问题描述:
采用 ETABS 和 SAP2000 进行美标钢结构设计时,如图 1 所示,梁的设计细节会输出梁的临界稳定承载力 Mn。根据 AISC360-22 梁面外失稳公式可知(图 2),计算 Mn 需采用相关参数 Cb,请问 ETABS 和 SAP2000 如何计算参数 Cb?
图 1:美标钢结构梁的设计细节
图 2:AISC 360-22 规范关于梁面外失稳的承载力公式
解答:
以某钢梁为例,ETABS 和 SAP2000 计算 Cb 具体过程如下:
钢梁截面为 H300x150x6.5x9,当进行美标梁稳定验算时,系数 Cb 根据 AISC 360-22 公式 F1-1 计算,如图 3 所示。
图 3:AISC 360-22 规范 Cb 计算公式
由图 3 可知,ETABS 和 SAP2000 分别取梁无侧向支撑段的 1/4 位置处的弯矩 MA,1/2 位置处的弯矩 MB,3/4 位置处的弯矩 MC 和弯矩最大值 Mmax 计算 Cb。图 4~7 分别为该梁的 MA,MB,MC,Mmax 数值。
图 4:钢梁弯矩 MA
图 5:钢梁弯矩 MB
图 6:钢梁弯矩Mc
图 7:钢梁弯矩最大值Mmax
根据图 3 中公式和构件不同位置处的弯矩值手算 Cb,如图 8 所示。可以看出,手算的 Cb 值为 1.116,与图 1 中 SAP2000 设计细节中输出的数值完全相同。
图 8:根据 AISC 360-22 公式 F1-1 手算 Cb