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150m】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1/1【0(图5)》时根据?上式并化简可—。求得:临界力?为
—
《 对:x-x轴
【
Nhcrx=!0.97《5Ncrx
【
【 ,对y-y轴
—
《
N:hcr?y=0.9Nc【。ry:。
! 式中Ncrx、N!cry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20!03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;:
:
! K—cr·?DOL荷载持续时】间对稳?定,承,载力:。的影响系数;—
?
【 γcr!·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f《c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·:D,OL:=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【=γ:R基于这种认识和】。处理方法式》(10)简化—。为
:
,
φ=fcr!·k/fck 【 : (1【1)
【
对于【理,想的细长压杆(【大柔度杆)临界应】力的标准值为
】
,
fcr·【k,=π:2Ek/《λ2: ? (12)】
— ? 式中E《k木材或木产品弹】性模量的标准值
】
!将式(12》),代入式(11)得】。
φ【=π2E《k/λ2fck【 (】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GBJ 5】。-73参考苏—。联规范取《Ek/fck≈3】12:故φ=3100【/λ2G《BJ 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:/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《00:3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.【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=!。0.871b=2.!。44:3,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《。1,4到:C50所《有强度等级回—归,结果的平均值为a=!0.8?77b=2.4【33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》CT:24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1【0.1%(λ=6 !1)平均偏差为5.!2%:
【
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