pkpm v4.2鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用指南

準(zhǔn)發(fā)布,編號(hào)為GB50017-2017（以下簡(jiǎn)稱新鋼標(biāo)）201871PKPM2018711PKPMV4.2本書第1、8、9章作者為、；第2、6章作者為吳海楠；第3、7章作者為劉孝國(guó)、第4章作者為肖川、；第5章作者為祿，以上均為參與V4.2新鋼標(biāo)版本產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研發(fā)、測(cè)試的成員。目錄第1 材 引 第2 鋼構(gòu)件板件的寬厚比控 引 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50017-2017規(guī) 《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010的相關(guān)規(guī) 《民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ99-2015的相關(guān)規(guī) 小 第3 鋼結(jié)構(gòu)一階和二階彈性分 結(jié) 第4 鋼結(jié)構(gòu)彈性直接分析設(shè)計(jì)方 引 小 第5 鋼構(gòu)件驗(yàn) 等效彎矩系數(shù)βmx變 小 第6 鋼柱計(jì)算長(zhǎng)度系 小 第7 鋼結(jié)構(gòu)抗震性能化設(shè) 第8 鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和施工 第9 鋼結(jié)構(gòu)工具箱相關(guān)改 第1章材料引015鋼材強(qiáng)度指厚度分級(jí)按照GB/T700-2006《碳素結(jié)構(gòu)鋼》、GB/T1591-2008《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》和GB/T19879-2005《建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》確定。Q235鋼材取消了60~100的厚度分組，Q345新增了一個(gè)63~80的分組，同時(shí)對(duì)Q345及以上鋼材的分組厚度值進(jìn)行了修改。在5%以內(nèi)，考慮到實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)施工不確定性和長(zhǎng)細(xì)比控制等因素，對(duì)設(shè)計(jì)影響并不大。1.2-Q235Q345Q390Q420Q460—（Q420Q4601.2-2標(biāo)準(zhǔn)還單獨(dú)增加結(jié)構(gòu)用無(wú)縫材料的強(qiáng)度指標(biāo)，見新標(biāo)準(zhǔn)表4.4.3。但是鑒于這種而對(duì)于其他各處未使用k的地方，則按照新標(biāo)準(zhǔn)表4.4.1中的fy按厚度進(jìn)行取值，例如新標(biāo)準(zhǔn)D.0.5中計(jì)算正則化長(zhǎng)細(xì)比。k2k程序?qū)?yīng)修Q235GJ和Q390GJ~Q460GJfyQ460Q345GJ1.3-1PM SATWE前處理中可進(jìn)行構(gòu)件的修1.3-3SATWE前處理中，當(dāng)選擇設(shè)計(jì)規(guī)范為GB50017-2003時(shí)，材料強(qiáng)度可選擇是否執(zhí)行新標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)不勾選時(shí)，即按舊規(guī)范執(zhí)行。當(dāng)選擇規(guī)范為GB50017-2017時(shí)，則強(qiáng)制執(zhí)行新標(biāo)準(zhǔn)材料強(qiáng)GB50017-2017圖1.3- 材料強(qiáng)度變化對(duì)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)內(nèi)力：N=2000kN;M=2000kN*m波動(dòng)（差異在10。主要原因還是構(gòu)件的厚度正好介于新舊規(guī)范兩個(gè)厚度分組之間，導(dǎo)致一個(gè)向上取為290，另一個(gè)向下取為265。但總的來(lái)說，在Q345這個(gè)情況比較特殊的鋼材上，從新結(jié)果來(lái)看，一般很少因?yàn)閺?qiáng)度設(shè)計(jì)值的調(diào)整而導(dǎo)致設(shè)計(jì)不滿足范要求的情況，因Q235和Q345的強(qiáng)度調(diào)整并不明顯（甚至厚度較大時(shí)Q345新標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)1.4-2第2構(gòu)件板件的寬厚比引也是基于各自的要求去控制的，它們分別是《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50017-2017，《建筑抗震《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50017-2017規(guī)劃分為5S1級(jí)-S5級(jí)，如下表：2.2-2.2-S1S2S3S4級(jí)壓彎翼緣構(gòu)件（框腹板))))架柱w壁板（板—間翼緣徑厚圓鋼管截比—面受彎翼緣構(gòu)件（梁工字形截腹板面w壁板（板—間翼緣 ,其中為鋼材牌號(hào)屈服2.2-面壁板肢件寬厚比（緣分TT形λλkk)))λ27.3.2規(guī)定：當(dāng)受壓構(gòu)件的壓力小于穩(wěn)定承載力 第7.3.1條相關(guān)算得后乘以放大系數(shù)α＝ 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-2003的相關(guān)規(guī)2.3-(16α0+0.5λ+24）εk軸心受壓構(gòu)受彎構(gòu)件（梁《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010的相關(guān)規(guī)2.4-8.3.2，如下：2.4-柱板梁99承載力目標(biāo)，在滿足按1倍作用、1.5倍作用、2倍作用的承載力目標(biāo)時(shí)，對(duì)應(yīng)A、B、C三類去控制構(gòu)件板件的寬厚比，如下表：2.4-ABC柱梁9《民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ99-2015的相關(guān)規(guī)2.5-計(jì)柱工字形截面翼緣梁工字形截面和箱99箱形截面翼緣在工字形截面和箱72-72-80-11085-12085-ρ為梁的軸壓Nb/Af，其他鋼號(hào)乘以ε《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》GB51022-2015的相關(guān)大于15√(235?fy)，腹板高厚比不應(yīng)大于250。壓翼緣板自由外伸寬度bt13√(235?f_y程序?qū)崢?gòu)件則按照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中的S4級(jí)要求控制，如果不滿足S4級(jí)的要求，則按照新材為Q345。2.7-22.7-2.7- ，X向截面模量:： 2.7-5 行，如:當(dāng)能滿足當(dāng)前多遇作用組合下的構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定要求時(shí)，根據(jù)抗震規(guī)范9.2.14條文說明要求，按照1.3.2表中A類要求控制板件寬厚比，當(dāng)滿足1.5倍多遇作用組合下的構(gòu)件承載力要求時(shí)，按抗震規(guī)范9.2.14條文說明B類控制板件寬厚比；22.7-7修正的板件寬厚比時(shí)，可視作C類截面，εσ為應(yīng)力修正因子， 彈性承載力“性能設(shè)計(jì)中選擇“2倍力作用”的同時(shí)，寬厚比等級(jí)設(shè)置為S5級(jí)，然后計(jì)算，滿足要求時(shí)，程序會(huì)考慮S4級(jí)經(jīng)修正后的板件寬厚比限值，如下圖所示：抗規(guī)8.1.3注2：多、鋼結(jié)構(gòu)房屋，當(dāng)構(gòu)件的承載力滿足2倍作用組合下的內(nèi)力2.7-圖于構(gòu)件驗(yàn)算的非抗震組合，程序?qū)τ诹褐凑招落摌?biāo)S4級(jí)要求控制，對(duì)于受壓支撐構(gòu)接按照寬厚比等級(jí)為S4級(jí)確定其板件的寬厚比限值。圖2.7-112.7-122.7-1326Q345。 2.7-14目標(biāo)梁柱位置計(jì)算限 寬厚比等規(guī)控制S1（一級(jí)S2（二級(jí)S3（三級(jí)S4（四級(jí)舊鋼高厚寬厚新鋼高厚寬厚抗高厚-寬厚-高鋼高厚寬厚新鋼標(biāo)S3級(jí)要嚴(yán)。上要嚴(yán)于新鋼標(biāo)S2級(jí)要求。計(jì)算限 寬厚比等規(guī)控制S1（一級(jí)S2（二級(jí)S3（三級(jí)S4（四級(jí)舊鋼高厚寬厚新鋼高厚寬厚抗高厚-寬厚-高鋼高厚寬厚限值與S1-S3級(jí)之間較為匹配。體不超過S3級(jí)的要求。2.7-計(jì)算限 寬厚規(guī)抗--同，二級(jí)與S2級(jí)相同，其他等級(jí)限值互有上下。第3結(jié)構(gòu)一階和二階彈性鋼結(jié)構(gòu)一階彈性設(shè)計(jì)方 或采用直接分析；當(dāng)時(shí)，應(yīng)增大結(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度或采用直接分析，二階效應(yīng)系 故可采用一階分析法來(lái)計(jì)算框架內(nèi)力，當(dāng)然也就不再考慮假想水平力Hn。 備，將P-Δ效應(yīng)20%作為剛重比控制的限值。述懸臂柱模型，在倒三角q荷載下，其基底彎矩為： 圖3.1-1倒三角荷載作用下的懸臂柱計(jì)算簡(jiǎn)由圖3.1-1所示的計(jì)算簡(jiǎn)圖來(lái)分析，P-Δ效應(yīng)引起的附加彎矩為： 減50%， PP313E構(gòu)各層的二階效應(yīng)系數(shù)所示結(jié)果及提示。如果判斷在一階分析時(shí)需要考慮P-△效應(yīng)，程序.1-4E一階彈性設(shè)計(jì)方法考慮P，SATWE程P圖3.1- 析以構(gòu)件為研究對(duì)象，考慮構(gòu)件的缺陷（初彎曲δ0，殘余應(yīng)力）進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算，而結(jié)構(gòu)二階彈性設(shè)計(jì)方過在每層柱頂施加假想水平力Hni（概念荷載）等效考慮。3.2-15.4.1，P5.2.1取為1.0或者其他認(rèn)可的值。3.2-1柱頂施加假想水平力Hni等效考慮。合。但是采用僅考慮P-△效應(yīng)的二階彈性分析與設(shè)計(jì)方法只考慮了結(jié)構(gòu)層面上的二階效應(yīng)系數(shù)來(lái)考慮，此時(shí)的構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)應(yīng)取為1.0。在軟件中增加了如圖3.2-2所示的對(duì)應(yīng)3.2-2個(gè)方向的整體缺陷的傾角1.0。當(dāng)然計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)也可荷載工況1和整體缺陷工況2。整體缺陷荷載屬性歸入永久荷載中，各種組合情況下的分項(xiàng)系數(shù)均取1.0，重力荷載代表值和質(zhì)量源系數(shù)取0，如圖3.2-3所示。上圖中“”的含義是整體缺陷工況參與組合后總是使得組合后內(nèi)力的絕對(duì)值增加。3.2-53.2-6圖3.2-7二階效應(yīng)內(nèi)力放的放大系算例分二階彈性分析法進(jìn)行計(jì)算（二階彈性設(shè)計(jì)柱計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)取10），并進(jìn)行對(duì)比。標(biāo)熱軋HM截面，主梁和次梁均選用工字鋼。3.3-12，對(duì)兩模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。3.3-1層層質(zhì)質(zhì)量(模型(模(模(模型321位移計(jì)算的剛度比兩模型有微小差異，如表3.3-2所示：3.3-2層(模(模(模(模(模(模3213.3-3振型周類方向(模(模(模(模(模(模型1TT2TT3TT4TT5TT振型周類方向(模(模(模(模(模(模型6TT7TT8TT9TTTTTTTTTTTTTT層X方向最大層間位移(模(模321層Y方向最大層間位移(模(模3213.3-層X方向最大層間位移(模(模321層Y方向最大層間位移(模(模321設(shè)計(jì)方法，柱在Y方向的長(zhǎng)細(xì)比為86.30超出了抗規(guī)三級(jí)抗震等級(jí)82.53的限值（該鋼柱的10*qrt（235/345）=2.53結(jié)

