《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150mm长!度上:。的,缺孔投影在同一【截面上扣《。除其所以定为15】0m:m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A—n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《N,。hcr?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
【Nh:crx=《。。0.9?75:。Ncrx
【
【对y-y《轴
N】hcry=0.9N!c,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;
—
? 《 fcr!·k临界应力标准值!;
》
— K【。c,r·:。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:;
》
,
》 —。fck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!;
】 — , ,。 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【(10)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Kc《r,·DOL=》KDOL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γc?。r·R?=γ:R基:于这种认识》和处:理方法式(10【),简化为
《
?。
:φ=f?c,r·k/《fc:k 【 (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=π》2Ek/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=》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GBJ 5—-73参考苏—联规范取Ek/【fck≈312故】φ=310》0/λ2GBJ 5!-88将方木、【原木按树种木材【。的强度?等级分为两组—E,k/fck分别取】330和300【并,考虑了非理想—压杆:的试验?结,果调整为φ=3【00:0/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《/,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【0,03版规范”—。结果比较两者完【全吻合几乎没有差】别保:持了2?0,03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.】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=0.87!1,b=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C14到C5【。。0所有强度等—级回归结果》的平均值《为a=?0.87《7b=2《.43?3,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1?1.9?%(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2:8.1%《。(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)
】
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【 】 ,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
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《 — : , 图7以同等组【合胶合木T》CT2?4,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%
!
?