中歐鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)比研究.pdf

1、規(guī)范是工程設(shè)計(jì)的核心，系統(tǒng)地研究掌握國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，是企業(yè)邁出國(guó)門(mén)、跨向海外市場(chǎng)的起點(diǎn)，也是加強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵，同時(shí)，修訂與完善國(guó)內(nèi)現(xiàn)行規(guī)范，必需借鑒與吸收國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。
　　歐洲規(guī)范由歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)編制，應(yīng)用于歐洲土木工程領(lǐng)域。歐洲規(guī)范由歐盟各成員國(guó)的經(jīng)驗(yàn)與研究集結(jié)而成，代表了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的世界級(jí)水準(zhǔn)。本文通過(guò)研究中歐鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中材料、設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)參數(shù)等內(nèi)容，分析其異同點(diǎn)，以期對(duì)我國(guó)工程技術(shù)人員的對(duì)外交

2、流和工作有所裨益。本文主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)全面解譯歐洲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，系統(tǒng)研究歐洲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)規(guī)范都是采用以概率極限理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)理論和多分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)方法。歐洲鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范以半概率極限法為主體，而我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(yán)重程度分為三個(gè)安全等級(jí)，所不同的是歐洲規(guī)范同時(shí)還給出可靠性等級(jí)的概念，并且明確可靠性等級(jí)與結(jié)構(gòu)重要性等級(jí)不是同一概念，只有當(dāng)兩者相關(guān)聯(lián)時(shí)，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(chǔ)，比較中歐規(guī)范鋼材應(yīng)力-應(yīng)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(yīng)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(qiáng)度歐洲規(guī)范比中國(guó)規(guī)范對(duì)應(yīng)級(jí)別的高；其他材料特性的要求中國(guó)規(guī)范規(guī)定更加細(xì)致，更符合我國(guó)生產(chǎn)實(shí)際，如在鋼材延性要求上考慮了材料應(yīng)變，厚度特性專門(mén)規(guī)定了含硫限值。隨著我國(guó)鋼材冶煉水平提高，歐洲規(guī)范具有較強(qiáng)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(yīng)計(jì)算方面進(jìn)行了比較。中國(guó)規(guī)范基于結(jié)構(gòu)彈性分析理論設(shè)計(jì)，歐洲規(guī)范則可使用彈塑性分析、塑性分析理論進(jìn)行設(shè)計(jì)；通過(guò)分析公式和算例發(fā)現(xiàn)，同一框架是否考慮二階效應(yīng)，中歐規(guī)范的判斷標(biāo)

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

6、用計(jì)算都采用底部剪力法和振型分解反應(yīng)譜法，中國(guó)規(guī)范還規(guī)定時(shí)程分析法，考慮了扭轉(zhuǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。底部剪力法中國(guó)規(guī)范采用頂點(diǎn)附加集中地震力計(jì)算，并對(duì)多質(zhì)點(diǎn)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(guó)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(jìn)行設(shè)計(jì)。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(qiáng)度及應(yīng)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(yàn)數(shù)據(jù)和數(shù)學(xué)推

7、導(dǎo)，并考慮構(gòu)件幾何缺陷和殘余應(yīng)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(jì)算，歐洲規(guī)范對(duì)彈性、塑性狀態(tài)分別設(shè)計(jì)，并對(duì)第4類截面使用有效截面面積計(jì)算，但計(jì)算結(jié)果與中國(guó)規(guī)范差異不大；壓彎構(gòu)件計(jì)算，中歐規(guī)范都分為平面內(nèi)和平面外分別設(shè)計(jì)，但對(duì)彎矩折減方式不同，計(jì)算結(jié)果中國(guó)規(guī)范更保守；受彎構(gòu)件計(jì)算，由于截面模量和鋼材的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的不同，歐洲規(guī)范整體穩(wěn)定系數(shù)普遍小于中國(guó)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(guó)規(guī)范大2%～7%，焊接截面比中國(guó)規(guī)范小24%～32%。局部穩(wěn)定性：翼緣寬厚比限值規(guī)定中國(guó)規(guī)范未考慮應(yīng)力分布，腹板高厚比限值中國(guó)規(guī)范考慮最大、最小應(yīng)力的差值，而歐洲規(guī)范考慮應(yīng)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(guó)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(guó)規(guī)范。
　　(7)對(duì)連接件的分類、設(shè)計(jì)抗力計(jì)算理論、計(jì)算方法、連接的破壞機(jī)理等方面進(jìn)行探討。螺栓