第4結(jié)構(gòu)彈性直接分析設(shè)計(jì)引根據(jù)GB50017-2017第5章規(guī)定，直接分析可以分為考慮材料進(jìn)入塑性的彈塑性直接分析彈性直接分析除不考慮材料非線性的因素外，需要考慮幾何非線性（P-ΔP-理論上，幾何非線性分析需要先對(duì)荷載進(jìn)行組合再進(jìn)行迭代計(jì)算。SATWE、PMSAP中考P-Δ效應(yīng)采用的是無(wú)需迭代的直接幾何剛度法，這種方法的好處是很容易與結(jié)構(gòu)動(dòng)力反缺陷采用GB50017-2017第5章規(guī)定的最大值。彈性直接分析設(shè)計(jì)方法相關(guān)參數(shù)設(shè)4.2-1選擇“彈性直接分析設(shè)計(jì)方法”時(shí)默認(rèn)考慮結(jié)構(gòu)缺陷，包括整體缺陷和局部缺陷，此結(jié)構(gòu)整體初始缺陷，程序自動(dòng)增加整體缺陷荷載工況1和整體缺陷工況2。整體缺陷荷載屬圖4.2-2工況信息中的“整體缺陷4.2-3上圖中“”的含義是整體缺陷工況參與組合后總是使得組合后內(nèi)力的絕對(duì)值增加。4.2-構(gòu)件設(shè)梁除了按GB50017-2017的式5.5.7-1進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算外，當(dāng)無(wú)足夠側(cè)向支撐時(shí)仍然需要進(jìn)行整體穩(wěn)定應(yīng)力驗(yàn)算（5.5.7-2），因?yàn)榱旱氖Х€(wěn)驗(yàn)算屬于彎扭失穩(wěn)驗(yàn)算。算例分4.4-1PMSAP0P-Δ效應(yīng)計(jì)方法進(jìn)行分析，不考慮結(jié)構(gòu)P-Δ效應(yīng)，進(jìn)行計(jì)算。4.4-214.4-4構(gòu)件信息4.4-1層質(zhì)量((((214.4-2振型周((((123層X向最大層間位移Y向最大層間位移((((層X向最大層間位移Y向最大層間位移((((21層X向最大層間位移Y向最大層間位移((((21XY123456789 1011 10111213141516穩(wěn)定應(yīng)力比強(qiáng)度比 10111213141516穩(wěn)定應(yīng)力比4.4-8B和Y向結(jié)構(gòu)整體缺陷傾角為1/250。模型中采用的焊接工字型型截面，材料強(qiáng)度為Q345按照7.2.1-1，X向?yàn)閍類截面，Y向?yàn)閎類截面，按照表5.2.2選擇構(gòu)件2軸初始缺陷為1/400，鋼構(gòu)件3軸初始缺陷為1/350。4.4-6層質(zhì)量((((43214.4-7振型周類方向((((((1XX2TT3XX--4.4-8層X向最大層間位移Y向最大層間位移((((4321層X向最大層間位移Y向最大層間位移((((4321XY1234567891 910111213141516 910111213141516穩(wěn)定應(yīng)力比強(qiáng)度比 9101112131415161718192021穩(wěn)定應(yīng)力比4.4-13Y小GB50017-2017增加了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的彈性直接分析設(shè)計(jì)方法，V42版的PKPM增加了這種分系數(shù)的。強(qiáng)度驗(yàn)

