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1：6.2.2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EC3De【s，ign of s】tee？l stru—ct：ures-P—。。a，rt1-9》Fa：tigu《。。e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γ》t，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！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【JSSC欧洲钢结构！设计：规范E？C3： ：     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-【74规定对主—体金：属3号钢取》k＝0.《。。516M《n，钢取：k，＝0.6；对—角焊缝3号钢取【k＝0.81—6M：n钢取k＝0.【85； 《     ！      [【δp0]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[σp【0]：考虑了欠《载效应系数1.1】5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[σ《p0]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2×10—6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！。＝2×10》6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～Z》14(见正文表1】6.2.1》-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、Z《8、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》×，10：6次之前的斜—率为βZ在N＝【5×106～1×】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β》J(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2》2以2？00万次的疲—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2》2  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4》6 ：。 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？(1：6.2.1-4【)(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βZ》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5×106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？×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1【6.2.1》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、【△σ2、…、△【σi：、…：。及对应的循环—。次数n1、》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/N》i，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4：6与图4《7及以上Miner！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(△σjnj)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△σ【。i，、频次n《i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(1—6，.2.4《-2：)8：。8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＝2×1—06：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α】f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《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A—6、A7、A—8，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》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，88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 ： ，