16— , 疲劳计《算,及,防脆:。断设计
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16【.1 一般规【定
!16.1.1 本!条基:本沿:用原:规范第6《.1.?1条本条《阐述本章《的适用范围为直接】承受动力荷载重【复,作用的钢结构(【例如工业厂房吊车】梁、有悬挂吊车【的屋盖?结构、桥梁、海洋】钻井平台、风力发电!机结构、大型旋【转游乐?设施等)当其荷载产!生的应力变化—的循环次数n≥5×!104?时的高周疲劳计【算需要进行疲劳【计算的循环次数8】8版规范为》。n,≥105《次考虑到在》某些:情况下可能不安全原!规范修订时参考国】外规定并《结合建筑钢结构的】实际情况改》。为n≥5×》10:4次本次《修订:仍旧保留了原规范】对循环次数的规定】当钢结构承受的应力!循环次数小于—本条:要求时?可不进行疲劳计算】且,可按照不需》要验算疲劳的—要求选用《钢材直接承受动【力荷:。载重复作用并需进】行疲劳验算》的钢结构《均应符合本标—准第16.3节规】定的相关《构造要?求
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16.1.2 ! 本条沿用原规范】第6.1.2条本条!说明本?章的适用《范围:为在常温、无强烈】腐蚀:。作用环境《中的结构《构,件和连接对》于海水腐蚀环境【、,低周-高应》变疲:劳,等特殊使用条件中疲!劳的破坏机理与表达!式各有特点分别另属!专门范畴;高温下】使,用和焊接经回—火消除残《。。余应力的结构—构件及其连接则有】不同于本《。章的疲劳强度值均】应另行考《虑
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16.1.3 】 本条?基本沿用原规范第6!.1.3《条本次标准修订中】有关疲劳强度—计算仍?采用荷?载标:准值按容许应力幅】法进行计算是因为目!前我:国对基于可靠度理】论的疲?。劳极限状态》设计:方法研?究还缺乏基》础,性,研究对不同类—型构件?连接的裂纹形成、扩!展以致?断裂:这一:全过程?的极限状态包—括其严格《的定义和影》响发展过程的—有关因素都还未明】确掌握的疲劳—强度:数据:只是:结构抗力表达式【。中的:材料强度部》分
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为】适应焊接结构在【钢结构中普》遍应用的状况本章】采用:目前已?为国际上公认的应】力幅计算表达式多】年来国内外大量【的试验研究》和理论分析证实对】于焊接钢《结构疲劳强度起控制!作,用的是应力幅△σ而!。。几乎与最大应—力、最小《。应力及应力比这【些参量无关这是因】为焊:接及:其随后的《冷,。却构成不均匀热【循环过?程使焊接结》构内部?产生:自相平衡的内—应力在焊接附—近出现局部的残【余拉应力高》峰横截?面其余部分》则形成残余压应力与!之平衡焊接残余拉应!力最高峰值》往往可达到钢材【的屈服强度此—。外焊接连接部位【因为原?状截面的改变总【会,产生不?同,程度的应力集—中现象?残余应力和应力集】中两个因素》的同时存在使—。疲劳裂纹《发生于?焊接熔?合,线的:。表面缺陷《处或:焊,缝内部缺陷处—然后沿垂直于外力】作用:方向扩展《直到最?后的断裂产生—裂纹部位《的实际应力状—态与名义《应力有很《。大差:别在:裂纹形成《。过程中循《环内应力的变化是以!高达钢材《屈,服强度的最大内应】。力为起点《。往下波动应力幅△σ!=σmaxσm【。。in:与该处应力集中系】数的乘积此处—σmax《和σ:min分《别为名义最大应力】和,最小应力《在裂纹扩《展阶段裂纹扩—展速率主要受控于该!处的应力《幅值:
— ?。 试验证明钢—材静力强度不同对】大多:数焊接连接类别的】疲劳:强度并无显著区【别仅在?少数连接类别—(如:轧制钢?材,的,主体金属、经切割】加工的?钢材和对接焊—缝经:严密检验和》细致:的表面加工时)【的疲劳强度有随【。钢材强度提高稍【微增加的趋势而【这些连?接类:别一般不在构—件疲劳计算中起控制!作用:因此为简《化表达式可认为【所有类别的容—许应力?幅,都与钢材的静力强度!无关:即疲劳强度所控制的!构件采用强度较高】的,钢材是不经济的
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? 钢结构的】疲劳计算采用传统的!。基于名义应力幅【。的构造分类》法,分类法的基本思路是!以名义应力幅作【为衡量疲劳性能的】。指标通过大量试验】得到各种构》。件和连接构造的疲劳!。性能的统计数据将】疲劳性能相近—的构件和连接—构造归为一类同【一,类,构件和连接》构造具有相同的【S-N曲线设计【。时根据构件和连接构!。造形式找到相应【的类别?即可确?定其疲?劳强度
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《 : 连接类别是影【响疲劳强度的主【要因素之一主—要,。是因为它将引起不】同的:应力集中(包括【连接的外形变化和】内在缺陷的影—响)设计《中应注意尽》可能不采用应力集】中严重?的连接构造
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容许!应力幅数值》的确:定是根据《疲劳:试验数据统计—分析而得《在试验?结果中包括了局部应!。力集中可能产—。生屈:服区的?影响因而整》个构件可按弹—性工:作,进行计算连接形式】本身:的应力?集中:不予考虑《其他因断面》突变等构造产生应力!集中则应另行计算】
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按【。应力幅?概念计算《。承受压应力循环【与承受拉应力循环】是完全?相同的国内外焊接】。结,构的:试验资料中也—有压应?力区发?现疲劳开裂的—现,象焊接结《构的疲劳强度之【。所以与?应力幅?密切相关本质上是由!于,焊接部位《。存,在较大的残》余拉应力造成名【。义上受压应力—的部位仍旧》会疲劳?开,裂只是裂纹扩—展的:速度比较缓慢—裂纹扩展的长—度有限当裂》纹扩展?到残余?拉应力释放后便会停!止考虑到疲劳—破坏通常发生—。在焊接部位而钢结】构,连接节点的重要性】和受力的复杂性一般!不容许开裂》因此本?次,修,订规定了仅在非焊】接,构件和连《接,的,条件下在应力循环中!。不出现拉应力—的部位?可不计算疲劳—
1【6.1?.4 本条—为新增条文所指的】低温通常指》不高于20℃—。。;但对于厚》板及高强度钢材高】于20?℃时也宜考虑防【脆断设?计
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