第5章鋼構(gòu)件驗(yàn)標(biāo)表8.1.1：5.1- （b）工字梁截面特校核：翼緣寬厚比小于S3級(jí)，故γx=1.05；

M

108882.151.050.85 圖5.1-3工字梁截面及特性5.1-4SATWE-17版新鋼標(biāo)驗(yàn)算結(jié)果校核：翼緣寬厚比大于S3級(jí)，故γx=1.0；

M

146283.621.00.85小于S3級(jí)限值37，組合彎矩設(shè)計(jì)值-410.56kN·m，凈截面系數(shù)0.85。 圖5.1-5箱形梁截面及特性5.1-6SATWE-17版新鋼標(biāo)驗(yàn)算結(jié)果校核：翼緣寬厚比小于S3級(jí)，故γx=1.05；

M

113852.891.050.85大于S3級(jí)限值37，組合彎矩設(shè)計(jì)值-436.84kN·m，凈截面系數(shù)0.85。 圖5.1-7 5.1-8SATWE-17版新鋼標(biāo)驗(yàn)算結(jié)果校核：翼緣寬厚比大于S3級(jí)，故γx=1.0；

M

186578.111.00.85 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50017-20177.1.1、7.1.2

uN0.7fu其中，An=ξ·A，ξ

N A0.7N fA0.7fu

F1/fN

A0.7fu組合軸拉力設(shè)計(jì)值2145.12kN，凈截面系數(shù)0.85。（a）H形支撐截面尺寸 圖5.1-9 H形支撐截面及特性圖5.1- SATWE-03版鋼規(guī)和17版新鋼標(biāo)驗(yàn)算結(jié)NN

0.85

FN2145.12 F N A0.7f

2145.12410 0.850.00780.7與03版規(guī)范一致。 為12，小于S3級(jí)限值13，組合內(nèi)力設(shè)計(jì)值為：N=-675kN，Mx=270kN·m，My=540kN·m，凈截面系數(shù)0.85。（a）H形柱截面尺寸 圖5.1-11 H形柱截面及特性（a）V41-03版鋼規(guī)驗(yàn)算結(jié)果 圖5.1-12 SATWE-03版鋼規(guī)和17版新鋼標(biāo)驗(yàn)算結(jié)果N MxMyF1A x

y

0.85 1.20.850.85。 圖5.1-13 （a）V41-03版鋼規(guī)驗(yàn)算結(jié)果 圖5.1-14 SATWE-03版鋼規(guī)和17版新鋼標(biāo)驗(yàn)算結(jié)果 MyF

x

y 0.85 1.150.85 1.150.85MM2M F1 m2702 27020.85 1.150.85穩(wěn)定驗(yàn)自由長(zhǎng)度l1與其寬度b1之比”控制是否驗(yàn)算整體穩(wěn)定。（即“受壓翼緣的自由長(zhǎng)度l1與其寬度b1之比”小03規(guī)范表4.2.1）也會(huì)按式（6.2.2）驗(yàn)于S4級(jí)限值124，L1/b1=4/0.3=13.33>13，組合彎矩設(shè)計(jì)值-245.84kN·m。 圖5.2-1工字梁截面及特性5.2-2SATWE-03174320Ah

b W b

x 62.890.01562.890.0151

01

4.4

'1.070.2821.070.282

F2

M

57845.750.962F2/f57845.75/215000于S4級(jí)限值124，L1/b1=4/0.4=10<13，組合彎矩設(shè)計(jì)值-247.43kN·m。 圖5.2-3工字梁截面及特性5.2-4SATWE-0317F2

