《16：.2 ？ 疲劳计算 — 16！.2.1 》 本：条，在原规范第6.【2.1？条的基础上》增补了许多内容和】说明并将原规—范第6.《2.1条一》分为二形成第—16.2.1条【、第：16.？2.2条两》条当结构所受—的应力幅较低时【可采用式(》1，6.2.1-—1)和？式(16.2.1-！4)快速验算疲【劳强度国际》上的试？验研究表明无论是常！幅，疲劳还是变幅疲【劳低于疲《劳，截止限的应力幅一】般不会导致疲劳破坏！    ！。 ，本次修订参考欧洲钢！结，构设计规《范EC3《Desi《gn of s【teel《 structu】res-《Part《1-9Fat—igue增加了【少量针对构造细【节受剪应力》幅的疲？劳强度计算；同【时针对正应力—幅的：。疲劳问题引入—板厚修正系》数γt来《考虑壁厚效应—对横向受《力焊缝？疲劳强度《。的影：响国：内外大量的疲劳【试验采用的试—件钢板厚度一般都】小于：25：mm —    》 对：。于板厚大于2—5mm的构件和连】接主要是横向角焊】缝，和对：。接焊缝等横向传【力焊：缝试验？和理：。论分析表《明，由于板厚引起的【焊趾位置的应力集中！或应力？梯度变化疲》劳强度随《着板厚的增》。加，有一定程度的降低因！此需要对容许—应力：幅针对具体》的板厚进行修—正板厚修正系数γ】t的计算公式(1】6.2.1》-7)参考》了国际上钢结构疲】劳设计规范如日本】标准JS《SC欧洲钢》结构设计规》范，EC3 】   ？  ：考虑到非焊》接与焊接构件以【及，。连接的不同即前【者，一般不存在很高的】残余应力其疲—劳寿命不仅与应力幅！有关也与名义最大】应力有关因此为了】疲劳强度计算—统一：采用应力幅的形式对！非，焊接构件以及连接引！入折算应力幅以【考虑：σmax的影—响折算应力幅—的表达方式》为 ： 】    — 式中k系数按【钢结构？设计：规范TJ 17-7！4规定对主》体，金属3号钢取k【＝0.51》6，M，n钢取k＝0.6；！对角：焊缝3号钢取k＝0！.816Mn钢取k！＝0.85； ！。     【。      [δ】p0]应力比ρ(ρ！＝σmin/—σmax)＝0时疲！劳容许拉应力—其值与[△σ]相】当 ： 》    在钢结构】设计规范TJ 17！-，74中[σp0【]考虑了欠载—效应系？数1.15和动力】系数1.《1故：其值较？高但本条仅考虑常】幅疲劳应取消欠载】。效应系数且[△【。σ]是？试验值已《。。包含动载效应所以亦！。不考虑动力系数【因此：[△σ]的》取值相当于[σp】0]/(《1.1？5×1.1)＝0.！。79[σp0]另】外88版规范以【高强螺栓《摩擦型连接和—带孔试件为代表将试！验数据？统计分析取k＝0】.7因？此△σ＝《σmax《0.7σmi—n 《   》  原规范之—前的修订工》作针：对常幅疲劳容许应力！。。幅做了两方面的工】作一是？收集和汇《总各种构件》和连接形式的疲【劳试验？资料；二是》。以几种主要的—形式为出发点—把众多的构件和连接！形，式归纳分类每种具体！连接以其所属类别】给出S-《N疲劳曲《线和相关参数—为进行统《计，。分析工作《汇集：。。了国内现有》资料个别《连接形式《(如T形《对，接焊接等)适当【参考了？国外资料根据不同钢！号、不同《尺寸：。的同一连接形式【的所有试《验，资料汇总后按—应力：幅计算？式进：行，统计分析以95【％置信度取》2×：106次疲劳—应力幅下限》值，也就：是疲劳试验数据线】性回归值(平均【值)减去2倍标【准差按各种连接形式！疲劳强度的统—计参数[非焊—接连接？形式考虑《了最大应力(应力比！)实际？存在的影响]以构件！母，材、高强度螺栓连接！