D3.A.5 构件承载力
D3.A.5.1 轴向拉力
对于承受轴向拉力的构件,拉力荷载不得超过构件的抗拉承载力。构件的抗拉承载力基于有效面积计算,如规范第4.6节所述。STAAD根据此程序计算给定构件的抗拉承载力,基于用户提供的净截面系数(NSF - 默认值为1.0,但可通过更改输入值来修改 - 参见D3.A.6 设计参数),并相应进行构件选择或规范检验。BS5950对受拉构件没有长细比限制。
D3.A.5.2 压力
受压构件必须设计成使构件的抗压承载力大于轴向压力荷载。抗压承载力根据抗压强度确定,抗压强度是毛截面的长细比、适当的设计强度和相关的柱特性的函数。柱特性考虑了残余轧制和焊接应力对柱行为的显著影响。基于广泛研究收集的数据,已确定如残余应力低的方管以及通用梁和柱等截面具有中等性能。已发现,I形截面在约束绕平行于翼缘的轴失效时对缺陷较不敏感。这些研究观察通过使用四条柱曲线以及选择表格来指示特定情况下使用哪条曲线,被纳入BS5950。特定截面的抗压强度在STAAD中根据BS5950附录C中概述的程序计算,其中抗压强度被视为相应的Robertson常数(代表柱曲线)、对应的Perry因子、构件的极限长细比和适当的设计强度的函数。
与BS5950:1990不同,通常不再要求检查受压构件的长细比限制,但可以通过指定MAIN参数来包含此选项。注意,根据条款4.7.9,对作为缀条柱检查的双角钢仍应用长细比限制50。
D3.A.5.3 承受弯矩的轴向受力构件
对于承受弯矩的轴向受力构件,必须计算构件关于两个主轴的弯矩承载力,并考虑所有轴向力。如果截面是塑性或紧凑的,塑性弯矩承载力将构成基本弯矩承载力,但受弹性限制。此弹性限制的目的是防止在使用荷载下出现塑性。对于半紧凑或细长截面,使用弹性弯矩。对于承受高剪力荷载的塑性或紧凑截面,必须减小塑性模量以适应剪力荷载。STAAD对BS5950的实现包含了第4.2.5和4.2.6节中概述的程序,以计算截面的适当弯矩承载力。
对于承受轴向拉力和弯矩的构件,基于有效抗拉承载力应用第4.8.2节中概述的相互作用公式。
对于承受轴向压力和弯矩的构件,必须满足两个主要相互作用公式 – 截面承载力检查(4.8.3.2)和构件屈曲抗力检查(4.8.3.3)。BS5950:2000概述了构件屈曲抗力检查的三种方法 – 简化方法(4.8.3.3.1)、更精确方法(4.8.3.3.2)和附录I1用于粗短构件。如规范所述,在主要轴和次要轴弯矩均不接近零的情况下,更精确方法可能比简化方法更保守。然而,发现情况并非总是如此,因此STAAD执行两种检查,比较结果以使用更合适的标准。
此外,等效弯矩系数mx、my和myx可以由用户指定或由程序计算。
在没有拉压轴向力的情况下承受双轴弯矩的构件,使用上述适当方法进行检查,所有轴向力设为零。STAAD还执行仅压力检查,对于紧凑/塑性截面,这可能更关键。如果如此,尽管存在弯矩,报告的关键条件将是压力。
D3.A.5.4 剪力
如果截面的抗剪承载力大于构件上的剪力荷载,则认为承受剪力的构件是足够的。STAAD使用第4.2.3节(如果适用,还包括第4.4.5节和附录H3)中概述的程序计算抗剪承载力,考虑指定截面的适当剪切面积。
由于BS5950中使用塑性弯矩作为基本弯矩承载力,构件可能经历相对较大的变形。这种效应,加上侧向扭转屈曲,可能导致严重的正常使用极限状态。因此,必须仔细考虑侧向扭转屈曲。
STAAD对BS5950的实现包含了第4.3节中概述的检查侧向扭转屈曲的程序。根据此程序,对于承受主要轴弯矩的构件,截面上的'等效均匀弯矩'必须小于侧向扭转屈曲抗力弯矩。为计算屈曲抗力弯矩,除角钢外,所有截面都实现了附录B.2中概述的程序。在附录B.2中,抗力弯矩作为弹性临界弯矩、Perry系数和极限等效长细比的函数给出,这些在程序中计算;以及等效弯矩系数mLT,它作为荷载配置和荷载性质(稳定、不稳定等)的函数确定。
D3.A.5.6 矩形空心截面 - 附加规定
当塑性轴在翼缘中时,矩形空心截面按照S.C.I.建议处理。在这种情况下,使用以下表达式计算减小的塑性模量:
对于 n ≥ 2t(D-2t)/A
对于 n ≥ 2t(B-2t)/A