M

44394.801.0F2/f44394.80/215000次梁3截面高度小于主梁高度一半。5.2-5主、次梁示意圖計(jì)算框架梁正則化長(zhǎng)細(xì)比時(shí)l取值如下：lmin{L/2，L1,左}；l右=min{L/2，L1,右}；L1,左,右15.2-6L=8m，作下翼緣穩(wěn)定驗(yàn)算，圖面也不顯示梁端下翼緣穩(wěn)定應(yīng)力比，如圖5.2-7所示。 圖5.2-6主、次梁截面尺寸（a）鋼梁驗(yàn)算結(jié)果-（b）鋼梁驗(yàn)算結(jié)果-構(gòu)件圖5.2- SATWE-17版新鋼標(biāo)正則化長(zhǎng)細(xì)比結(jié)一半，因此

400 96011 400 960

l 2 l 5.436h2 w15.43612.919602 2 5.43612.919602 1 w 1 3.46bt3ht3 1 w 1 h212bt1.78ht 1 w3.464002039602037.2712.913.34.527206000960212400201.78960

n,p 圖5.2-8主、次梁截面尺寸（a）鋼梁驗(yàn)算結(jié)果-（b）鋼梁驗(yàn)算結(jié)果-構(gòu)件5.2-9SATWE-17f17（6.2.7-3）~（6.2.7-6）計(jì)算，得λn,b=0.474>0.45，需驗(yàn)算框架梁端下fe

3.14 F4Mx

dF4/f97917.5/305000Q345、Q390、Q420、03170317標(biāo)準(zhǔn)工字xbbbaybcbb軋制xbbbaybbbatw=12mm，tf=19mm，b/h=1>0.8，f=295N/mm2，軸壓力設(shè)計(jì)值N=-1479.03kN。 圖5.2-10標(biāo)準(zhǔn)工字鋼支撐截面及特性圖5.2- 本算例中，標(biāo)準(zhǔn)工字鋼支撐，b/h=1>0.8，支撐長(zhǎng)細(xì)比：λx=37.18，λy=63.6。03版鋼規(guī)：FN x

0.878F2/f97995.60/295000FN Ay 0.707AyFN x

0.929F2/f92615.87/295000FN Ay 0.707Ay壓彎構(gòu)件（柱）穩(wěn)矩系數(shù)βmx的規(guī)定發(fā)生變化。等效彎矩系數(shù)無(wú)側(cè)等效彎矩系數(shù)無(wú)側(cè)031 0.650.35M 117 10.36 0.60.4M 1注：17版新鋼標(biāo)，有側(cè)移情況，當(dāng)N<<Ncr算例1：焊接H形柱，截面尺寸如下圖所示，H=4m，Q235，f=205N/mm2，翼緣寬厚比12，38μx=μy=0.73，長(zhǎng)細(xì)比λx=8.94，λy=26.9，組合（a）H形柱截面尺寸 （b）H形柱截面特性圖5.3-1焊接H形柱截面及特性 （a）V41-03版鋼規(guī)驗(yàn)算結(jié)果 （b）V42-17版新鋼標(biāo)驗(yàn)算結(jié)果圖5.3-2SATWE-03版鋼規(guī)和17版新鋼標(biāo)驗(yàn)算結(jié)果5Hxb，ycλx=8.94，λy=26.9φφ非閉口構(gòu)件，η根據(jù)附錄B.1計(jì)算得φbx=1.0，φby=1.0； 3.142206106xNEx1.12 x 2 3.142206106yNEy1.12 1.1 y 0.650.35M2x0.650.35405MM

675 0.650.35M2x0.650.35405MM

675 0.650.35My20.650.35270

270 0.650.35My20.650.35270

270 FN mx W10.8N/N x

tyM 0.994

0.441.05 10.8675/

0.3F2/f97810.01/205000FNtxMx

myM y

10.8N/N 0.44

0.3

1.2 10.8675/x8.9=6.9 3.142206106xNEx1.12 x 2 3.142206106yNEy1.12 1.1 y 0.60.4M2x0.60.4405MM

675 0.650.35Mx20.650.35405MM

675 0.60.4M2y0.60.4270

270 0.650.35My20.650.35270

270 FN mx W10.8N/N x

tyM 0.994

0.361.05 10.8675/

0.3F2/f92359.58/205000FNtxMx

myM

10.8N/N bx

1.0 1.00.

1.2 10.8675/算例2：焊接H形柱，截面尺寸如下圖所示，H=4m，Q235，f=205N/mm2，翼緣寬厚比12，38μx=μy=0.73，長(zhǎng)細(xì)比λx=8.94，λy=26.9，組合（a）H形柱截面尺寸 （b）H形柱截面特性圖5.3-3焊接H形柱截面及特性（a）V41-03版鋼規(guī)驗(yàn)算結(jié)果 （b）V42-17版新鋼標(biāo)驗(yàn)算結(jié)果圖5.3-4SATWE-03版鋼規(guī)和17版新鋼標(biāo)驗(yàn)算結(jié)果5Hxb，ycλx=8.94，λy=26.9φφ非閉口構(gòu)件，η根據(jù)附錄B.1計(jì)算得φbx=1.0，φby=1.0； 3.142206106xNEx1.12 x 2 3.142206106yNEy1.12 1.1 yM 0.650.35M2MM0.650.35M2M 0.650.35M2

