10-H.1      适用范围

CivilFEM 按照《钢结构安全基本文件》CTE DB SE-A（2006年3月）对钢结构进行验算， 其内容包括对由轧制型材或组合截面组成、承受三维轴力、剪力和弯矩作用的结构进行 验算。

CivilFEM 执行的计算符合 CTE DB SE-A 以下各节的 规定：

5.2.4   截面 类型

6.2       截面 承载力

6.3       Res稳定性 杆件的

 

10-H.2      所涵盖的校核类型

利用 CivilFEM 可进行以下类型的分析和校核：

·         以下荷载作用下的截面校核：

       - 拉伸                                                                    CTE DB SE-A 第 6.2.3 节

       - 压缩                                                               CTE DB SE-A 第 6.2.5 节

       - 单向弯曲                                                           CTE DB SE-A 第 6.2.6 节

       - 剪力                                                       CTE DB SE-A 第 6.2.4 节

       - 单向弯曲和剪力                              CTE DB SE-A 第 6.2.8 节

       - 组合弯曲和斜弯曲                          CTE DB SE-A 第 6.2.8 节

       - 组合弯曲和斜弯曲 + 剪力                    CTE DB SE-A 第 6.2.8 节

·         屈曲校核：

       - 等截面受压构件             CTE DB SE-A 第 6.3.2 节

       - 受弯杆件的侧向                                           CTE DB SE-A 第 6.3.3 节

       - 受弯和受拉构件                           CTE DB SE-A 第 6.3.4.1 节

       - 受压和受弯构件                           CTE DB SE-A 第 6.3.4.2 节

 

10-H.3      支持的单元类型

CivilFEM 支持的单元类型包括以下 ANSYS 2D 和 3D 杆件 及梁单元：

            2D 杆件                                                                  LINK1

            3D 杆件                                                                  LINK8

            3D 杆                                                                  LINK10

            2D 梁                                                                    BEAM3

            3D 梁                                                                    BEAM44

            2D 变截面梁                                           BEAM54

            2D 塑性梁                                                     BEAM23

            3D 薄壁梁                                        BEAM24

            3D 弹性管                                                    PIPE16

            3D 塑性管                                                    PIPE20

3D 线性有限变形梁                   BEAM188

3D 二次有限变形梁          BEAM189

 

此外，还可以检查从 2D 或 3D 模型中提取的实体截面，前提是其横截面被分类为“structural steel”类型。

 

 

10-H.4      支持的截面类型

CivilFEM 根据 CTE DB SE-A 进行验算时支持的截面类型 如下：

程序库中包含的所有轧制型材 （参见型材库和命令 ~SSECLIB).

双 T 形、槽形或 U 形、单 T 形、箱形、等边和不等边角钢以及管形组合型材（命令 ~SSECDMS).

由板件定义的组合型材（命令 ~SSECPLT). 截面来源于实体截面，且其横截面被分类为“structural steel”的型材。

CivilFEM 将所有这些截面视为板件组合。例如，工字形截面由五块板组成：四块翼缘板和一块腹板。这样便于按照 CTE DB SE-A 进行验算，因为该规范以这种方式处理截面。显然，圆形截面不能分解为板件，因此采用专门的处理方式。

 

10-H.5      轴系

在按照 CTE DB SE-A 进行验算的过程中，CivilFEM 考虑并处理三种坐标轴系，它们均为右手坐标系：

1.   CivilFEM轴系。(X_CF, Y_CF, Z_CF).

2.   截面 轴系。（X_S, Y_S, Z_S).

3.   CTE DB SE-A 坐标轴系（规范坐标轴）。（X_CTE, Y_CTE, Z_CTE).

 

图 7-H.5‑1 梁截面中轴线的方向

在 CTE DB SE-A 坐标轴系中：

该轴系的原点与 CivilFEM 的原点重合。

X 轴_CTE与 CivilFEM 的 X 轴重合。

Y 轴_CTE是弯曲主轴，其方向由用户定义。（命令 ~MEMBPRO, ~CHKSTL).

