问答题如何理解《钢规》3．4．2条规定的强度折减系数？

题目

问答题

如何理解《钢规》3．4．2条规定的强度折减系数？

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相似问题和答案

第1题：

《钢规》5．4．6条规定了受压构件的腹板不满足高厚时的处理，如何理解？

正确答案:在《钢规》中，通常的情况是，局部稳定是必须要保证的，之后才能计算出构件的承载力，无论是柱还是梁均如此。但有两个例外，一是规范的5.4.6条，另一个是规范的4.4节，二者均属于屈曲后强度利用的范畴。
腹板宽（高）厚比不满足限值要求时，会发生局部屈曲，从而会引起整体承载力的降低，这时，可以利用"有效截面"的概念进行计算。H形、工字形和箱形截面的腹板，属于加劲单元（stiffenedelement），可以考虑偏于安全的取用计算高度边缘范围内两侧宽度各为的部分作为有效截面进行计算，只需满足下面的要求即可：式中，φ仍然按照全部截面算出，b、t分别为翼缘的宽度和厚度。翼缘由于是非加劲单元（unstiffenedelement），不允许局部失稳，也就是说，其自由外伸宽度与厚度之比必须满足限值要求。
由此也可看出，考虑有效截面后的承载力为全截面时的A"／A倍。
我国《钢规》中取用计算高度边缘范围内两侧宽度各为的部分是偏于安全的使用做法，相比较，《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）的6.1.1条规定更为详细。有关有效截面的取值问题，读者可参阅拙作《中外钢结构规范腹板有效宽度确定方法对比》（钢结构，2008年第5期）。

第2题：

“活荷载折减系数”如何设定？有什么需要注意的问题？

正确答案: 设计人员可根据上程实际情况确定柱、墙或基础的活荷载是否要折减，折减系数应根据计算截面以上的楼层数确定，采用程序初始折减值或进行适当修改，程序初始值采用《荷载规范》规定的楼层活荷载折减系数。
注意事项：
①该折减系数是有限元分析之后进行内力组合时考虑的，因此不会影响结构其
它构件的设计。但PMCAD建模时，设置了按从属面积对楼面梁的活荷载折减系数，此处为按楼层对柱墙的活荷载折减系数，应注意区分两者的不同，通常可以选择在一处对活荷载折减。如对活荷载折减两次会折减过多，可能导致结构不安全。
②注意此处输入的是构件计算截面以上的楼层数，不是构件所在楼层数。
③对于带裙房的高层建筑，裙房不宜按主楼的层数取用活荷载折减系数。同理，顶部带小塔楼的结构、错层结构、多塔结构等，都存在同一楼层柱墙活荷载折减系数不同的情况，应按实际情况灵活处理。
④传给基拙的活荷载折剪系数仅用于SATWE内力输出，并没有传给JCCAD基拙程序，因此按楼层的活荷载折减系数还要在JCCAD中另行输入。
⑤程序折减柱墙活荷载时，对斜撑不进行折减。