0.650.351350.650.351350.650.35135 0.650.35My20.650.35135M FN mx W10.8N/N x

tyM0.733

0.994

1.05 10.8675/

FNtxMx

myM y

10.8N/N 0.9210.03521.0 0.733

1.2 10.8675/x8.9=6.9 3.142206106xNEx1.12 x 2 3.142206106yNEy1.12 1.1 yM 0.60.4M2M

0.60.4135 0.650.35Mx20.650.35135M M 0.60.4M2M

0.60.41350.650.35My20.650.35135M FN mx W10.8N/N x

tyM0.695

0.994

1.05 10.8675/

FNtxMx

myM yy yW10.8N/Ny 0.733

0.733

1.2 10.8675/1238，有側(cè)移，計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)μx=μy=2.03，長(zhǎng)細(xì)比λx=24.84，λy=74.71，（a）H形柱截面尺寸 （b）H形柱截面特性圖5.3-5焊接H形柱截面及特性（a）V41-03版鋼規(guī)驗(yàn)算結(jié)果 （b）V42-17版新鋼標(biāo)驗(yàn)算結(jié)果圖5.3-6SATWE-03版鋼規(guī)和17版新鋼標(biāo)驗(yàn)算結(jié)果03版規(guī)范中，有側(cè)移βmx、βmy1.0，而依據(jù)17版新鋼標(biāo)式（8.2.1-10）計(jì)算的等效彎矩系數(shù)βmx較03版規(guī)范會(huì)偏小，具體過程如下。 3.142206106xNEx1.12 1.1 x 2 3.142206106yNEy1.12 1.1 ymx 0.650.35M2x0.650.35405my

M

6750.650.35My20.650.35270

270 FN mx W10.8N/N x

tyM 0.954

1.05 10.8675

1.0 1.00.FNtxMx

myM y

10.8N/N

0.612

1.2 10.8675 3.142206106xNEx1.12 1.1 x 2 3.142206106yNEy1.12 1.1 y2

3.142206106xNcrx

2.03 1- 10.36

cr 0.650.35Mx20.650.35405MM

675Ncr,

2y

3.142206106 2.03

1- 10.36

cr, 0.650.35My20.650.35270

270 FN mx W10.8N/N x

tyM 0.954

0.9981.05 10.8675

0.3FNtxMx

myM y

10.8N/N

0.612

1.2 10.8675640，S390，有側(cè)移，計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)μx=μy=2.03，長(zhǎng)細(xì)比λx=λy=29.48， 圖5.3-7圓柱截面及特性 （a）V41-03版鋼規(guī)驗(yàn)算結(jié)果 （b）V42-17版新鋼標(biāo)驗(yàn)算結(jié)果圖5.3-8SATWE-03版鋼規(guī)和17版新鋼標(biāo)驗(yàn)算結(jié)果17版新鋼標(biāo)則按式（8.2.4-3）計(jì)算等效彎矩系數(shù)。最終結(jié)果顯示，圓柱按照17版圓柱，x軸b類，y軸b類，長(zhǎng)細(xì)比λx=λy=29.48，因此φx=φy=0.938；閉口構(gòu)件，η=0.7；γx=1.0，γ圓截面，φbx=φ 3.142206106xNEx1.12 1.1 x 2 3.142206106yNEy1.12 1.1 ymxM0.650.35M2M

0.650.35148.5my0.650.35My20.650.35121.5M FN mx W10.8N/N x

tyM

0.760.938

1.0 10.8607.5

F2/f98125.31/205000

myMF3

x W10.8N/N

0.938

1.15 10.8607.5圓柱，x軸b類，y軸b類，長(zhǎng)細(xì)比λx=λy=29.48，因此φ=0.938；徑厚比40<90，γm=1.15；2NE

3.1422061060.049009NN1 MNNMxM1 148.5N10.35N N

M2yM1

121.5xy0.9810.9824MmaxM2M2，M2M2 580.52391.52，148.52 3.142206106 2NEx1.12 1.1 FFN3

'2 mW10.8N/N 0.938

1.15 10.8607.5F2/fF3/f76461.01/20500040，S390，有側(cè)移，計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)μx=μy=2.03，長(zhǎng)細(xì)比λx=λy=29.48， 圖5.3-9圓柱截面及特性（a）V41-03版鋼規(guī)驗(yàn)算結(jié)果 （b）V42-17版新鋼標(biāo)驗(yàn)算結(jié)果圖5.3-10SATWE-03版鋼規(guī)和17版新鋼標(biāo)驗(yàn)算結(jié)果17版新鋼標(biāo)則按式（8.2.4-3）計(jì)算等效彎矩系數(shù)。最終結(jié)果顯示，圓柱按照17版圓柱，x軸b類，y軸b類，長(zhǎng)細(xì)比λx=λy=29.48，因此φx=φy=0.938；閉口構(gòu)件，η=0.7；γx=1.0，γ圓截面，φbx=φ 3.142206106xNEx1.12 1.1 x 2 3.142206106yNEy1.12 1.1 ymx 0.650.35M2x0.650.35391.5my

M

0.650.35My20.650.35283.5

526.5 FN mx W10.8N/N x

tyM 0.938

1.0 10.8675

0.70.462526.51.00.F2/f95463.35/205000FNtxMx

myM y

10.8N/N 0.70.414580.5

0.938

1.15 10.8675圓柱，x軸b類，y軸b類，長(zhǎng)細(xì)比λx=λy=29.48，因此φ=0.938；徑厚比40<90，γm=1.15；2NE