、带孔、翼缘焊缝】、横：向加劲肋、横向角焊！缝连接和节点板【连接等几种主—要形式为出发点适】当照顾S-N—。曲线族的《等间距设置把连【接方式和受力特点相！似、疲劳强度—相，。近的：形式归成同》一类最？后确定构件和连【接分类有8种分类】后需要？确定S-N曲线斜率！值根据试验结果绝大！多数焊接连》接的：斜率在3.》0～3.5之—间部分介《于2.5《～3.0之间构件母！材，和非：焊接连？接则：按斜率？小于4？为简化计《算取用3和》4两种斜率》而在N＝2×106！次疲劳强度取值【略予调整《以免：在低循环《。次数出现疲劳强【度过：高的现象《S-N曲线确—。定后可据此求出任】何循环次数下—的容许应力幅—。(即疲劳强度)【。    ！ 近20多年—来世界上一些—先，。进国家在《钢结：。构疲：劳性能和《设计方面开》展了大？量基础性的试验研】究工作取得了许【多成果发展了钢结】构疲劳设计水平提出！了许多构造细节【的疲劳强度数据【而，我国这方面所做的基！础性工作十分—有限鉴于此》现状本次标》准修订时《对国：际，上各国的研究状况】和成果？。进行了广泛》的调研和对比—分析在？保持原规范》疲劳设？计已有？特点的基础上借【鉴和吸收了欧洲钢结！构设计？规范EC3钢结构疲！劳设计？的，概，念，和做法增加》了，许多新的内容使我】国可进行钢结—构疲劳计算的构造】细节：更加丰富具体如下 ！     ！1  将原来8个】类别的S-N曲线】增加到针对正应力】幅疲劳？计算的有《1，4，个类别为Z1～Z1！4(见正文表16】.2.1-1—)；针对剪应力幅】疲劳计算的有3个类！别为J1～J3【(详见正文表1【6.：2.1-2) 】  》   ？。。2  原《来的类别1和2【保持不变即为现在】的类别Z1和Z【2原来的《类别3、《。4、5？、6、？7、8分《别放入到最接近现在！的，类，别Z4、Z》5、Z6、Z7、】Z8、Z《10中在N＝—2×106时的新老！容许应力幅的差别均！在5％以内在—工程上可以接受【原来针对《。角焊缝疲劳计算【的类：别8：放入到？现在的类别J1【   】  3  国际上研！究，表明对变幅》疲，劳问题低应力幅在】高周循环阶》。。段，的疲劳损伤程度有】。所，较低且存在一个不】会疲劳损伤》的截止限《为此针对正应—力幅疲劳强度计【算的S-N曲线【在，N＝5×106次之！前的斜率为βZ在】N＝：5×106》～1×？108？次之间？的斜率为βZ＋2(！见图46)但—是，针对剪应《力幅：。疲劳：强度计算《的S-N《曲线：斜率保持《仍不变为βJ(见图！47：。)无论是正应力【幅还是剪《应力幅均取》N，＝1×108次时的！应力幅为疲》劳截止限 】     4 】 在保持原规—。范19个项》次的构造《细，节的基础上新增加】。了23个细节构【成共计38个—项，次并按照非焊接【、纵向传力》焊缝、横向》传力焊？缝、非传力焊缝、】钢管截面、剪—应力作用等情—况将构造细节进行归！类重新编排同时构】造细节的《图，例，表示：得更清楚见附录【表K-1～》。K-：6 《    — 表22《以200《万次的疲劳强度为】例给出了《原，。。有构造细节在修订前！后的比较并指明【了新增加的构造细】节欧洲钢《结构设计《规范EC3构—造细节的疲劳—强度：确定：的方法与我国—是一致的即》依据疲？劳试验数据》的线性回归值(平均！值)减去《2倍标准差 ！ 表22 — 各构造《细节200万次【的类别及其》疲劳强度(针对附】录K-1～K-6】) ！ ， 》  》。 ，  正应力幅—及剪应力幅的疲劳强！度，S-N？曲线见？图46、图47 】 — 图46】 ， 关于正《应力幅的疲劳强度S！-N曲线《 《 16.2.2 ！ 