中歐鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范對比研究.pdf

1、規(guī)范是工程設計的核心，系統(tǒng)地研究掌握國際標準，是企業(yè)邁出國門、跨向海外市場的起點，也是加強國際競爭力的關(guān)鍵，同時，修訂與完善國內(nèi)現(xiàn)行規(guī)范，必需借鑒與吸收國外標準的先進經(jīng)驗。
　　歐洲規(guī)范由歐洲標準化委員會編制，應用于歐洲土木工程領(lǐng)域。歐洲規(guī)范由歐盟各成員國的經(jīng)驗與研究集結(jié)而成，代表了結(jié)構(gòu)設計的世界級水準。本文通過研究中歐鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范中材料、設計原則、設計理論、設計方法、設計參數(shù)等內(nèi)容，分析其異同點，以期對我國工程技術(shù)人員的對外交

2、流和工作有所裨益。本文主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)全面解譯歐洲結(jié)構(gòu)設計規(guī)范，系統(tǒng)研究歐洲結(jié)構(gòu)設計規(guī)范體系，厘清各單行規(guī)范間的引用關(guān)系。
　　(2)中歐鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范都是采用以概率極限理論為基礎的極限狀態(tài)設計理論和多分項系數(shù)設計方法。歐洲鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范以半概率極限法為主體，而我國鋼結(jié)構(gòu)設計方法因規(guī)范所屬行業(yè)不同有所差異，如《鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》(TB10002.2-2005)中仍大量存在安全系數(shù)法，而《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》(

3、GB50017-2003)中全概率極限法、半概率極限法與安全系數(shù)法并存。中歐規(guī)范都將結(jié)構(gòu)根據(jù)破壞后果嚴重程度分為三個安全等級，所不同的是歐洲規(guī)范同時還給出可靠性等級的概念，并且明確可靠性等級與結(jié)構(gòu)重要性等級不是同一概念，只有當兩者相關(guān)聯(lián)時，才具有同等的含義。
　　(3)以鋼結(jié)構(gòu)材料本構(gòu)關(guān)系為基礎，比較中歐規(guī)范鋼材應力-應變曲線、鋼材分類和材料特性要求的異同。歐洲規(guī)范考慮材料的應變硬化和拉伸屈服后的變形，規(guī)定了5條不同的本構(gòu)關(guān)系曲線

4、；連接強度歐洲規(guī)范比中國規(guī)范對應級別的高；其他材料特性的要求中國規(guī)范規(guī)定更加細致，更符合我國生產(chǎn)實際，如在鋼材延性要求上考慮了材料應變，厚度特性專門規(guī)定了含硫限值。隨著我國鋼材冶煉水平提高，歐洲規(guī)范具有較強的參考性。
　　(4)結(jié)構(gòu)分析主要從結(jié)構(gòu)建模和結(jié)構(gòu)二階效應計算方面進行了比較。中國規(guī)范基于結(jié)構(gòu)彈性分析理論設計，歐洲規(guī)范則可使用彈塑性分析、塑性分析理論進行設計；通過分析公式和算例發(fā)現(xiàn)，同一框架是否考慮二階效應，中歐規(guī)范的判斷標

5、準基本相同，且都采用放大側(cè)端彎矩的簡化二階效應設計方法，但歐洲規(guī)范除了考慮結(jié)構(gòu)的P-Δ效應，還考慮了P-δ效應，中國規(guī)范僅考慮結(jié)構(gòu)的P-Δ效應，框架柱端部彎矩歐洲規(guī)范比中國規(guī)范大5％~10%。
　　(5)抗震設計方法，歐洲規(guī)范采用二水準設計，而中國規(guī)范則使用三水準設計，歐洲規(guī)范的“破壞極限要求”和“不倒塌要求”，相當于中國規(guī)范的“小震不壞”和“中震可修”，中國規(guī)范還規(guī)定了“大震不倒”設防水準；反應譜都分為四個階段且形狀相似；地震作

6、用計算都采用底部剪力法和振型分解反應譜法，中國規(guī)范還規(guī)定時程分析法，考慮了扭轉(zhuǎn)對結(jié)構(gòu)的影響。底部剪力法中國規(guī)范采用頂點附加集中地震力計算，并對多質(zhì)點結(jié)構(gòu)引入折減系數(shù)，歐洲規(guī)范均未考慮，算例表明，中國規(guī)范的地震作用和層間剪力值更大。
　　(6)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，中歐規(guī)范都基于壓桿穩(wěn)定理論和薄板穩(wěn)定理論進行設計。歐洲規(guī)范考慮組成截面受壓板件的邊界約束條件、寬厚比、鋼材的屈服強度及應力分布將鋼構(gòu)件截面分為5類；中歐規(guī)范都根據(jù)試驗數(shù)據(jù)和數(shù)學推

7、導，并考慮構(gòu)件幾何缺陷和殘余應力，規(guī)定了多條穩(wěn)定性系數(shù)曲線。整體穩(wěn)定性：受壓構(gòu)件計算，歐洲規(guī)范對彈性、塑性狀態(tài)分別設計，并對第4類截面使用有效截面面積計算，但計算結(jié)果與中國規(guī)范差異不大；壓彎構(gòu)件計算，中歐規(guī)范都分為平面內(nèi)和平面外分別設計，但對彎矩折減方式不同，計算結(jié)果中國規(guī)范更保守；受彎構(gòu)件計算，由于截面模量和鋼材的抗壓強度設計值的不同，歐洲規(guī)范整體穩(wěn)定系數(shù)普遍小于中國規(guī)范，算例表明，橫向荷載作用下，歐洲規(guī)范軋制截面的整體穩(wěn)定承載力比中

8、國規(guī)范大2%～7%，焊接截面比中國規(guī)范小24%～32%。局部穩(wěn)定性：翼緣寬厚比限值規(guī)定中國規(guī)范未考慮應力分布，腹板高厚比限值中國規(guī)范考慮最大、最小應力的差值，而歐洲規(guī)范考慮應力分布；算例表明，相同的構(gòu)件，歐洲規(guī)范軸壓構(gòu)件構(gòu)件翼緣寬厚比限值小于我國規(guī)范，受彎和受壓構(gòu)件，隨著端部受壓區(qū)和受拉區(qū)增大，歐洲規(guī)范的翼緣寬厚比限值先大于、后小于我國規(guī)范。
　　(7)對連接件的分類、設計抗力計算理論、計算方法、連接的破壞機理等方面進行探討。螺栓