3.142206106 10.35 M2MxM

391.51 10.35 M2

580.5

yM M

283.51 xy0.95500.9587MmaxM2M2，M2M2

526.5

max580.52526.52，391.52283.52 2 3.142206106 1.1 FFN ' mW10.8N/N 0.938

1.15 10.8675F2/fF3/f81940.29/20500040，S390，無(wú)側(cè)移，計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)μx=μy=0.73，長(zhǎng)細(xì)比λx=λy=10.61， 圖5.3-11圓柱截面及特性 （a）V41-03版鋼規(guī)驗(yàn)算結(jié)果 （b）V42-17版新鋼標(biāo)驗(yàn)算結(jié)果圖5.3-12SATWE-03版鋼規(guī)和17版新鋼標(biāo)驗(yàn)算結(jié)果17版新鋼標(biāo)則按式（8.2.4-3）計(jì)算等效彎矩系數(shù)。最終結(jié)果顯示，圓柱按照17版圓柱，x軸b類，y軸b類，長(zhǎng)細(xì)比λx=λy=10.61，因此φx=φy=0.9914； 3.142206106xNEx1.12 x 2 3.142206106yNEy1.12 y 0.650.35M2x0.650.35391.5MM

0.650.35M2x0.650.35391.5MM

0.650.35My20.650.35283.5

526.5 0.650.35My20.650.35283.5

526.5 FN mx W10.8N/N x

tyM 0.9914

0.4141.0 10.8675/

0.70.462526.51.00.F2/f57929.51/205000

myMF3

x W10.8N/N bx 0.9914

0.70.414580.51.00.

0.4621.15 10.8675/圓柱，x軸b類，y軸b類，長(zhǎng)細(xì)比λx=λy=10.61，因此φ=0.9914；徑厚比40<90，γm=1.15；2NE

3.1422061060.04900910.35 M2MxM

1 10.35 M2

580.5

yM M

283.51 xy0.98380.9851MmaxM2M2，M2M2

526.5

max580.52526.52，391.52283.52 2 3.142206106NEx1.12 FFN3

'2 mW10.8N/N

0.96921.15 10.8675/F2/fF3/f84730.70/205000有效截面驗(yàn)工字型截箱型截腹板高厚比計(jì)算有效截面特按式（8.4.2-驗(yàn)算強(qiáng)度、穩(wěn)按式（8.4.2-雙向壓彎做相處 fFNMxNexMyNeyf x yF/f mxMx tyMyNey A W10.8N/N' W x byF/f txMxNex myMy A W W10.8N/N' bx y 效截面也不盡相同，如圖5.4-2所示。 有效截面面積nnAnennAinxcnnnAinycn Ay2

i Ax2

i算例1：焊接H形柱，截面尺寸如下圖所示，H=4m，Q235，f=205N/mm2，翼緣寬厚比9.75，96，有側(cè)移，計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)μx=μy=2.03，長(zhǎng)細(xì)比λx=19.23，λy=89.08，凈截面系數(shù)0.85，組合內(nèi)力設(shè)計(jì)值為：N=-675kN，Mx=472.5kN·m，My=270kN·m。（a）H形柱截面尺寸 （b）H形柱截面特性圖5.4-3焊接H形柱截面及特性 （a）V41-03版鋼規(guī)驗(yàn)算結(jié)果 （b）V42-17版新鋼標(biāo)驗(yàn)算結(jié)果圖5.4-4SATWE-03版鋼規(guī)和17版新鋼標(biāo)驗(yàn)算結(jié)果SATWE-03根據(jù)附錄B.1計(jì)算得φbx=0.84，φby=1.0；N MxMyF1A x

y

0.85 1.050.85 1.20.85 3.142206106xNEx1.12 x 2 3.142206106yNEy1.12 ymxM0.650.35M2M

0.650.35472.5my0.650.35My20.650.35270M FN mx W10.8N/N x

tyM

0.9723

1.05 10.8675

FNtxMx

myM y

10.8N/N

0.523

0.84

1.2 10.8675/maxNM675 max

h0/tw9645251.3241661k

2 2

h/ 11.040.75n,

k110.19 n,p n,p hehe01.324he10.4hehe20.6he相對(duì)xcnnAinyc n

ex488.75500eyAe對(duì)xc軸慣性矩： Ax2

i Ay2

i /511.25 Wely Mx MyNeyF1/f

/

341883.03/205000 mxMx tyMyNey F2/fA W10.8N/N' /f333707.88/205000x x by txMx myMy F3/fA

W10.8N/N /f341551.00/205000 y bx y Ey78.67，有側(cè)移，計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)μx=μy=2.03，長(zhǎng)細(xì)比λx=37.31，λy=46.44，凈截面系數(shù)0.85，組合內(nèi)力設(shè)計(jì)值為：N=-1020kN，Mx=-380kN·m，My=-190kN·m。 圖5.4-7箱形柱截面及特性（a）V41-03版鋼規(guī)驗(yàn)算結(jié)果 （b）V42-17版新鋼標(biāo)驗(yàn)算結(jié)果圖5.4-8SATWE-03版鋼規(guī)和17版新鋼標(biāo)驗(yàn)算結(jié)果λ=71y=4F F

M x

WyW

0.85 1.00.85 1.00.85 3.142206106xNEx1.12 1.1 x 2 3.142206106yNEy1.12 1.1 ymxM0.650.35M2M

0.650.35-380-my 0.650.35My20.650.35-190M - FN mx W10.8N/N x

tyM 0.9088

1.00.01628710.81020/

F2/f53884.92/215000FNtxMx

myM y

10.8N/N

0.8722

1.00.01576910.81020/F3/f51360.718/215000腹板的應(yīng)力分布不均勻系數(shù)α0：NMxMy1020 max Aexcycex559.9417600ey35.25460WelxWely M MyNey F1/f

/

83650.42/215000 mxMx tyMyNeyF2/

A

W10.8N/N'

/f68317.77/215000x x by txMx myMy F3/

A

W10.8N/N /f65484.87/215000 y bx y Ey大于S3級(jí)限值13，腹板高厚比133.75，大于S4級(jí)限值124，需考慮有效截面，凈截面系數(shù) 圖5.4-9工字梁截面及特性圖5.4-

M

35992.721.00.85WelxWely

M

37403.421.00.85F2

M

31792.911.0F2/f31792.91/2150005.4-11 體承載能力。17版新鋼標(biāo)較03版規(guī)范對(duì)受壓構(gòu)件有效截面的規(guī)定更詳細(xì)。取有效截面驗(yàn)算強(qiáng)度和穩(wěn)定性，有效截面系數(shù)ρ按照7.3.4條計(jì)算。（a）H形支撐截面尺寸 （b）H形支撐截面特性圖5.4-12 H形支撐截面及特性