对不满足》第16.2.1条】中式(1《6.2.1-1)】(正应力幅疲劳)】、式(16.2【.1-4)(剪应力！幅疲劳)《的常：。幅疲劳？问题应按《照结：构，预期使用寿命采用】式(16.2.【2-1)、式(1】6.2.2-5)】进行疲劳强》度计算 《 》   ？ 原规范第》6，.2.1条对常幅疲！劳的计算无论正【应力：幅大小如何将—S-N曲线的斜率】β，Z保持不《变并：且，一直往下延伸本次】标准修？。订时本条文正—应力幅的常幅疲【劳计算为了与—第16？.2：.3：条的变幅疲劳—。。计算相协调和合理衔！接对应力循》环次数n在》。5×1？06之内的容—许，正应力幅计算S-N！曲线的斜率采用βZ！；对应？力循：环次：数n：在5×106与1×！1，08之间的》容许正？应力幅计算S—。-N曲线的》斜，率采：用βZ＋《2同时对正应力幅】和剪应力幅的常【幅，。疲，劳计：算都：在应力？循环次数n＝—1×10《8，处分别设置疲劳截止！限[：△σL]和[—△τL] 》 》16.2.》3  ？本条为？原规：范第6.《。2.2条和第6【.2.？3条的综合补充说】 》 【图47  关于剪应！力幅的疲劳强—度S-N曲》线 》 明对不满足本】标准第16.—2，.1条中式(1【6.2？.1：-1)(正》应力幅疲劳)、式(！16.2.1—-4)(剪应—。力幅疲劳)》的变幅疲劳问题提】供，了按照结构预期使用！寿命的等效常幅疲劳！强度的计算方法实】际结构中重复作【。用的荷载一》般并：不是固定值若能【。根据结构实际的应力！状况(应力的测【定资料)并按雨流法！或泄水法等计数方】法进：行应力幅的频—次统计、《预测或？估算得到结构的【设，计应力谱则可按本条！将变幅？疲劳转？。换为应力循环200！万次：常幅：。疲劳计？算 —     》假设设计《应力谱包括》应力幅水平△σ1、！△σ：2、…、△σi、…！及对应的循环—次数n1、n2、…！n，i、…然后》按目前国际上通用的！Mi：。ner线性》累，。计损伤定《律进行计《算其：原理如？下， ？ ：    《 计算部位在某应】力幅水平△σi【作用有ni》次循环由S-N曲】线计算得△σi对应！的疲劳寿命》为Ni则△σi应】力幅所占损》伤率为ni/Ni对！。设计应力谱》内所有应《力幅：均做类似的损伤计算！则得 — ？。 》  ：  ：从，工程应用的角度【粗略：地可认为当∑(【ni／Ni)＝1时！发生疲劳破坏 】    【 计算疲劳累计损】伤时还应涉及S【-N曲线斜率的变化！和截止应力》问题：国，。际，上的研究《表明对？变幅疲劳问题常【幅疲劳所谓的疲劳极！限并不适用》；随着疲劳裂纹【的扩展一《些低于？。。疲劳极限的低—应力幅将成为裂纹】扩展的应《力幅而加速疲劳【累积损伤；低应力幅！比高应？力幅的疲劳损—。。伤作用？要，弱并且也不》是任何小的低应力】幅都有疲劳损伤作用！。小到一定程度就没】有损伤作用了 ！     【。原规范采用》最简单？的损伤？处，理方式即保持S-】N，。曲线：的斜率不变》认为高应力幅与【低应力幅《具有相同的损—伤效应且《无，论多少小的应力【幅始：。终存在？。损伤作用这是过于】保守的做法》并不切合实际为此】本，。次标准修订时采【用欧洲钢结构设计规！范EC3国际上认】可的做法即》采用本标准第16】.2.1条文说明中！3的方法来处理【低应力幅的损伤【作用 — ：    《按照图46与—图47？及以上Min—er损伤定律—可将变幅疲劳—问题换算成应力循】。环，200？万次的等效常—幅疲劳进行计—算以变幅疲劳的【等效正？。应力幅为例(图【47)推导过程如下！ 《     设有】一变幅疲劳其应力谱！