Z 轴_CTE是垂直于由 X 轴和 Y 轴定义的平面的轴，使 XYZ 轴系为右手系。

要定义此坐标轴系，用户必须指定 CivilFEM 的哪个半轴：-Z、-Y、+Z 或 +Y，与正弯曲主半轴重合。用户可以通过以下命令定义此坐标轴系：~MEMBPRO，在为 CTE DB SE-A 定义构件级属性时，或~CHKSTL，在按照 CTE DB SE-A 进行验算时。但是，如有矛盾，以通过命令输入的定义为准~MEMBPRO，忽略 ~CHKSTL。总之，规范轴系与 CivilFEM 轴系重合，但旋转了 90 度的某个整数倍，如下所示。

表 10-H.5‑1

 

 

10-H.6      CivilFEM 管理的数据和结果

CivilFEM 为按照 CTE DB SE-A 进行验算处理以下数据和结果组：

截面相关数据：毛截面、净截面和有效截面的属性及 尺寸，组成该截面的钢板的特性及 尺寸。

构件级属性。

材料属性。

作用于截面上的内力。

验算结果。

10-H.6.1           截面数据

CTE DB SE-A 针对截面考虑以下数据集：

-          毛截面数据

-          净截面数据

-          有效截面数据

-          与截面等级及其组成钢板相关的数据。

毛截面数据对应于横截面的名义属性。

净截面仅考虑面积，该面积通过从毛截面面积中扣除螺栓孔、铆钉孔 及其他减薄部分得到。（该面积通过命令的 AHOLES 参数 输入 ~SECMDF).

有效截面数据以及与截面类别和板件类别相关的数据，在按照有效宽度法（CTE DB SE-A 第 5.2.5 节）进行验算的过程中获得。对于 4 类截面，该方法扣除因局部屈曲而不具承载能力的区域。对于类别较低的截面，不考虑屈曲折减。

CTE DB SE-A 模块以用户单位制下、采用 CivilFEM 坐标轴或截面坐标轴的毛截面数据作为初始数据，具体取决于情况（参见本手册第 5 章“梁截面的坐标轴系”一节）。程序计算有效截面数据以及与类别相关的数据，并将其以用户单位制、采用 CivilFEM 坐标轴或截面坐标轴存储在 CivilFEM 结果文件中。所有这些数据均可使用以下命令列出和绘制~PLLSSTL,y ~PRSTL.

下表汇总了 CTE DB SE-A 中使用的截面数据。

I.- 毛截面、净截面和有效截面的 通用数据

描述	数据
输入数据： 1.- 高度 2.- 腹板厚度 3.- 翼缘厚度 4.- 翼缘宽度 5.- 翼缘间距 6.- 腹板–翼缘圆角半径（轧制型材） 7.- 翼缘端部圆弧半径（轧制型材） 8.- 焊缝尺寸（焊接型材） 9.- 腹板–翼缘圆角或焊缝之间的距离	H Tw Tf B Hi r1 r2 a d
输出数据： （无 ）

II.- 毛截面数据

说明	数据	参考轴
输入数据： 1.- Y方向截面高度 2.- Z方向截面高度 3.- 截面面积 4.- 扭转惯性矩 5.- 弯曲惯性矩 6.- 惯性积 7.- 弹性截面模量 8.- 塑性截面模量 9.- 回转半径 10.- CDG坐标 11.- 轮廓极限坐标   12.- 按 Y 和 Z 方向从 CDG 到 CEC 的距离 13.- 翘曲模量 14.- 抗剪面积 15.- 抗扭截面模量 16.- 按 U、V 方向的弯曲惯性矩 17.- 角度 Y->U 或 Z->V	tky tkz A It Iyy, Izz Izy Wely, Welz Wply, Wplz iy, iz Ycdg, Zcdg Ymin、Ymax， Zmin, Zmax Yms, Zms Iw Yws, Zws Xwt Iuu, Ivv a	CivilFEM CivilFEM   CivilFEM CivilFEM CivilFEM CivilFEM CivilFEM CivilFEM 截面 截面   截面   CivilFEM CivilFEM 主要参数 CivilFEM
输出数据： （无 ）

 

III.- 净截面数据

描述	数据
输入数据： 1.- 毛截面面积 2.- 孔洞面积	毛截面面积 净截面面积
输出数据： 1.- 截面面积	净截面面积

 

IV.- 有效截面数据

有效截面取决于截面的几何形状及其所承受的内力，因此，需要针对每个构件和端部计算有效截面。

 

说明	数据	参考轴
输入 数据： （无 ）
输出数据： 1.- 截面面积 2.- 弯曲惯性矩 3.- 惯性积 4.- 弹性截面模量 5.- 形心坐标 6.- 根据 Y 和 Z 从形心到剪切中心的距离 7.- 翘曲模量 8.- 抗剪面积	Aeff Iyyeff, Izzeff Izyeff Wyeff, Wzeff Ygeff, Zgeff Ymseff, Zmseff Iw Yws, Zws	CivilFEM CivilFEM CivilFEM 截面 截面   CivilFEM