NN

0.85

FN x

0.9638FN Ay 0.4962Ay翼緣寬厚比18.25<（10+0.1*93.64）=19.36；hw/tw79.25 hw/tw79.25n, 56.2 110.19110.19 n,p

n,

1.41

長(zhǎng)細(xì)比λ29k0.13tw/hwAe300820.6613865016NF1

0.850.008154F2

x

0.9638

F3

y

0.4962

F3/f461137.71/2150001程序按照17版新鋼標(biāo)的規(guī)定取塑性發(fā)展系數(shù)。相較03版鋼規(guī)，17版新鋼標(biāo)中，受力構(gòu)件的強(qiáng)度驗(yàn)算發(fā)生變化：受按照毛截面屈服和凈截面斷裂雙控。以受拉支撐為例，校核了V42-17版新鋼標(biāo)程序計(jì)算。以焊接H形和圓截面柱為例，對(duì)比并校核了03版鋼規(guī)和V42-17版新鋼標(biāo)程序的彎矩設(shè)計(jì)值減小，而焊接H形截面則一致。相較03版鋼規(guī)，17版新鋼標(biāo)中，對(duì)梁上無(wú)板情況，不再依據(jù)“受壓翼緣的自由長(zhǎng)度l1與于13，對(duì)比并校核了03版鋼規(guī)和V42-17版新鋼標(biāo)程序整體穩(wěn)定驗(yàn)算結(jié)果，表明程序處理相較03版鋼規(guī)，17版新鋼標(biāo)中，新增框架梁下翼緣穩(wěn)定驗(yàn)算。V42-17版新鋼標(biāo)程序?qū)ν瑫r(shí)滿足三個(gè)條件（0.45）的345MPa彎矩系數(shù)βtxH03V42-170317S4級(jí)后，需用有效截面代替實(shí)際截面驗(yàn)算桿件承載力，V42-17慮有效截面并進(jìn)行承載力以焊接H形和箱形柱為例，對(duì)比并校核了03版鋼規(guī)和V42-17版相較03版鋼規(guī)，17版新鋼標(biāo)中，受彎構(gòu)件板件寬厚比大于S4級(jí)時(shí)，需用有效截面驗(yàn)算相較03版鋼規(guī)，17版新鋼標(biāo)中，受壓構(gòu)件板件寬厚比超過規(guī)定限值時(shí)可取有效截面驗(yàn)算H03版鋼規(guī)和V42-17版新鋼標(biāo)程序計(jì)算結(jié)果，后者考慮有效截面后增大。第6章鋼柱計(jì)算長(zhǎng)度鋼柱計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)規(guī)范的相關(guān)修改及程序?qū)崳ǎㄐ落摌?biāo)為支撐結(jié)構(gòu)層側(cè)移剛度，即施加于結(jié)構(gòu)上的水平力與其產(chǎn)生的層間位移角的比值。iV4.2版本SATWE依據(jù)新鋼標(biāo)中規(guī)定的強(qiáng)支撐判斷原則，對(duì)于有支撐框架按照功能如下圖，在參數(shù)定義—設(shè)計(jì)信息1中勾選“自動(dòng)考慮有無(wú)側(cè)移”。圖6.1-1“自動(dòng)考慮有6.1-2（，其中為按照有側(cè)移框架計(jì)算長(zhǎng)度得到的受壓穩(wěn)定系6.1-36.1-支撐 支撐=--- 柱=138.2-6.1-=支撐/=支撐/ X6.1-5實(shí)腹鋼梁剛接時(shí)的階形柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)確定方式：即按照8.3.3-2計(jì)算得到，然后8.3.3不應(yīng)小于柱上端與桁架型橫梁剛接計(jì)算得到的.8.23，是按照新鋼標(biāo)上柱計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)的兩倍還多，舊版方式很可6.1-6.1-6STS下圖結(jié)構(gòu)中的下柱和上柱采用450*250*6*10的H形截面柱，下柱高度6米，上柱采用高3450*250*6*10H9.04按照規(guī)范8.3.2條6.1-7所6.1- ） ） 6.1-參 6.1-增大，在截面由HW400*400變?yōu)镠W400*408時(shí)，其腹板厚度和翼緣長(zhǎng)度均變大了，為什么回轉(zhuǎn) 相較于柱上、下端并與之剛接的橫梁線剛度之和與柱線剛度之和的比值K1、K2,通過規(guī)范附都與K1、K2呈反比關(guān)系，而在不改變梁截面的情況下，增大柱截面而不改變梁截面的情況下會(huì)使K1、K2這兩個(gè)參數(shù)變?。ㄗ畹讓又鵎2不變，進(jìn)而柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)始終是呈增大的趨6.1-K1K1K2都增大的方式減小柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)，進(jìn)而減其長(zhǎng)細(xì)比限值有所降低?？挂?guī)8.1.3注2：多、鋼結(jié)構(gòu)房屋，當(dāng)構(gòu)件的承載力滿足2倍地剛度就與參數(shù)K1,K2的確定沒有影響了，K1,K2不變，計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)自然不會(huì)發(fā)生變化。小第7結(jié)構(gòu)抗震性能化新鋼標(biāo)性能設(shè)計(jì)基本思計(jì)規(guī)范》GB50011GB50191性能設(shè)計(jì)的關(guān)鍵7.2-17.2-27.2-37.2-4件性能系數(shù)最小值，宜比規(guī)則結(jié)構(gòu)增加15%~50%。7.2-5應(yīng)符合圖7.2-6規(guī)定的要求執(zhí)行。7.2-6H形和箱形截面柱節(jié)點(diǎn)域受剪正則化寬厚比λns性等級(jí)。對(duì)長(zhǎng)細(xì)比、板件寬厚比限值控制按照?qǐng)D7.2-7執(zhí)行。