3284006434@qq.com

【精华】欧洲规范教学系列——刘工带你读欧洲规范 EN 1990(二)

by 邵工——建筑结构工程师 Structural Engineer |2017年7月1日 | 欧洲规范
[隐藏]

Section 5 - Structural analysis and design assisted by testing

本章其实没有什么有实质性的内容可以和大家分享,只有一些纲领性的提要,不过有两点还是值得引起大家的注意:

  1. 欧标非常重视防火的设计,这个可以从每本分册中看出端倪,EN 199X-1-2基本上全是防火的设计,包括混凝土、钢结构等等,从这一点来说欧标是要领先国标的,具体各种结构的防火设计咱们在以后的日子中分别讨论。
  2. 框架分析中,主要分为有侧移框架和无侧移框架,这个概念在英标中一直处于不够重视的地步,但是在欧标中,因为要使用直接分析法,所以框架是否有侧移变得很重要了,但是欧标中也并没有指出哪种结构是有侧移框架,哪种是无侧移框架。以前的设计中,一般可以简单地认为如果钢结构依附于混凝土核心筒或者是有交叉撑,即可认为无侧移,但是,刘工从一些资料中找出更权威的一个定义:

    A structure may be classified as non-sway, and the overall second-order effects neglected:
    (1) if the increase of the relevant bending moments or sway shear due to second-order deformation is less than 10% of the first-order bending moment, or the storey shear, respectively
    (2) if the axial forces within the structure do not exceed
    10% of the theoretical buckling load.

有两种方法,如果二阶分析产生的附加弯矩小于一阶分析产生弯矩的10%,或者轴力小于屈曲承载力的10%,即可忽略二阶效应,这也是一个基本的方法,具体到混凝土或者钢结构,还有一些特别的方法之后来介绍。
Section 6 - Verification by the partial factor method

说白了,这一章就是对于分项系数法一个最基本的介绍,大家应该在大学本科也都有接触,不过,此章也是EN 1990的两处精华之一,所以刘工要和大家细细谈谈。

6.3这一小节给大家介绍了五种分项系数,分别是荷载 (action)、荷载效应 (effect of action)、材料 (material or product)、几何尺寸 (geometry)以及承载力 (resistance)。刘工将以重点的形式与大家剖析一下:

    1. 荷载与荷载效应:顾名思义,荷载分项系数就是对荷载直接加,而荷载效应分项系数就是对由于荷载产生的效应而加的分项系数。举例来说,一根梁受5kN/m的均布荷载产生了50kN-m的弯矩,那么荷载分项系数就是要对5乘一个系数,而荷载效应就是对50乘一个系数,在欧标中,这两个分项系数分别用ϒf和ϒSd表示(顺便吐槽一下微信文本的编辑功能,不能输入下标),关于这两个系数的含义,请大家参考规范上的解释。当然了,有些人会问了,为什么要这么麻烦呢,直接把两个系数简化成一个系数然后放在荷载上不就行了!恭喜你,回答正确,欧标也是这么想的,所以有了一个新的系数ϒF,而这个系数呢,就是大家平时大多数情况下看到的荷载分项系数。

      但是,明明可以如此简单,为何还要把生活变得这么艰辛,这个问题我留给大家去思考了,给一点小小的提示:线性分析的荷载与效应是线性的关系,所以系数乘在哪里无所谓,那么非线性呢?(此处省略1000字)

    2. 代表值:刘工在之前的分享中已经与大家提及到代表值这个概念,那么现在就要拎出来具体分析一下代表值到底是个啥,该咋用?继续拿荷载说事,代表值的表示式是Frep = ψFk,ψ又有四种取舍,分别为1、ψ0、ψ1和ψ2,而Fk为特征值,所以从此公式大家可以看出,代表值即是对特征值乘上不同的系数而形成不同的代表值,代表值只是一个大类,里面的小类又有很多,比如特征值(即系数是1)、频遇值、准永久值等待……
    3. 尺寸分项系数:这个概念无论对于国标还是英标的使用者都是比较陌生的,它在整个欧标中的应用虽然不是非常多,但非常重要:一是对结构进行直接分析法时要输入的整体缺陷与局部缺陷;二是在地铁开挖时要进行超挖的模拟。这个会在以后的环节与大家分享。

6.4和6.5这两节分别介绍了承载能力极限状态 (ULS)和正常使用极限状态 (SLS),对于使用国标的工程师来说,应该是非常亲切的,对于英标使用者来说,真是看得一头雾水!刘工在这里就与大家分享一下这两个极限状态:

  1. 欧标的ULS当中共有六种极限状态:EQU, STR, GEO, FAT, UPL, HYD。详细的含义大家请自己看规范,刘工唠叨几句,如何分辨EQU与STR,可以简单地认为如果极限状态与材料无关,那么就是EQU,否则可以认为是STR;刘工之前提到FAT(疲劳破坏)严格来说不属于ULS,但因为疲劳破坏之后也代表了结构的破坏,所以欧标中就放在ULS了,但是具体验算疲劳破坏的方法与其他ULS的方法是完全不同的哦!
  2. 关于ULS和SLS的荷载组合:ULS有三种组合——fundamental combination(基本组合)、accidental design combination(偶然组合)和seismic design situation(地震组合),SLS也有三种组合——characteristic combination(标准组合)、frequent combination(频遇组合)和quasi-permanent combination(准永久组合)。不是任何一种情况都要使用这六种组合,但是对于这六种组合大家要铭记于心。

