V. AASHTO 第17版 ASD - 设计框架
以下比较了使用 STAAD.Pro 执行的设计解决方案与手算结果。
References
按照 AASHTO 公路桥梁标准规范 第17版（2002）的允许应力钢结构设计进行逐步手算。
Details
确定结构中构件的允许应力（AASHTO 规范）。同时，基于分析结果对这些构件进行规范检验。
构件 1, 2 = W12X26, 构件 3, 4 = W14X43
构件 5, 6, 7 = W16X36, 构件 8= L40404,
构件 9 = L50506
框架承受以下荷载工况：
- 沿梁的均匀重力荷载，w = 2 kips/ft（恒载 + 活载）
- 侧向风荷载，F = 15 kips
- 荷载1的75%和荷载2的75%的组合
Calculations
解决方案
此处仅检验 AASHTO 钢结构设计要素。这些手算验证中不包含结构分析计算。
尽管程序根据 AASHTO 规范检查剪切，但这些计算未在此处反映。仅提供控制应力比。
由于所有构件均为 36 级钢，以下临界长细比参数适用于每个构件：
构件 1
尺寸 W 12X26, L = 10 ft., a = 7.65 in2, Sz = 33.39 in3
通过观察，荷载工况 1 将起控制作用
- Fx = 25.0 kip （压缩）
- Mz= 56.5 k-ft
根据表 10.32.1A 计算允许应力。
弯曲次轴
允许次轴弯曲应力：
弯曲主轴
其中：
- M1 = 0, 所以 Cb = 1.75
- Szc = 相对于受压翼缘的截面模量 =204/(0.5 · 12.22) = 33.38789 in3
其大于 0.55 · FY = 19.8 ksi，因此 FCZ = 19.8 ksi
轴向压缩
临界 (kL/r) = 1.0 · 120/1.5038 = 79.7978
由于 (kL/r) < Cc ，允许轴向压缩应力由下式给出：
实际应力
实际轴向应力， fa= 25/7.65 = 3.26 ksi
临界弯矩发生在梁的端节点。因此我们使用 AASHTO 第10-36节中的公式10.42计算设计比率。
实际弯曲应力 = fbz = 56.5 · 12/33.4 = 1.692 · 12 = 20.3 ksi
根据表 10-36A， Cmz = 0.85
公式 10-42
对于端截面，使用公式 10.43：
临界应力比因此为 1.217。STAAD 计算值为 1.218
Results
| 构件编号 | STAAD.Pro 结果 | 手算结果 | 差异 | 注释 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 1.216 | 1.217 | 无 | |
| 2 | 1.091 | 1.092 | 无 | |
| 3 | 1.207 | 1.203 | 无 | |
| 4 | 1.130 | 1.126 | 无 | |
| 5 | 0.691 | 0.689 | 无 | |
| 6 | 1.052 | 0.732 | 43.7% 1 | 当抑制长细比检查时，比率为 0.734，导致差异可忽略。 |
| 7 | 0.812 | 0.808 | <1% | |
| 8 | 1.114 | 1.091 | 2.1% | |
| 9 | 0.920 | 0.927 | <1% |
Input
文件 C:\Users\Public\Public Documents\STAAD.Pro 2026\Samples \Verification Models\09 Steel Design\US\AASHTO\AASHTO 17th Ed ASD - Design Frame.STD 通常随程序安装。
STAAD
STAAD PLANE VERIFICATION PROBLEM FOR AASHTO CODE
START JOB INFORMATION
ENGINEER DATE 22-Sep-18
END JOB INFORMATION
*
* THIS DESIGN EXAMPLE IS VERIFIED BY HAND CALCULATION
* FOLLOWING AASHTO ASD 97 CODE.
*
UNIT FEET KIP
JOINT COORDINATES
1 0 0 0; 2 25 0 0; 3 0 10 0; 4 25 11 0; 5 0 15 0; 6 25 15 0; 7 5 15 0;
8 21 15 0;
MEMBER INCIDENCES
1 1 3; 2 3 5; 3 2 4; 4 4 6; 5 5 7; 6 7 8; 7 8 6; 8 3 7; 9 4 8;
MEMBER PROPERTY AMERICAN
1 2 TABLE ST W12X26
3 4 TABLE ST W14X43
5 TO 7 TABLE ST W16X36
8 TABLE ST L40404
9 TABLE ST L50506
MEMBER TRUSS
8 9
DEFINE MATERIAL START
ISOTROPIC MATERIAL1
E 4.176e+06
POISSON 0.3
END DEFINE MATERIAL
CONSTANTS
MATERIAL MATERIAL1 ALL
SUPPORTS
1 2 PINNED
LOAD 1 DL + LL
MEMBER LOAD
5 TO 7 UNI Y -2
LOAD 2 WIND FROM LEFT
JOINT LOAD
5 FX 15
LOAD COMBINATION 3
1 0.75 2 0.75
PERFORM ANALYSIS
LOAD LIST 1 3
PRINT MEMBER FORCES
PARAMETER 1
CODE AASHTO
TRACK 0 ALL
CHECK CODE ALL
FINISH
Output
STAAD.Pro CODE CHECKING - ( AASHTO - ASD) v1.0
***********************
ALL UNITS ARE - KIP FEET (UNLESS OTHERWISE Noted)
MEMBER TABLE RESULT/ CRITICAL COND/ RATIO/ LOADING/
FX MY MZ LOCATION
=======================================================================
* 1 ST W12X26 (AISC SECTIONS)
FAIL AASHTO 10-43 1.216 1
25.00 C -0.00 56.50 10.00
* 2 ST W12X26 (AISC SECTIONS)
FAIL AASHTO 10-43 1.091 1
8.72 C 0.00 56.50 0.00
* 3 ST W14X43 (AISC SECTIONS)
FAIL AASHTO 10-43 1.207 3
25.50 C -0.00 -112.20 11.00
* 4 ST W14X43 (AISC SECTIONS)
FAIL AASHTO 10-43 1.130 3
8.83 T 0.00 -112.20 0.00
5 ST W16X36 (AISC SECTIONS)
PASS AASHTO 10-43 0.691 3
14.02 C -0.00 -57.00 5.00
* 6 ST W16X36 (AISC SECTIONS)
FAIL KL/R ratio 1.052 1
5.65 C 0.00 -15.25 0.00
7 ST W16X36 (AISC SECTIONS)
PASS AASHTO 10-43 0.812 3
24.13 T 0.00 63.00 0.00
* 8 ST L40404 (AISC SECTIONS)
FAIL AASHTO 10-42 1.114 1
23.03 C 0.00 0.00 0.00
**WARNING: For Memb # 8 SECTIONS WHICH ARE NOT I-SHAPED
CANNOT BE DESIGNED FOR BENDING. AS PER THE AASHTO
CODE 17th EDITION. PLEASE USE THE AISC 9th EDITION
CODE FOR DESIGNING THE SECTION.
9 ST L50506 (AISC SECTIONS)
PASS AASHTO 10-42 0.920 3
48.55 C 0.00 0.00 0.00
**WARNING: For Memb # 9 SECTIONS WHICH ARE NOT I-SHAPED
CANNOT BE DESIGNED FOR BENDING. AS PER THE AASHTO
CODE 17th EDITION. PLEASE USE THE AISC 9th EDITION
CODE FOR DESIGNING THE SECTION.