國外規(guī)范不銹鋼受彎構(gòu)件設(shè)計方法的介紹對比

 國外關(guān)于不銹鋼結(jié)構(gòu)性能的研究成果已經(jīng)比較成熟，在材料性能，構(gòu)件計算，連接計算，結(jié)構(gòu)整體計算等方面都取得了相當(dāng)多的成果，不銹鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范也在不斷完善中。世界上第一本不銹鋼結(jié)構(gòu)設(shè)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(rèn)識和不斷深入的試驗研究，美國ASCE在引入容許應(yīng)力法（ASD）和極限狀態(tài)設(shè)計法（LRFD）的基礎(chǔ)上編制了美國冷彎不銹鋼結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)計，并不適用于焊接截面的設(shè)計，也沒有涉及不銹鋼的防火與抗疲勞設(shè)計。

 現(xiàn)行的歐洲不銹鋼規(guī)范是由歐洲標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（CEN）在歐洲鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整后頒布的。它主要適用于奧氏體型和雙相體型不銹鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)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(shè)計與防火設(shè)計的相關(guān)內(nèi)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(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)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(gòu)件。該規(guī)范采用的是極限狀態(tài)設(shè)計方法（LFRD）,并給出了關(guān)于不銹鋼防火和抗疲勞設(shè)計的一些相關(guān)內(nèi)容。1995年，日本不銹鋼建筑協(xié)會（SSBAJ）編制了日本的不銹鋼設(shè)計規(guī)范，該規(guī)范主要致力于不銹鋼焊接截面的設(shè)計，同時涵蓋了厚板焊接截面的設(shè)計。參考南非和加拿大的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，南非也于1997年頒布了自己的不銹鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范。國內(nèi)隨著這幾年不銹鋼產(chǎn)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(chǎn)品的國家標(biāo)準(zhǔn)，但是尚沒有自己的不銹鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，這不僅與我國不銹鋼產(chǎn)量大國的地位不符，也不利于這種環(huán)保經(jīng)濟(jì)型材料在我國的推廣與應(yīng)用。因此，經(jīng)中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會批準(zhǔn)，由多家國內(nèi)院校機(jī)構(gòu)組成了編制組，于2009年正式開展了《不銹鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)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(shè)計法，但在基本設(shè)計規(guī)定上存在許多不同之處。美國不銹鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范、澳大利亞荷載規(guī)范和歐洲荷載規(guī)范的相關(guān)條款也存在不同。美國不銹鋼結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)計過程中，歐洲規(guī)范與美國規(guī)范對不銹鋼的強(qiáng)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(yīng)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(jié)構(gòu)部件，而推薦06Cr19Ni10N代替。歐洲規(guī)范中對于不銹鋼受彎構(gòu)件的強(qiáng)度分項系數(shù)取為1.1；而美國規(guī)范的取值則與構(gòu)件的受壓翼緣是否被加勁有關(guān)，對于受壓翼緣被加勁或者部分加勁的受彎構(gòu)件，其強(qiáng)度分項系數(shù)取為1.11，對于受壓翼緣未被加勁的受彎構(gòu)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(yán)重降低構(gòu)件的承載能力，為了充分發(fā)揮材料強(qiáng)度，我國的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范則采用截面分類的方法來區(qū)分構(gòu)件所能達(dá)到的承載能力極限狀態(tài)。歐洲的不銹鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范基本上沿用了其鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的方法；美國的不銹鋼結(jié)構(gòu)設(shè)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(jìn)行塑性設(shè)計的限制條件。表1.3對比了幾本不銹鋼設(shè)計規(guī)范對于矩形空心截面受彎構(gòu)件按塑性截面模量進(jìn)行設(shè)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。