Annex A1 - Application for buildings

如果大家认为看完正文就完了,那只能说你只看了一半的规范,因为EN 1990第二个精华是在附录A1和A2中,几乎所有的分项系数取值全集中在此处,刘工继续以读书笔记的方式与大家分享其中的重点:

  1. A1.2.1 (1) NOTE 1当中说,任何的荷载组合只考虑不超过两种可变荷载,这对于大家是一个福音,不过请大家一定注意国家附录,大部分的国家附录都对这一条直接提出了否定。
  2. 在验算ULS的STR(即构件的验算)中,欧标对于公式6.10提出了两个等效的替代公式,从本质上来说,这两个替代公式才是真正符合概率设计法原理的,因为它们分别把永久荷载与主要可变荷载当成主导荷载,另一个为伴随荷载。
  3. 在验算STR的时候,大多数情况下要遵守同源法则——即对于同一个荷载,要取同样的分项系数,比如恒载取了1.35了,那必须全是1.35;但是对于EQU,这个法则不适用,即有利的恒载取1,不利的取1.35。
  4. 在验算EQU的时候,表A1.2(A)提供了两套参数,并提供了说明,我举个例子,比如重力式挡土墙的倾覆验算,就用NOTE 1当中的系数,如果这个挡墙墙下面有根抗拔桩(当然,没有人会这样做),那么就用NOTE 2当中的系数。类比来说,如果有涉及抗拉螺栓的设计,也是用NOTE 2。
  5. 很多人找不到欧标当中对于位移的控制,其实它们是在A1.4.3这一节以及相应的国家附录中,如果还是找不到你想要的,那么请参考其他的规范和书籍。

    Annex A2 - Application for bridges

与附录A1类似,里面有大量的分项系数,不过请大家注意读一下A2.2.1当中的各个条款,因为桥梁比建筑要复杂一些,有一些荷载组合是不需要考虑的,例如雪载与风载是不要同时考虑的,对于新加坡温度与风也是不必同时组合,等等等等。

对于附录B\C\D,刘工目前在工作中还没有用到,如果大家有兴趣,或者是从事专业研究的人可以去读一下。

-----分割线-----

好了,把重点讲完了,可以和大家说一些废话了。

首先是抱歉,第二部分这么晚才与大家分享出来,其实这一段时间我一直在边读边做笔记中,甚至每天坐地铁时也在读规范以及相关的手册,想着怎么与大家分享,但有时灵光一现的想法如果不能即时记下来就又跑了,所以刘工对于自己写出来的东西不能说非常的满足。由于工作进入了一个全新的阶段,所以晚上回来吹着空调对着电脑码字的时间也越来越少,只有周末的时候才可以和安安静静写点东西。

其次,有些兄弟公众号会询问我是否可以转载,是否有版权。对此,我是相当开放的,欢迎大家转载、改编,只要能激起大家一起学习欧标兴趣的我都愿意做,当然了,如果能在文中帮我宣传一下是最好不过了。当然,文章不代表我全部的水平,对于规范的理解,也没有仅仅停留在大家看到的水平上,只是想到大家对于欧标都是初次掌握,如果一次讲太深,大家可能会更加不解。所以如果大家有更多的需求和想法,欢迎和我联系,我定当解囊相赠。

最后,在平时网友的留言以及专业的QQ答疑群 (319330491)中,最常见到的一类问题就是:国标中关于某一条的规定在欧标中哪里可以找到。我基本可以断言,大多数人的做法就是按照国标的思路和条款来走,然后找到欧标中对应的条款。我对此方法还是抱有怀疑态度的,就像我曾经在给某兄弟设计院培训的时候,一位工程师问我,学习欧标有什么捷径?我的回答是:没有!任何的捷径全是在对总体有一定把握的基础上才探索出来的,否则,设计过程中会漏掉很多很多的东西,毕竟这是两套不同的规范,也许在国标中对于A的规定在欧标中没有,但是欧标中也许规定A的老子或者孩子,由于你不熟悉,没找到,就会导致没有考虑到A的老少三代。再说了,大家在土木行业这么长时间了,难道还相信咱们这行真有什么捷径吗?所以我能做的就是尽量把重点以及与国标非常不同的地方分享出来,希望大家做的就是跟着刘工一起去一本一本去啃下来,就像准备注册考试那样去啃,终有一天会融会贯通的。

邵工——建筑结构工程师 Structural Engineer

建筑一网(www.jianzhu1.com)是一群同济大学毕业建筑和土木相关专业毕业的研究生和博士组成的技术团体。我们自2011年始即开始从事结构设计和研究工作, 积累了大量的研究成果和创新技术,并整理了对中国规范、FIDIC合同、欧洲规范和美国规范的总结笔记。此外, 团队还在结构产品领域有所研究,并推出了超薄夹层、板桁架、无檩网架、装配式厂房和装配式酒店等相关装配式产品。

Latest posts by 邵工——建筑结构工程师 Structural Engineer (see all)

百度已收录
分享:

邵工——建筑结构工程师 Structural Engineer

建筑一网(www.jianzhu1.com)是一群同济大学毕业建筑和土木相关专业毕业的研究生和博士组成的技术团体。我们自2011年始即开始从事结构设计和研究工作, 积累了大量的研究成果和创新技术,并整理了对中国规范、FIDIC合同、欧洲规范和美国规范的总结笔记。此外, 团队还在结构产品领域有所研究,并推出了超薄夹层、板桁架、无檩网架、装配式厂房和装配式酒店等相关装配式产品。

发表评论

电子邮件地址不会被公开。