《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A?。。n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150mm【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】;
:。
】 《 ?I,h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》
》
Nh?crx=0.97】5Ncrx》
?
【对y:-y轴?
Nhc!ry=0.》9Nc?。ry
! 式中Nc【rx:、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;
】
】 fc【r·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;
》
?
》 — fc?r,·k临界应力标准值!;
—
— Kcr·!DOL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;
》
! 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;
—
:
】 《 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Kcr·DO【L=KDO》L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《=f:。cr·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
—
f》c,r·k=π》2,E,k/λ2 — : (12—。)
】 式中Ek木材!或木产?品弹性模《量的标准值》
?
将式!(12)《代入:式(11)得
】
?
φ=π2》E,。k,/λ2fc》k (!1,3)
【
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G?BJ 5-7—3参考苏联规范【取Ek/fck【≈312《故φ=310—0/λ?2GBJ 》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300并考】虑了:非,。理想压?杆,的试验?结果调整为φ—=,3000《/λ2和《φ=2800/【λ,2
《
《。 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20《。03:版规范”结》果比较两者完—全吻:合几乎没有》差别保持了》2003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.—437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=》2.4?43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C14!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:=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=7【3)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=9!0)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《TCT24》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=1!17)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1【0.1%(λ=6 !1)平均偏差—为5.?2%
》
》