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Nh—cr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,hcry=0.9N!cry
《
】 式中Ncrx【、Ncry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=0.9】。A
】
?
5.1.4 !本,次修订时考》虑到“原2003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!Ncr·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;?
《
— —f,cr·k临》界应力标准值—。;
?。。
—。。 ? , Kc—r·DOL荷载【。持续时间对稳定承载!力的影?。响系数?;,
! γc!r·:。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;
!。
, 《 fc】k木材或木产品的】抗压强度标准值【;
?
【 ?。 φ》木压杆的稳定系数;!
! 《 K《DOL荷载持续【时间对为木材—或,木产品强度》的影响系《数;
—
【 : , , γR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γ!cr·R=γR基于!这种认识《和处理?方法式(10)简】化为
—
,。
φ=fcr·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
【
:
fc》r·k?=π2Ek/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(1《1)得
》
φ=π【2Ek/λ》2fck 【 (》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GBJ 【5,-73参考苏联规】范取Ek/fck】≈312故φ=31!00/λ《2GBJ 5-【88将方木、原木按!树种木?。材的强度等级分为两!。组Ek/fck【分别取330和3】。00并考虑了非【理,想压杆?。的试验结果》。调整为φ=3000!/λ2和φ》=2800/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:/f:c,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2003版规范”!。结果比较两者完全吻!合几乎没有》差别保持了2—003?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=0.8—76b=《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=《0.871b—=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C1《4到C?50:所有:强度:等级回归结果的平均!值为a?=0.877—b=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=132)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,19.7%(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TC—。T24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=117)】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%
【
《