。 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(16.》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EC3Des【ign of s】teel s—truct》u，res-P》art1-9Fa】tigue》。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γt的》计算公式(16【.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【7-74规定—对主体金属3号【钢取k＝0.51】6M：。n钢取k＝0.6；！对角焊缝《3号钢取k＝—0.81《6Mn钢取k＝0.！85； —      】   ？  [δp0—]应力比ρ(ρ【＝，σmin/σm【ax：)＝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】[σp0]》/(1？。.，15×？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＝》σmax0.7σm！in 《   —  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14个类别为Z1！～Z：14：(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16.—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、Z6】、，Z7、Z8、Z【1，0中在N＝2×1】06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＝1×10—8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20】0，万，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β—Z；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×：108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(—16.2.》1-1)《(正应力幅疲劳)】、，式(：1，6.2.1-—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、△σ2、】…、△σi、…及对！应的循环次数n【。1、n2、》…ni、…然—后，按，目前国际上》通用的Miner】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／N】。i)＝？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1—6.2.1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2：00万次的等效常】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(△σin】i)和(△σ—jnj)《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？△σi、频》次ni和《。j级的？应力幅△σj—、频次nj有— — 《     式中】CZ、？。C′Z斜率βZ和β！Z，＋，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 】 ： 1！6.2？.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2【0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8？0％以上炼钢车【间为设？计，应，力，。的50％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α—f在数值上目前还】是适用？于吊车梁《。的疲劳强《。度计算 》