16.2 ！。 疲：劳计算 【 1》6，.，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(16.2.1】-1)？和式(1《6.2.1》-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E：C3Design ！of steel】 str《u，ct：ures-P—art1-9—Fatigue【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25m—m 《   》。  对于板厚大【于25mm》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J《SSC？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 ？1，。7-7？4规定对主体金属】3号钢取k＝0.】51：6Mn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＝σm【in/？σma？x)＝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[σ】p0]/(1.1】5×1.1》)＝0.《7，9[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＝σma】x0.？7σmin ！   《  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＝2×1》06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EC？3，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14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Z2！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、Z5、！Z，6、：Z，。7、Z8、Z10】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β】Z在N＝5×10】。6～：。1×：。108次之间—的斜率为β》Z＋2(见图4【6)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20—0万次的《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！1，6.：2.：1条中式《(16？.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(16.2.2！-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5×10【。6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5×10》6与：。。1×108》之间的容许正应【力幅：计算S-N曲线的斜！率采用β《Z，＋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＝1×1》08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4—7，  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(：16.2.1-1】)(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△σ】1、△σ2、…、】△σi、《…及对应的循环次数！n1、n2、…ni！、…：然后按目前国—际上：通用的Min—。er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△σ】i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E！C3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4【7，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(△σi【。ni)和(△σj】nj)两部分组【成，总应：力循环∑ni＋∑n！j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△σ？i、频次ni—和j：级的应力幅△—σj、频《次n：。j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α《f△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，×106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30％ ！  ？ ，  ：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αf值A6！、，A7、A8工作级】别，的重级？工作制？硬，钩吊车取《用1.0A6、【A7工作级别—的重级工作制软【钩吊车？为0.？8有关A4、A5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【2，3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αf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 ？