《5 : 构件?计算
?
:
5.!1 轴《心受:。拉和轴?心受:。压构件
—
5.1】.1 考虑—到受拉?构件在设《计,时总是验算有—螺孔或齿《槽的部位故》将考虑?孔槽应力集中影【响的应力集》中,系数直接包含在【木材抗拉强度设【计值的数值内—这样不?。但方便也不至—于漏乘
! 计算受拉构!件的净截面面积【An时考虑》有缺孔木材》受拉时有“迂回”破!坏的特征(图3)故!规定应将分布在【1,50mm《长度上的缺》孔投影在《同,一截面上扣除—其所以定为150】mm是考虑》到与本标准附录【表A.1.1中有】关木节的规定—相一:致,
【 计算受拉【下弦:支,座节点处的》净截面面积An时】应将:槽齿和保险》螺,栓的削弱一并扣【除(图4)
】
!5.1.2、5【.1:。.3 对轴心受】压构:件,的稳定验《算当缺口《不在边缘《时构件截《。。面的计算面积An的!取值规定说》明如下
】
: ,。 根据建筑力学】的分析局部缺孔【对构件的临界荷载】的影响甚小》按照:建,筑力学的一》般方法有《缺孔构件的临界力为!。Nhcr可按下【式,。计算
—
【
《 式中I《无缺孔截《面惯性矩;
【
【 《 Ih缺孔【截,面惯性矩;
【
— : —l,构件:长度
! 当缺孔宽度等!于截面宽度的一半(!按本标?准,第7.1.7条所规!。定,的最:。大缺孔情形)长度等!于构件?长度的1/10【(,图5)?时根据上式并化【简可:求得临界《力为
《
?
《。 对x?-x轴
》
《Nhcrx》=,0.975N—。crx
】
对y-y!轴
》
N?hc:。。ry=0.9N【cry
】
式中N】crx、Nc—ry对x轴或—对y:轴失:稳时无缺《孔构件的临界力
】
《
因此【为了计算简》便同时保证结构安】全对于缺孔不在边缘!时一律?采用A0=0.【9A:
】
5.1【.4 本次修订时!考虑到“原2—003版《规范”规定的轴心】受压构件稳》定系数φ值计算公】式存在下《。列问题?。和不足?
! 1 原》公,式的:稳定系数φ值计算仅!适用于方《木原木制作的—构件不适用于规【格材、胶合木—以,及其他工程木产品】制作的构件
!
—。2 稳定系数的】计算与木材》抗压强度设计值、】弹,性模量无《关
:
:
》 因此《需,要对计算《公式进?行修改此次修订对各!国木:结构设计规范中稳】定系:数的:计算方法进行了调】研和比?较分析在《继承我国《传,统计算方《法和特点的》。基础上结合现代木产!品,的特点提《出,了适用于各》。类木产品构件—的稳定系数统一【计算式并通过试验】研究、随机有限【元分:析和回归分》析确定了计算式所含!各系数的值
!
轴心】受,压木构件《。。的稳定承载力应【按下式表示》
《
?
!式中N?cr·R构件的稳定!承载力设计值;
!
》 : — fcr·d—符,合稳:定,承载力要《。求的木材强度设【计值或?称为临界应力设计值!。;
】 — , fcr》·k临界应》力标准值;
—
?
! Kc》r·D?OL荷载持续时间对!稳,定承载?力的影响系数;【
《
》 γ】cr·R满》足可靠性要求的【稳定承载力的—抗,。力分项系《数;:。
,
?
】 A》构件截面面积
【
?
,
,。 轴心受压木!构件有强度破坏和失!稳破:坏两种失效形式理】论上需?要两种设计指标【即强度设计值—和临界应力设计值为!。简化设计规范实际采!用的稳定承载—力表达式为》
【
《
式—中fc木材或木产】品的:抗压:强度设计值》;
:
】 【f,ck木材或木产品的!抗压强度《标准值;《
?
《 《 φ木压】。杆的稳定系数;
】
! ? KDOL荷】载持续时《间对为?木材或木产品强度的!影响:。系数;
! ,。 》 γ》R满足可靠》性要求?的抗力分项系数
】
,
— 根据《式,(8)、(》9)压杆的稳定系】数,可表:示为
【
?
?
各国木】结构设?计,规范对式(》1,0)中有关参数的】处理方法不同使稳】定系数的具体—表达式也《各不相同我国—基,于第1类稳》定问:题即基于理想压杆稳!定理论求解》临界:力结果即为欧—拉公式表示的—临界力(弹》塑性阶段《用切线模量计算)认!。为荷载持《续作用?时间对木材强度和】稳定承?载力(本质上是对木!材弹性?模,量,的影响)的影—响效果相同即K【cr·DOL=KD!OL且认为轴—心受压?木构件强度问—题和稳定问题具有】相同的抗力分—项系数即γcr·】R=γR基于这【种认识和处理方【法式(10)简化】为
φ=!fc:r·k/fck ! , , , (11)
!