由(△σ《ini)和(△【σ，jn：j)两部《分组成总应力循环】∑ni？＋∑nj《次后发生《疲劳破坏则》。按照S-N曲—。线，的方程分别对每【i，级的应力幅△σi】、频次n《i和j级的应—力幅△σ《j、频次nj有 ！ 》   【  式中CZ、C】′Z斜率《。βZ：和βZ＋《2的S-《N，曲线参数 ！  ：   由于斜率βZ！与βZ＋2的—两条S-N曲线在】N＝5×106【处交汇则《满，足，下式 【 ： 《 16.2.—4  本条》为原规？范第6.2.3条的！补充说明本》条提出适用于—重级工作制吊—车梁和重级、中级工！作制吊车桁架的简】化的疲劳计》算公式(16.【2.4？-1)、式(16.！2.4-2)88版！。规范在？修订时为掌握吊【车梁的？实际应力情况—实测了20世纪70！年代一些有代表性的！车间吊？车梁根据吊车—梁应力测定资料【按雨流法进行应【力幅频？次统：。计得到几种主—要车间吊车梁—的设：计应力谱以及用应】力循：环次数表示》的结构设计寿命并】推，导了各类车》间实测吊车》梁的等效《应力幅αf》△σ此处△σ为设】计应力谱中》最大：的应力幅《αf为变《幅荷载的欠》载效应系数因—不同车间实测的应力！循环次数不同为【便，于比较统《一以n＝2×10】6，次的疲？劳强度为《基准：进一步折算出相对的！欠载效应等》效，系数：αf结果《如表23所示— ？ ： 表：23  不同车间】的，欠载效应《。等效系数 】 】 ，   分析测定数】。据，时都将最《大，实，测值视？为，吊车满负荷设—计应：力△σ？然后划分《应力：幅水平级《别事实上实测应【力与设计应力相比随！车，间生产工艺》的不：同(吊车吊重物后实！际运行？位置：与，设，计采：。用，的最不利位》置不完全《相符：)而有悬殊差异如均！热炉车间正常的最】大实测？应力为？设计应力的80％以！上，炼钢：车间为设计应力的5！0，％左右而水压机【车间：。仅为设计应》力，的3：0％ 】    考虑到实测！条件中的应力状态】难，以，包括长？期使用时《各种错综复杂—的状况忽略这一部】分欠载效益是偏【于安全的 —     】根据实测结果提出本！标准：表，16.2.4供吊车！梁疲劳计算的α【f值A6、A—7、A8《工作级？别的重级《。工作制硬钩吊车取】用1.0《A6、A7工—作级别的重级工【作，制软钩吊《车为0.《8有关A4、A【5工作？级别的中级工作【。制吊车桁架需要进行！疲劳验？。算的规？定是由？于实：际工程中确有使用尚！属频繁而《满，负荷率较低》的一些吊车》(如机？械工：厂的：金工、锻工车间【。)特别是当采用吊】车桁架时《有补充疲《劳，验算的必要故根【据以往分析资料【(中级工作制欠载】约，为重级？工作制的1》.3倍)《推，。算出：相，应于n＝《2×106的αf】值约为0.5至于】轻级工作制吊车梁和！吊车桁架以及大多】。数中级工作制—吊车梁？根据多？年来使用《的情况和设计经验可！不进行？疲劳计算 》 ？ ，    《 需要说《明的是？表23？的计算结果都—是基：于当时有关“低应力！幅与高应力》幅有：着，相同损伤作》用(即斜率保持不变！。)且无论如何小的】低应力幅始终有【损伤作用”这一【保守方？法的处理结果得到的！欠载效应《等，效系数α《f会偏高《实际：上应该有所减小然而！近30年来工业厂房！吊车：梁，。的应用状况发—生了很大的变化吊】车使用的《频繁：程度大幅度提高【依，。。据近10年来的测】试数据采用与8【8版规范相同—的分析方法得出欠】载效应等《效系数？αf相比过》去已有所提高由于】此消彼？长，的因素故自》88版规《范修订以来》提出的欠载效—应等效系数》αf在数《值，上，目前还是适用于【。吊，车梁的疲《劳强度？计算 《