國外規(guī)范不銹鋼受彎構件設計方法的介紹對比

 國外關于不銹鋼結構性能的研究成果已經(jīng)比較成熟，在材料性能，構件計算，連接計算，結構整體計算等方面都取得了相當多的成果，不銹鋼結構設計規(guī)范也在不斷完善中。世界上第一本不銹鋼結構設計規(guī)范由美國AISI在1968年編制，并在1974年頒布了該規(guī)范的修訂版本。隨著對不銹鋼優(yōu)異性能的逐漸認識和不斷深入的試驗研究，美國ASCE在引入容許應力法（ASD）和極限狀態(tài)設計法（LRFD）的基礎上編制了美國冷彎不銹鋼結構設計規(guī)范，并于2002年頒布了其修訂版本，該規(guī)范只適用于不銹鋼冷彎截面的設計，并不適用于焊接截面的設計，也沒有涉及不銹鋼的防火與抗疲勞設計。

 現(xiàn)行的歐洲不銹鋼規(guī)范是由歐洲標準協(xié)會（CEN）在歐洲鋼結構設計規(guī)范基礎上進行調整后頒布的。它主要適用于奧氏體型和雙相體型不銹鋼結構的設計，適用于冷彎截面、焊接組合截面和熱軋截面等。該規(guī)范同時也涵蓋了不銹鋼抗疲勞設計與防火設計的相關內容。同時，對于鐵素體型不銹鋼，還在它的附錄中給出了一種偏保守的設計方法。2001年，澳大利亞和新西蘭參照美國SCI/ASCE規(guī)范編制了冷彎不銹鋼結構設計規(guī)范，在很大程度上也是因為澳大利亞使用的大部分是冷彎不銹鋼構件。該規(guī)范采用的是極限狀態(tài)設計方法（LFRD）,并給出了關于不銹鋼防火和抗疲勞設計的一些相關內容。1995年，日本不銹鋼建筑協(xié)會（SSBAJ）編制了日本的不銹鋼設計規(guī)范，該規(guī)范主要致力于不銹鋼焊接截面的設計，同時涵蓋了厚板焊接截面的設計。參考南非和加拿大的鋼結構設計規(guī)范，南非也于1997年頒布了自己的不銹鋼結構設計規(guī)范。國內隨著這幾年不銹鋼產量和使用需求的增加，也陸續(xù)頒布了一些不銹鋼材料及其產品的國家標準，但是尚沒有自己的不銹鋼結構設計規(guī)范，這不僅與我國不銹鋼產量大國的地位不符，也不利于這種環(huán)保經(jīng)濟型材料在我國的推廣與應用。因此，經(jīng)中國工程建設標準化協(xié)會批準，由多家國內院校機構組成了編制組，于2009年正式開展了《不銹鋼結構技術規(guī)程》的編制工作。

 目前國外流行的規(guī)范有歐洲規(guī)范、美國規(guī)范、澳大利亞和新西蘭規(guī)范，這三本規(guī)范都是基于極限狀態(tài)設計法，但在基本設計規(guī)定上存在許多不同之處。美國不銹鋼結構設計規(guī)范、澳大利亞荷載規(guī)范和歐洲荷載規(guī)范的相關條款也存在不同。美國不銹鋼結構設計規(guī)范中恒載、活載的分項系數(shù)分別為1.2、1.6；澳大利亞規(guī)范中分別為1.25、1.5；而在歐洲規(guī)范中分別為1.35、1.5。在設計過程中，歐洲規(guī)范與美國規(guī)范對不銹鋼的強度、初始彈性模量的規(guī)定也存在著不同，澳大利亞和新西蘭規(guī)范則與美國規(guī)范基本相同，如表1.2所示。其中，中國規(guī)范對應的材料06Cr19Ni10因在敏態(tài)或焊接后有晶腐傾向，并不推薦用于結構部件，而推薦06Cr19Ni10N代替。歐洲規(guī)范中對于不銹鋼受彎構件的強度分項系數(shù)取為1.1；而美國規(guī)范的取值則與構件的受壓翼緣是否被加勁有關，對于受壓翼緣被加勁或者部分加勁的受彎構件，其強度分項系數(shù)取為1.11，對于受壓翼緣未被加勁的受彎構件,其值取為1.18。澳大利亞和新西蘭規(guī)范的取值與美國規(guī)范相同。局部穩(wěn)定：板件發(fā)生局部失穩(wěn)會嚴重降低構件的承載能力，為了充分發(fā)揮材料強度，我國的《鋼結構設計規(guī)范》[19]采用限制板件寬厚比和高厚比的方法來防止局部失穩(wěn)的發(fā)生，而歐洲和美國的鋼結構設計規(guī)范則采用截面分類的方法來區(qū)分構件所能達到的承載能力極限狀態(tài)。歐洲的不銹鋼結構設計規(guī)范基本上沿用了其鋼結構設計規(guī)范的方法；美國的不銹鋼結構設計規(guī)范雖然沒有明確的截面分類，但也同樣給出了可以進行塑性設計的限制條件。表1.3對比了幾本不銹鋼設計規(guī)范對于矩形空心截面受彎構件按塑性截面模量進行設計時不同的高厚比和寬厚比限值。通過對比可以發(fā)現(xiàn)歐洲規(guī)范對于板件寬厚比和高厚比的限值更加保守。