求的极限,即“轻微摇摆”,是正常使用中变形的“控制,而且在某种程度上也控制”会影响正常使用的振动。通常,钢结构设计规范中使用极限状态控制更为有效,该示例还表明其可靠性通常不低于ISO2394的建议值。

在使用极限状态的可靠性分析中,由于过去没有对统计Kif进行研究和计数,因此无法临时研究分布,因此需要定义相对变形阈值的客观设定标准。我们不确定设计规范中指定的相对变形极限是否为100%合理,并且不排除某些偏差。 Km的值直接影响使用极限状态的失效概率的计算,还直接关系到结构的钢指数。因此,如何获得诸如某些特征值之类的统计定律非常重要。目前,我们只能从大体上推断出它的价值。划定范围并寻求相关的上下限。

客观相对变形阈值必须根据实际经验或通过工程研究确定。例如,当屋顶变形明显,积水或开始漏水时,可以将梁的相对变形值作为客观相对变形的临界值;对于吊车梁,引起轻轨时的相对变形值可以视为其客观的相对变形阈值等。

关于“影响正常使用的振动”,由于对振动的感知程度存在个体差异,因此该标准不容易准确地掌握。当国内电厂建设电厂项目(国外设计)钢结构电厂(运行中)时,振动非常明显,驾驶员报告说,它在启动或制动时特别不合适,并且工作时的心理压力很大更重。经验发现,该厂的长细比不符合中国钢结构设计规范的极限要求。国内外对于极限状态使用的控制极限并不完全一致,反映了对这一问题的理解上的差异,并且把握程度存在差异,需要进一步的研究和研究。

影响正常振动问题的控制,除了继续改进原始的控制比率方法外,还可以考虑其他方法。首先是研究结构构件在动态载荷作用下产生的振动位移,并将控制振动转换为控制位移或变形,归类为“影响正常使用的变形”。第二是使用模糊理论来探讨这个“模糊”问题。上述的K设定也可以通过模糊理论方法来处理。

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