問題描述:
SAP2000中如何實現(xiàn)對于鋼結構板件寬厚比的控制?如何解讀相關的設計細節(jié)?
解答:
SAP2000中鋼結構板件寬厚比的校核,對于非抗震組合和非抗震構件,僅按照《鋼結構設計標準》GB50017-2017(簡稱“新鋼標”)第3.5.1條、第7.3.1條(第7.3.2條)控制;對于抗震組合構件,在新鋼標的基礎上補充按照《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2010(簡稱“抗規(guī)”)第8.3.2條、第8.4.1條取包絡控制。當板件寬厚比超過相應的限值要求時,程序會在設計細節(jié)中給出“Section is
slender(截面薄柔)”或“Section is
seismically slender(截面抗震薄柔)”的超限信息及其對應規(guī)范條款。
如圖1所示為SAP2000寬厚比校核的邏輯。程序根據構件的受力狀態(tài)、控制組合是否包含地震作用以及是否為非抗震構件進行板件寬厚比的控制。稍后我們將通過例子進行詳細說明。
圖1 SAP2000寬厚比校核的邏輯
SAP2000 v25.3.0在設計細節(jié)中新增一行寬厚比校核參數(shù)的輸出,如圖2所示,依次為:是否忽略寬厚比校核(Ignore
b/t?)、是否為支撐構件(Brace Member?)、是否受壓(Compr Force?)、是否軸心受力(Axial Only?)、是否為抗震組合(Seismic Combo?)以及是否為非抗震構件(SDG None?)。其中受力狀態(tài)和抗震/非抗震組合的判斷由程序自動完成,其余可通過設計覆蓋項手動調整,如圖3所示。

圖2 設計細節(jié)中寬厚比校核參數(shù)

圖3 鋼結構設計覆蓋項
1. 軸心受拉、拉彎構件
當程序判斷構件的受力狀態(tài)為軸心受拉或拉彎時,自動忽略寬厚比校核,無需通過設計覆蓋項手動調整。如圖4所示的設計細節(jié)中,“Compr
Force?”為“否”,代表軸力為拉力,而非壓力,所以不輸出寬厚比限值及其對應條款。

圖4 拉彎構件的寬厚比校核
2. 軸心受壓構件
對于非抗震組合或非抗震構件,當程序判斷構件的受力狀態(tài)為軸心受壓時,根據《新鋼標》7.3.1控制寬厚比并考慮7.3.2的放大系數(shù),如圖5所示。

圖5 軸心受壓構件的寬厚比校核(非抗震組合)
對于抗震組合,程序同時執(zhí)行《新鋼標》和《抗規(guī)》的要求,其中對于《抗規(guī)》的執(zhí)行,當構件類型為柱(例如搖擺柱)時,按8.3.2執(zhí)行,當構件類型為支撐(例如桁架豎腹桿)時,按8.4.1執(zhí)行。如圖6所示為軸心受壓的支撐構件,寬厚比不滿足《抗規(guī)》8.4.1的要求,程序提示超限。

圖6 軸心受壓構件的寬厚比校核(抗震組合)
3. 壓彎、純彎構件
對于非抗震組合或非抗震構件,無論構件類型是柱子、梁還是支撐,當程序判斷構件的受力狀態(tài)為壓彎或純彎時,根據《新鋼標》3.5.1判斷板件寬厚比等級,設計細節(jié)Section
classification(截面板件寬厚比等級)中輸出所有等級的寬厚比限值,最終按照S4級進行控制,Special
Width/Thickness Ratio Check中b/t
Limit(寬厚比限值)按S4級輸出。當寬厚比等級為S5時,程序提示超限,如圖7所示。

圖7 壓彎構件的寬厚比校核(非抗震組合)
對于抗震組合,程序同時執(zhí)行《新鋼標》和《抗規(guī)》的要求,其中對于《抗規(guī)》的執(zhí)行,當構件類型為梁、柱時,按8.3.2執(zhí)行,當構件類型為支撐時,按8.4.1執(zhí)行。如圖8所示為梁翼緣寬厚比超過抗震要求的超限。

圖8 壓彎構件的寬厚比校核(抗震組合)