PKPM軟件進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)性能設(shè)計(jì)的流程及手工校核過多遇下承載力與變形驗(yàn)7.3-27.3-3根據(jù)確定的性能等級(jí)，程序會(huì)自動(dòng)按照新鋼標(biāo)要求，即圖7.2-417.1.5下程序默認(rèn)的阻為2%，按照新鋼標(biāo)17.2.1條第四條所述，對(duì)于彈塑性分析的阻可5%。如果使用彈塑性分析軟件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)中震下。如圖7.3-4所示為SAUSAGE軟件計(jì)算的某框架結(jié)構(gòu)在某條波中震下的能量圖及系數(shù)可以在選擇如圖7.3-5所示的“鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的性能目標(biāo)”菜單下，進(jìn)行單個(gè) 7.3-6照對(duì)應(yīng)的性能等級(jí)確定。βe的取值按照?qǐng)D7.3-8新鋼標(biāo)要求執(zhí)行。調(diào)整系數(shù)均按照1.1ηy確定。1.1ηy。對(duì)框架結(jié)7.3-10圖7.3-11標(biāo)17.3.4確定對(duì)應(yīng)的板件寬厚比等級(jí)，并在SATWE軟件中選擇“梁、柱及支撐構(gòu)件的寬厚比7.3-12所示。圖結(jié)果。軟件輸出的結(jié)果分別如圖7.3-15、圖7.3-16、圖7.3-177.3-147.3-157.3-167.3-17穩(wěn)定承載力及相關(guān)構(gòu)造寬厚比、高厚比及長(zhǎng)細(xì)比的結(jié)果及限值。柱構(gòu)件詳細(xì)包絡(luò)信息如圖7.3-187.3-19通過上述小震與中震的包絡(luò)可以看到，SATWE程序已經(jīng)完全按照新鋼標(biāo)對(duì)性能設(shè)計(jì)的要鋼標(biāo)17.2.3條進(jìn)行驗(yàn)算。其中Ωi為鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的性能系數(shù)，注意：不是最小的性能系數(shù)，該系數(shù)需要考慮βe，Ωi=βe*Ωmin。7.3-2133該梁構(gòu)件在中震下X正向正偏心調(diào)整前與調(diào)整后的彎矩分別如下圖7.3-28及圖下的效應(yīng)最大，計(jì)算出的性能系數(shù)最不利，因此，取X向正偏心的內(nèi)力結(jié)果。圖7.3- 而該參數(shù)的取值與板件寬厚比等級(jí)是有關(guān)系的，如新鋼標(biāo)表17.2.2-2所示。7.3-31柱滿足構(gòu)件延性等級(jí)為V（4（5）過計(jì)算結(jié)果可以看到強(qiáng)柱弱梁的驗(yàn)算結(jié)果Px，Py。Np/Ac于箱型截面柱的塑性發(fā)展系數(shù)兩個(gè)方向均為γx=γy=1.05。Np/Ac）=1.6341*1.05*（345000-Np/Ac）=1.6341*1.05*（345000-查表的基礎(chǔ)上還需要放大1.1倍。γy=1.2。按照梁的受彎承載力計(jì)算計(jì)算兩個(gè)方向的梁的受彎承載力如下Xηy*ΣWebfyb=1.1*1.1*2*345*1.05*1.0807=947.4kNYηy*ΣWebfyb=1.1*1.1*345*1.05*1.0807=473.7kN計(jì)算，如規(guī)范17.2.4-1計(jì)算，并按照?qǐng)D7.3-36的限值進(jìn)行驗(yàn)算，判斷是否滿足規(guī)范求，如圖7.3-36所示。梁構(gòu)件對(duì)應(yīng)的寬厚比等級(jí)為S2，輸出的抗剪，受壓計(jì)算結(jié)果信息如圖7.3-37所示。按照鋼標(biāo)計(jì)算Nmax按照鋼標(biāo)校核中震下Ne2<Nmxa按照鋼標(biāo)計(jì)算Vmax梁右端VGb=1.0D+0.5L=1.0*42.5+0.5*20.32=52.66kN；梁另一邊右端Vp為：Vp右=52.66+（419+419）/6=52.66+139.66=192.32kN；Q345，7.3-41按照新鋼標(biāo)計(jì)算該梁的γ，φ1則L=6/2=3m，按照正則化長(zhǎng)細(xì)比的計(jì)算可以得到：γ=200*SQRT（200*12/8*(400-φ 計(jì)算正則化長(zhǎng)細(xì)比λnb7.3-43λnbσ ]*206000=1705λnb=SQRT（fy/σcr）=SQRT(345/1705)=0.4490.45，手工校核結(jié)果與由于該梁的延性等級(jí)為IV級(jí)，如所示，因此按照?qǐng)D7.3-40的要求，其正則化長(zhǎng)細(xì)比限值為0.55，軟件輸出的結(jié)果與規(guī)范要求結(jié)果一致。 1.35，綜合考慮最小的性能系圖131.0D+0.5L+1.0EXP，則對(duì)應(yīng)的組合軸力值為：131.0D+0.5L+1.0EXP，但是彎矩組合要區(qū)分柱底和柱頂，則有：MX=1.0*16.81+0.5*8.09+1.0*65.37=86.225kN.m；MX底=1.0*8.74+0.5*4.2+1.0*129.29=140.13kN.m；MY頂=1.0*1.85+0.5*0.9+1.0*237.58=239.88kN.m；處考慮柱雙向壓彎σ=N/An+Mx/γxWnx+My/γyWyx進(jìn)行計(jì)算。柱頂σ柱底σN=1145.445kN，MX=140.13kN.m，My=378.84kN.m，對(duì)應(yīng)的最大應(yīng)力為柱底應(yīng)力429.98N/mm2，手工校核的組合及應(yīng)力結(jié)果與軟件輸出結(jié)果一致。SATWE，Xλx=48.35，Y料，對(duì)應(yīng)考慮材料修正的長(zhǎng)細(xì)比兩個(gè)