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欧洲规范:建筑钢结构设计应用与实例.pdf简介:
欧洲规范在建筑钢结构设计中起着关键作用,确保了结构的安全性、耐久性和环保性。以下是一些主要的欧洲规范及其应用:
1. Eurocode 1: 结构设计基础 - 这是欧洲体系中关于结构设计的基本规范,涵盖了钢结构设计的基本原则,如材料性能、结构稳定性、强度、刚度和动力学计算。它适用于所有类型的建筑结构,包括住宅、商业、工业和公共设施。
2. Eurocode 3: 结构钢 - 这个规范规定了钢结构的材料选择、加工、连接和防腐处理。它确保了钢结构的耐腐蚀性和使用寿命。
3. Eurocode 5: 地基与基础 - 在钢结构设计中,地基和基础的稳定性至关重要。Eurocode 5提供了计算和设计地基承载力和基础结构的方法,这对钢结构的总体性能有很大影响。
4. Eurocode 8: 动力学 - 它规范了钢结构在风、地震等自然力作用下的动力性能计算,确保结构在极端条件下的安全性。
实例应用: 例如,欧洲的高层建筑,如巴黎的卢浮宫金字塔、伦敦的碎片大厦,都遵循了这些规范。设计师需要根据Eurocode来计算结构的承载能力,选择合适的钢材和连接方式,考虑地震、风荷载等影响,并设计出稳定且经济的结构方案。
在实际设计中,工程师需要将这些规范与建筑的特定需求(如功能、美学、成本、环境影响等)结合起来,以创造出既安全又高效的钢结构建筑。同时,欧洲还会定期更新这些规范,以反映最新的科技进步和科学研究。
欧洲规范:建筑钢结构设计应用与实例.pdf部分内容预览:
(1.12) (1. 13)
We=qp(ze)cpe W; =q(z;)Cpi
1.9表面D风压分布图
DB32∕T 2720-2014 公共建筑集中空调通风系统卫生规范图1.10表面D风压分布图(0=90°)
11风向9=0°时的受压
图1.12风向0=90°时的受压区
欧洲规范:建筑钢结构设计应用与实例
根据第7.2.2(3)款,迎风面和背风面风压间的相关性可通过将得到的力乘以系数力 考虑,系数f取决于每种情况的h/d。因此,按h/d>5时的f=1.0和h/d<1时的f= 0.85线性插值,由此得到系数f:9=0°时f=0.84;9=90°时f=0.87。 内部压力系数cpi取决于建筑围护结构开口的大小和分布。对于没有主导面、不能确 定开口数的建筑物,C取更复杂的十0.2和一0.3。 考虑表1.8的外部压力系数,根据建筑物每个面的最不利情况,图1.13(a)和(6) 分别给出了=0°和=90°时外部和内部压力系数
注(*):表面D和E的风压值通过乘以外部系数得到,其中?=0°时f=0.84,9=90°时f=0.87 (a)=0°;(6)=90° 图1.13外部和内部压力系数
(4)峰值风压qp()计算
qp(z)=[1+7I,(z)(z)=c(z)qb
式中,cr()为粗糙系数,c。(z)为地貌系数,除第4.3.3条另有规定外,c。()取为 1.0,Ub为基本风速。 粗糙系数(第4.3.2条)按下式计算:
