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16 疲劳计!算及防脆断》设计
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16.1 】 一般?规定
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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88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≥5×104【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1【6.3节规定的相关!。构造要求
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1?6.1.2》 , 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】=σm?ax:σmin《与,。该处应力集》中系数的乘积此处σ!。max?和σmin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《
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》 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
【 ? 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
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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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