D4.B.6.2 受轴向力作用的构件

轴向拉力

控制受拉构件承载力的准则基于两个极限状态。毛截面屈服极限状态旨在防止构件过度伸长。第二个极限状态涉及最小有效净面积截面的断裂。净截面面积可由用户通过参数 NSF 指定（见表 3B.1）。STAAD 根据 CAN/CSA-S16-01 第 13.2 条基于这两个极限状态计算构件的受拉承载力。参数 FYLD、FU 和 NSF 适用于这些计算。

轴向压力

柱的抗压承载力根据规范第 13.3 条确定。规范本节中给出的方程假设抗压承载力是毛截面抗压强度（毛截面面积乘以屈服强度）以及长细比因子（KL/r 比值）的函数。抗压承载力计算的有效长度可通过参数 KT、KY、KZ、LT、LY 和 LZ 提供（见表 3B.1）。轴向压力承载力计算的一些方面包括：

  1. 对于未受任何弯曲的框架构件和桁架构件，一般柱弯曲屈曲的轴向压力承载力根据第 13.3.1 条使用局部 Y-Y 和 Z-Z 轴的长细比计算。参数 KY、LY、KZ 和 LZ 适用于此。

  2. 对于单角钢，即未受任何弯曲的框架构件或桁架构件，一般柱弯曲屈曲和薄肢局部屈曲的轴向压力承载力使用 AISC - LRFD 规范，第二版，1994 的规则计算。原因是加拿大规范没有提供计算此值的明确指南。参数 KY、LY、KZ 和 LZ 适用于此。

  3. 轴向压力承载力还通过考虑弯曲扭转屈曲计算。为此使用 CAN/CSA-S16-01 附录 D 第 1-109 页的规则。参数 KT 和 LT 可用于提供弯曲扭转屈曲的有效长度因子和有效长度值。弯曲扭转屈曲承载力针对单槽钢、单角钢、T 型钢和双角钢计算。

  4. 第 13.3.1 条中的变量“n”对于 WWF 截面假定为 2.24，对于所有其他截面假定为 1.34。

  5. 在计算承受轴向压力 + 弯曲的截面的一般柱弯曲屈曲承载力时，应用 13.8.1(a)、13.8.1(b) 和 13.8.1(c) 的特殊规定。例如，对于 13.8.1(a)，Lambda = 0；对于 13.8.1(b)，K=1 等。）

对于承受轴向压力的第 4 类构件，折减抗压承载力应通过以下任一方程确定。

  1. Cr= φAe Fy (1+λ2n )-1⁄n
    n
    =
    1.34
    λ
    =
    √(Fy/Fe )
    Fe
    =
    (π2 E)/(KL/r)2

    Ae 使用满足表 1 中指定的最大宽厚比的折减单元宽度计算。

    用于计算有效面积 Ae 的有效宽度，对于不同截面形状如下。

    • 对于 I 形截面、T 形截面和槽形截面的翼缘以及角形截面的肢

      be= 200t/√(Fy )

    • 对于 T 形截面的腹板

      be= 340t/√(Fy )

    • 对于矩形 HSS 或管形截面的翼缘

      be= 670t/√((Fy )

    • 对于圆形 HSS 或管形截面

      D= 23000t/(Fy
  2. Cr= φAFye (1+λye 2n )-1⁄n
    n
    =
    1.34
    λye
    =
    √(Fye/F_e )
    Fe
    =
    (π2 E)/(KL/r)2

    使用有效屈服应力 Fye 确定，该应力根据满足表 1 中限值的最大宽厚比（或直径厚比）计算。

    以下是不同形状截面的有效屈服应力表达式。

    • 对于 I 形截面、T 形截面、槽形截面和角形截面

      Fye= 40000/(b/t)2

    • 对于矩形 HSS 截面

      Fye= 448900/(b/t)2

    • 对于圆形 HSS 截面

      Fye= 23000/(D/t)