c(z)=kln(≤) 式中20,Ⅱ=0.05m。 基本风速U由下式计算(第4.2节): kr=0. 19(20 20.1 UpCdirCseasonUb.0 由式(1. 15)得 Um(z=33)=1.23×1.00×30=36.9m/s 对于zmin 对于 zmin 由式(1.15)得: 式中,kl为端流系数。 1.23 n(z=33)=1.23×1.00×30=36.9m/s ki 之之ma I=I(min)min 欧洲规范:建筑钢结构设计应用与实例 对于 2min<=21<2max : 对于 2min<=21 对于=33m和=21m,最终由式(1.14)得到: qp(z=33)=[1+7X0. 15]× X1.25X36.92=1744.56N/m²=1.74kN/m2 qp(z=21)=[1+7X0. 17]X (7)计算外部和内部压力 外部和内部压力由式(1.12)和式(1.13)计算,并列于表1.9。值得注意的是,在 式(1.10)中外部压力已乘以结构系数cscd。图1.14和图1.15分别为θ=0°和=90°时 压力的结果 5.基础作用归纳 本设计实例结构上的作用汇总于表1.10 图1.149=0°时作用于墙的风压(kN/m²) 图1.15=90°时作用于墙上风压(kN/m²) 式中,o=1/200;αh为高度h处的折减系数,由αh=2//h,2/3<αh<1.0确定;h 为结构高度(m);αm为一排柱中柱数的折减系数,由下式计算: 为一排柱的数目。 因此,对于结构h=33m,αh一0.67。本结构框架柱的数目不同。表1.11列出了每 架的初始缺陷(9) 欧洲规范:建筑钢结构设计应用与实例 框架每层的等效水平荷载由下式计算: 横向框架的等效水平力 规范EN1990的附录A1规定了荷载组合的规则和方法。 根据第A1.2.2条,表1.14列出了作用折减系数亚的建议值 因此,针对承载能力极限状态(ULS)考虑以下荷载组合 (1) 组合1 Ed=1.35LC1+1.5[(LC2+LC3)+0.6LC4 (2) 组合 2 Ed2=1.35LC1+1.5[(LC2+LC3)+0.6LC5] (3)组合3 Ed3=1.00LC1+1.5LC4 (4) 组合4 Ed4=1.00LC1+1.5LC5 (5)组合5 Ed5=1.35LC1+1.5[LC4+0.7(LC2+LC3) 欧洲规范:建筑钢结构设计应用与实例 Ed6=1.35LC1+1.5LLC5+0.7(LC2+LC3) 可能还需考虑承载能力极限状态的其他组合,但对结构不重要, 对于正常使用极限状态,考虑到这是一个可逆极限状态,应考查荷载组合频遇值下的 垂直挠度极限和侧移极限(EN1990附录A1): (1)组合7 Ed7=1.00LC1+0.5(LC2+LC3) (2)组合8 Ed8=1.00LC1+0.2LC4 (3)组合9 Edg=1.00LC1+0.2LC5 (4)组合10 Ed10=1.00LC1+0.2LC4+0.3(LC2+LC3) (5)组合11 Ed11=1.00LC1+0.2LC5+0.3(LC2+LC3) 对于偶然设计状况(如火灾),应考虑其他的荷载组合。结构防火设计需考虑组合12 和14(FranssenandVilaReal,2010),使用主导可变作用的频遇值: (1)组合12 Ed12=LC1+0.5(LC2+LC3) (2)组合13 Ed13=LC1+0.2×LC4+0.3(LC2+LC3) (3)组合14 Ed14=LC1+0.2LC5+0.3(LC2+LC3) 8.荷载布置 Ed6=1.35LC1+1.5[LC5+0.7(LC2+ 对于偶然设计状况(如火灾),应考虑其他的荷载组合。结构防火设计需考虑组合 14(FranssenandVilaReal,2010),使用主导可变作用的频遇值: (1)组合12 图1.16阴影区域结构分析时的荷载布 图1.17次梁上的荷载分布 式中,n为楼层数(>2);亚根据规范EN1990中附录A1(表A1.1)确定。 1.2.3. 4 结构分析 1.结构建模 用于分析的结构模型为一三维模型,如图1.18所示。