第3题：

如何理解《钢规》3．4．2条规定的强度折减系数？

正确答案: 宜从以下几个方面把握：
（1）所谓"单面连接的单角钢"，是指单个的一根角钢与节点板相连时，尽管角钢有两个肢，但只能有一个肢与节点板连接（肢背、肢尖用焊缝连接，或者，用螺栓相连）。此时，角钢构件是按照轴心受力构件的模型进行计算，但实际受力却有偏心（会产生附加弯矩），受力状况较为不利，所以，要对强度折减（另一种观点是，这种单面连接由于"剪力滞"使得截面并不是全部有效，因而需要采用有效净截面积计算，即将净截面积乘以折减系数。美国AISC的钢结构规范就是如此处理的。由于截面积与强度是"相乘"的关系，所以，截面积不折减而对强度折减，效果是一样的）。
若是采用两个角钢与节点板相连，由于角钢隔一段距离会设置填板，因此，实际上是视为双角钢组成的T形截面受力，此时，不考虑强度折减。
图2-2-2中，B.图为双角钢与节点板相连，此时强度不折减；C.图为单面连接，须考虑折减。
（2）单面连接的单角钢用公式N／A≤f计算强度时，强度折减系数为0.85；用公式N／（φA.≤f计算稳定性时，强度折减系数要区分等边角钢或不等边角钢（短边相连还是长边相连）。
（3）该条分为4款，第2、3、4款是连接计算时的规定，也就是说，对于符合规定条件的情况，规范表3.1.1-3～表3.1.1-5中规定的强度设计值要乘以折减系数。
（4）有人发现，对于折减系数0.6+0.0015λ，λ越大折减系数越大，于是认为规范于理不通。这只是一个表面现象，是误解。笔者的观点如下：令γ=0.6+0.0015λ，则单角钢的受压承载力可以表示为γφAf，λ增大后，实际情况是γ稍微增大，对应的φ却降低更多。例如，对于b类截面γ=70的Q235钢，γ=0.705，φ=0.751，yφ=0.529；当λ增大至90时，y=0.735，φ=0.621，γφ=0.456。可见，总的结果γφAf仍然是降低的，这与λ越大受压承载力越小是一致。
（5）折减系数中用到的长细比λ，规范规定"对于中间无联系的单角钢压杆，应按最小回转半径计算，当λ＜20时，取λ=20"。并未对"中间有联系的单角钢压杆"作出规定。
笔者认为，若该联系是对平面内变形的约束，则平面内的杆件计算长度将因约束而变短，平面外将起控制作用，此时，应按照规范表5.3.1中的"在桁架平面外"取值，与计算长度对应的回转半径取与肢边平行；若联系是对平面外变形的约束，则按平面内取计算长度，回转半径仍取与肢边平行的回转半径。支持笔者此观点的文献有：①包头钢铁设计研究总院《钢结构设计与计算》（第2版）第368页的算例；②邱鹤年《钢结构设计禁忌与实例》第242页的算例。

第4题：

《钢规》5．1．2条第4款，给出了等边角钢绕平行轴稳定时的换算长细比计算公式，即公式（5．1．2-8α），但是，在该条的"注"又指出，对于单面连接的单角钢轴心受压构件，按3．4．2条考虑折减系数后可不考虑弯扭效应。二者似乎矛盾，如何理解？

正确答案: 规范的3.4.2条为强制性条文，按照该条，对单面连接的单角钢，在按照轴心受压构件计算强度和稳定性时，需要考虑折减系数。该规定是沿袭88规范的做法。考虑到单轴对称截面绕对称轴的稳定性是弯扭失稳问题，88规范中未计及弯扭影响直接取为C类截面的处理方法比较粗糙，2003规范将其改进为采用换算长细比以考虑弯扭的影响，这就是规范的5.1.2条。也就是说，采用换算长细比的做法是未来的发展趋势。陈绍蕃《钢结构设计规范的回顾与展望》（工业建筑，2009年第6期）中，在谈到提高规范透明度时指出："计算的简化，不应该把问题的技术实质掩盖起来。单轴对称的轴心压杆在绕对称轴失稳时呈弯扭屈曲，必须计入扭转的不利影响。过去为了简化计算，将它作为弯曲屈曲对待，只是采用较低的稳定系数，扭转的效应被掩盖起来，不利于设计值掌握构件的真实性能。这个问题已在GB50017-2003规范得到解决。3.2.4节提到的单面连接的单角钢强度计算，则是剪切滞后的概念被掩盖了，还待解决。"只是，2003规范的公式（5.1.2-8α）计算比较麻烦，远不如折减系数简便，这就必然导致在现阶段，大家会更乐意采用强度折减系数，换算长细比的执行则会大打折扣。