》 对于》理想的细长》压杆:(大柔度杆)临界应!力的标准《值为
】fcr·k=π2E!k/λ2 【 (12【)
】 式中Ek木材!或木产品弹》性模量的《标准:。值
《
》 将式(1—2)代入式(—11)得
】
φ=《π2Ek/λ2fc!k 【 (13)
】
—。 ,公式:(13)《即为我国木结构【设,计规范细长木压【杆稳定?系数计算式》的原始形式早—。期的木结构》。设,计规范GB》J 5-73参【。考苏联规范取Ek/!。fck≈312【故,φ=31《00/λ2GB【J, 5-8《8将方木、》原木按树《种木材的强》度,等,级分为两组》Ek/fck分【别取3?30:和30?0并考虑了非—理想压杆的试—验结:。果调整为φ=—3,00:0/λ2和φ=28!00/λ2
—
!各国木结构设计规范!中对荷载《持续作用时》。间,的影响?。效果和抗力分项【系,数的处理方》法各有不同见—表8
《。。
,
—
:
, 《。此次:修,订面临的问题是对】我国木结构设计规】范稳定系数的计算】。式作出调整和改【进使进口产品构件稳!定系数?的计算方法》和原则与我国的方木!、原木一《。致,另一方面《。这种改进与调整还应!体现我国《。规范的延续性即【沿用我国规》。范对:稳定系数计算—中有关参数的处【理方:法(见表10—)但:应将弹性模量与抗】压强度之比E/fc!视为变量为此提出了!。各类木产《品受压构件》稳定系数的统—一计算式并经回归】分析确定了稳—定系数统一计—算式:。中各常数的》值,各常数?间的关系为》
》
, ? 轴心受压构件稳定!系数的计算》。精度比较
—
】 , 1)方木【、原木
》
:
! , , 本标准—稳定系数《计算结果与》。“原2?003版规范—”结果比较两者完全!吻合几乎没有差别保!持了20《03版规《范中原木、方—木构件的《稳定:系数:计算结果
!
, ? 2—)进口锯材(—北,美规格材、》北美方木、欧洲结构!木材)
【
【 【北美:。规格材的系数a=】0.876b=【。2.43《7是全部树种和强】度等级规《格材回归结》果的平均值》;适用于北美—。方,木的系数a=0.8!71b=2.443!是全部树种和—强,度等级的北美方木】回归结果《的平均值同时欧洲】结构木材由C—14到C《50所有强度—等,级回归结果》的,平均值为a》=0:。.877b》=2.433这【表明三类进口木【材的系数值是非常】接近:。完全可以采》。用相:同的系数《。最终将适用于北【美规格材、北美方木!和欧洲锯材(统【称为进口锯材—)系数?a,、b:分别取以上数值【的平均值并由—此计算系《数c的?。值列:于本标准表5.1】.,4
】 《 【图,6是以北美规格材为!例进行分析比较结】果美国规范和—欧洲规范《。计算结果的最大偏】差为4.4%(λ=!13:2)平均偏差为2】.8%本条公式(】5.1.《4-3)、公—式(5.1.4-4!)的计算《结果与美《国,规范相比最大偏【差为11.3%【。(λ=73)平均】偏差为5《.6%随机有限元】分析结果与美国规】范的最大偏》差为11.》9%:(λ=90)—平均偏差《。为,8,.,0%:。试验结果《仅,代,表稳定承《载力的平均值—不宜与图中的曲线】严格相比《但作为参考试验结果!与美国规《范的偏差为28.】1%:(λ=1 80【)略显?偏大但其他各—点处偏差不超过1】9.7%(λ—=90?),6种长?细比处的平均偏差】为12.3%(【注,。。哈工大完成了规格】材受压构件稳定承】载,力试验)《
,
【
— : ? 3)层板胶合木(!目测分级层板和机械!弹性:模量分级层板胶合木!)
:。
:
《 》 《。 普?通层板胶合木的强】度设计指标与同树】。种的方木、》原木相?同受压构件稳定【。系数的计算方法【也相同需《要解决?的是目?测,分,级层板和机》械弹性模量分级层】板胶合木构件—的稳定系数计算问题!对各强度等级的【同等组合胶合—木,、对称异等组合和非!对称异?等组合胶《合木受压构件的【稳定系数进行—了拟合计算获得【系,数,a,、b、c《的,值然后取全部—。强度等级所适—。用系数的平均值列于!本,标准表5.1.4
!
】。 — 图7》以同等组合胶合木T!CT24为例—给出了按本》条,公式(5.1.【4-3)、公式【(,5.1.4》-4)计《算的胶合木构件稳】定系数与美国规【范和欧洲规范计算】结果的?对比美国《规范和?欧洲规?范计算结果的最大】偏差为2.3—%(λ=11—7)平均偏差为1】.6%本标》准公式计算结果与美!国,规范相比最大—偏,差不超过《10.1《%(λ=6 1)】平均偏差为》5.2%
!
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