所有钢构件(柱、支撑元件和 梁)按梁单元定义。结构主方向为2y平面。平面zy中的梁与钢柱为刚性连接。平面z 中的梁两端与柱铰接。支撑体系的单元也采用两端铰接。 尽管钢结构是主要支承结构,但混凝土楼板对结构整体刚度有显著影响。 可使用几种方法建立混凝土楼板模型。如果软件充许同时使用壳单元和梁单元,则楼板 可用壳单元建模。但不管楼板和钢梁的连接是否会产生相互作用,应充分注意组合结构的实 性能;如果没有相互作用,楼板可使用水平支撑体系进行建模,用梁单元和主要柱件连 接。这些单元的截面刚度必须与实际混凝士楼板的刚度等效。本例中使用了这种简化方法。 ①原著为“0.775S”,“S”多余,去掉。 为“0.775S”,“S”多余,去 图1.18三维结构模型 欧洲规范:建筑钢结构设计应用与实例 图1.19组合1的一阶屈曲模态(正视图) 二阶效应通过数值分析进行计算。针对荷载组合1,将一阶和二阶数值分析得到 的两组结果同列于表1.16中,以进行比较,表中弯矩为单元两端的弯矩。 对第四层的梁E1到梁E4进行同样的比较,结果列于表1.17。 表1.16和表1.17表明二阶效应确实可忽略不计。 柱E1计算结果的比较(组合1) ~E4计算结果的比较( 1.3.1.1 截面承载力 欧洲规范:建筑钢结构设计应用与实例 力,保守的做法是采用下面的屈服准则进行弹性校核「第6.2.1(5)款7: 式中,6r,Ed为局部纵向应力的设计值,,Ed为局部横向应力的设计值,Ea为局部切应力 的设计值,所有值均为所考虑点处的值。 另一种适用于所有类型截面的保守方法(虽然没有前面的保守)是每个应力结果的利 用率线性叠加。对于承受Ned、My,Ed和M,Ed共同作用的1类、2类或3类截面,这种方 法可采用下面的准则[第6.2.1(7)款]: My.Rd Mz,Rd 式中,NRd、My,Rd和Mz,Rd均为相应的承载力。 上述两种方法总体上是保守的。因此仅在承载力NRd、MRd、VRd的相互作用不能处 理时才使用上述公式。 应使用公称尺寸确定总截面的性质。紧固件开孔处无须减去孔的面积,但应考虑较大 的开口。 由于受拉区存在孔和其他开口(如 受拉构件的螺栓连接处),有必要确定截 面的净面积。一般来说,净面积为总面 积扣除所有孔和其他开口后的面积「第 6.2.2.2(1)项。为计算净截面性能, 扣除的单个紧固件孔应是其轴线所在平 面上孔的总截面面积(图1.20)。对于埋 头螺孔,在埋头部分做适当的考虑「第 6.2.2.2(2)项。 进行设计。根据图1.21和下面的迭代方 法求解有效面积:将腹板的受压部分用两 部分代替,一部分为相邻受压翼缘、长为 20etw的部分,另一部分为大小相同、与 有效截面塑性中性轴相邻的部分。因为中 性轴定义为该有效截面的中性轴,需迭代 计算确定(图1.21)。 JTT1021-2016 交通运输信息系统 基于XML的数据交换通用规则1.3.1.2构件承载力 根据第6.3节和第6.4节,除验证截 面的承载力外,还要确定易于失稳的构 图1.212类腹板的有效部分 一受压;2一受拉;3塑性中性轴;4—忽略部分 应,特别是细长腹板的截面, 对于处在纯压状态下的构件,应考虑的屈曲模态为:①弯曲屈曲,②扭转屈曲,③弯 扭屈曲。受弯矩作用的构件必须验算抵抗侧向扭转届曲的能力。在压力和弯矩组合作用下 的构件,必须验算上述所有的屈曲模态 1.3.2受拉构件设讯 1.3. 2.1规范要求 DB35/T 1826-2019标准下载受拉构件通常用于桁架结构或支撑元件中(图1.22)。简单或组合的轧制截面常用于 桁架、格构梁和支撑构件。在桥梁或大跨度屋盖中可使用拉索、板或杆。 图1.22有受拉构件的结构