第5题：

如何理解《钢规》5．4．4条对λ的规定？

正确答案: 规范的5.4.4条指出，λ"按照5.4.1条的规定采用"，即，规范的原意是，λ应取两个方向长细比的较大者。规范之所以这么规定，在条文说明中有交代：T形截面压弯构件当弯矩使翼缘受压时，比轴心受压有利，因而采用与轴心受压时同样的长细比限值，是偏于安全的。

第6题：

如何取结构自振周期折减系数？

正确答案:《混凝土高规》第3.3.16条规定应考虑非承重墙体的刚度影响，对计算的结构自振周期予以折减，并按折减后的周期值确定水平地震影响系数。如果在结构分析模型中，已经考虑了非承重墙体的刚度影响，则不可以进行周期折减。
周期折减系数的取值，与结构中非承重墙体的材料性质、多寡、构造方式等有关，应由设计人员根据实际情况确定，《混凝土高规》第3.3.17条给出的参考值，主要是砖或空心砖砌体填充墙结构的经验总结，不是强制的。

第7题：

对于吊车的动力系数，《荷载规范》5．3．1条规定"吊车竖向荷载应乘以动力系数"；而《钢规》3．1．6条关于动力系数的规定中，没有特别指出局限于"竖向荷载"，似乎意味着吊车横向荷载也要乘以动力系数。如何理解？

正确答案: 依据《荷载规范》5.1.2条的条文说明，吊车水平荷载分为纵向和横向.分别由吊车的大车和小车的运行机构在启动或制动时引起的惯性力引起，因此，笔者理解，其本身已经考虑了动力影响，故不需要再乘以动力系数。《钢规》3.2.2条规定的"卡轨力"也是考虑了动力影响的。王国周《钢结构原理与设计》、夏志斌《钢结构原理与设计》等教材均支持此观点。

第8题：

为什么要考虑“周期折减系数”？各类结构如何选择该系数？

正确答案: 周期折减的目的是为了考虑框架结构和框架-剪力墙结构填充墙刚度对计算周期的影响，因为建模时没有输入填充墙，仅考虑其荷载，没有考虑其刚度。
《高层规范》规定，当非承重墙体为填充砖墙时，周期折减系数可按以下列规定取值：
①框架结构可取0.6-0.7；
②框架-剪力墙结构可取0.7-0.8；
③剪力墙结构可取0.9-1.0。对于其他结构体系或采用其他非承重墙体时，可根据工程情况确定周期折减系数。

第9题：

如何理解《钢规》3．2．8条的内力分析的规定？

正确答案: 宜从以下几个方面把握：
（1）结构内力分析方法采用一阶弹性分析，这是目前钢结构、混凝土结构、砌体结构等的内力分析方法。
（2）当压力附加弯矩与初始弯矩之比大于0.1时，宜考虑二阶效应的影响，这是与《抗规》3.6.3条一致的规定。
（3）考虑二阶效应时采用将一阶弯矩放大的简化方法。
（4）每层柱顶附加假想水平力是对缺陷（如柱子的初倾斜、初偏心以及残余应力）的综合考虑。式中Q的取值，可参照规范条文说明（见规范的165页）理解。
（5）由公式（3.2.8-1）计算出的弯矩MⅡ为框架柱的杆端弯矩，从道理上讲，由于节点处弯矩需要达到平衡，梁端弯矩以及梁柱节点处弯矩也要调整。

第10题：

《钢规》7．2．4条规定了螺栓或铆钉的承载力折减系数，如何全面、正确理解该规定？

正确答案: 宜从以下几个方面把握：
（1）可将该折减系数记作η，写成下面的公式形式，比较简洁：
（2）该折减适用于螺栓（包括普通螺栓与高强度螺栓）和铆钉；
（3）用于端部受力，且该力使螺栓受剪的情况，但不用于螺栓群受扭时；
（4）由于制定该折减系数的初衷是由于螺栓受力不均匀，因此，相当于将外荷载作用变大，从这一点考虑，折减应该是针对于N与N的较小者。

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