问题描述:
SAP2000中如何实现对于钢结构板件宽厚比的控制?如何解读相关的设计细节?
解答:
SAP2000中钢结构板件宽厚比的校核,对于非抗震组合和非抗震构件,仅按照《钢结构设计标准》GB50017-2017(简称“新钢标”)第3.5.1条、第7.3.1条(第7.3.2条)控制;对于抗震组合构件,在新钢标的基础上补充按照《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(简称“抗规”)第8.3.2条、第8.4.1条取包络控制。当板件宽厚比超过相应的限值要求时,程序会在设计细节中给出“Section is
slender(截面薄柔)”或“Section is
seismically slender(截面抗震薄柔)”的超限信息及其对应规范条款。
如图1所示为SAP2000宽厚比校核的逻辑。程序根据构件的受力状态、控制组合是否包含地震作用以及是否为非抗震构件进行板件宽厚比的控制。稍后我们将通过例子进行详细说明。
图1 SAP2000宽厚比校核的逻辑
SAP2000 v25.3.0在设计细节中新增一行宽厚比校核参数的输出,如图2所示,依次为:是否忽略宽厚比校核(Ignore
b/t?)、是否为支撑构件(Brace Member?)、是否受压(Compr Force?)、是否轴心受力(Axial Only?)、是否为抗震组合(Seismic Combo?)以及是否为非抗震构件(SDG None?)。其中受力状态和抗震/非抗震组合的判断由程序自动完成,其余可通过设计覆盖项手动调整,如图3所示。
图2 设计细节中宽厚比校核参数
图3 钢结构设计覆盖项
1. 轴心受拉、拉弯构件
当程序判断构件的受力状态为轴心受拉或拉弯时,自动忽略宽厚比校核,无需通过设计覆盖项手动调整。如图4所示的设计细节中,“Compr
Force?”为“否”,代表轴力为拉力,而非压力,所以不输出宽厚比限值及其对应条款。
图4 拉弯构件的宽厚比校核
2. 轴心受压构件
对于非抗震组合或非抗震构件,当程序判断构件的受力状态为轴心受压时,根据《新钢标》7.3.1控制宽厚比并考虑7.3.2的放大系数,如图5所示。
图5 轴心受压构件的宽厚比校核(非抗震组合)
对于抗震组合,程序同时执行《新钢标》和《抗规》的要求,其中对于《抗规》的执行,当构件类型为柱(例如摇摆柱)时,按8.3.2执行,当构件类型为支撑(例如桁架竖腹杆)时,按8.4.1执行。如图6所示为轴心受压的支撑构件,宽厚比不满足《抗规》8.4.1的要求,程序提示超限。
图6 轴心受压构件的宽厚比校核(抗震组合)
3. 压弯、纯弯构件
对于非抗震组合或非抗震构件,无论构件类型是柱子、梁还是支撑,当程序判断构件的受力状态为压弯或纯弯时,根据《新钢标》3.5.1判断板件宽厚比等级,设计细节Section
classification(截面板件宽厚比等级)中输出所有等级的宽厚比限值,最终按照S4级进行控制,Special
Width/Thickness Ratio Check中b/t
Limit(宽厚比限值)按S4级输出。当宽厚比等级为S5时,程序提示超限,如图7所示。
图7 压弯构件的宽厚比校核(非抗震组合)
对于抗震组合,程序同时执行《新钢标》和《抗规》的要求,其中对于《抗规》的执行,当构件类型为梁、柱时,按8.3.2执行,当构件类型为支撑时,按8.4.1执行。如图8所示为梁翼缘宽厚比超过抗震要求的超限。
图8 压弯构件的宽厚比校核(抗震组合)