V.- 构成截面的钢板相关数据

描述	数据
输入数据： 1.- 板件数量 2.- 板件类型：翼缘或腹板（相对于弯曲主轴 ） 3.- 端部连接类型：自由或固接 4.- 钢板厚度 5.- 钢板端部坐标（在 截面轴上）	N Pltype Cp1, Cp2 t Yp1, Yp2, Zp1, Zp2
输出数据： 6.- 每个 端部板件的折减系数 7.- 板件类别	Rho1, Rho2 Cl

10-H.6.2           属性 构件级

按照 CTE DB SE-A 进行验算时，采用下表所述的构件级属性集合，所有这些属性均以用户单位并按照 CivilFEM 坐标轴存储在数据库中。 （命令的参数 L、K、KW、C1、C2、C3、CMY、CMZ、CMLT、PSIVEC、CFBUCKXY 和 CFBUCKXZ ~MEMBPRO).

 

表 7-H.6‑1 构件级属性

描述	数据	条文
输入数据： 1.- 构件总长度（整体屈曲）      侧向约束之间的长度（侧向屈曲） 2.- 有效长度系数 3.- 荷载条件和约束系数 4.- 与弯曲屈曲等效弯矩有关的系数 5.- 与侧向屈曲等效弯矩有关的系数 6.- 矢量效应折减系数 7.- XZ 和 YZ 平面内的屈曲系数 （XY 平面有效屈曲长度=L*Cfbuckxy）（XZ 平面有效屈曲长度=L*Cfbuckxz）	L   k, kw C1, C2, C3 CMy, CMz   CMlt   PsiVec Cfbuckxy, Cfbuckxz	表 6.11 表 6.14   表 6.14   Eq 6.49
输出数据： 8.- 构件类别	Clp

10-H.6.3           材料属性

按照 CTE DB SE-A 进行验算时，使用以下材料属性：

表 10-H.6‑2 材料属性

*th = 所考虑钢板的 厚度

10-H.6.4           应力

验算所涉及的内力取自所选 load step 和 substep 的 CivilFEM 结果文件（file .RCV）。CivilFEM 执行转换为 CTE DB SE-A 的单位、坐标轴和判定准则所需的转换，包括按照规范约定进行必要的符号变换（受压内力和应力为正）。CivilFEM 内部按照规范约定进行计算。

所采用的应力组合取决于用户在参数中 所考虑的选项 CLASSMOD 命令 ~CHKSTL. 如果选择部分选项，则采用校核中考虑的相同内力计算截面类别（默认选项）。相反，如果选择完整选项，则在计算截面类别时考虑所有内力，与所要求的校核类型无关。

下表规定了每种作用类型所考虑的部分内力集合。表头所列内力均相对于 CTE DB SE-A 坐标轴（YY 弯曲主轴），并采用 CTE DB SE-A 的符号约定（通常受压轴力为正；但在受拉以及弯曲受拉作用情况下，受拉轴力取正）。助记符采用规范中的表示。

 

表 10-H.6‑3 应力

作用效应	NEd	VEd	VyEd	VzEd	MEd	MyEd	MzEd
拉伸	FX
压缩	-FX
单向弯曲					MY
单向弯曲					MZ
剪应力		FY
剪应力		FZ
单向弯曲 + 剪力				FZ		MY
Flex. Simple + cortante			FY				MZ
双向弯曲	-FX					MY	MZ
复合弯曲	-FX					MY
组合弯曲	-FX						MZ
复合弯曲+轴力+剪力	-FX		FY	FZ		MY	MZ
受压屈曲	-FX
侧向屈曲					MY
侧向屈曲					MZ
弯曲受拉屈曲	FX					MY
弯曲受拉屈曲	FX						MZ
弯曲受压屈曲	-FX					MY
弯曲屈曲	-FX						MZ

10-H.6.5           最终校核结果

最终结果是对每种作用类型下是否满足规范要求条件的校核。

一般而言，对于任何类型的作用，规范对截面的要求条件如下：

分子为作用于截面上的内力，即轴力以及绕 Y 轴和绕 Z 轴的弯矩；在某些情况下，还需根据作用类型以及是否存在剪力，通过修正系数进行调整。

分母是截面针对各项作用效应的抗力承载能力，针对每种作用类型和截面类别分别进行计算。截面类别取决于截面类型以及作用于其上的效应。

CivilFEM 在结果文件 .RCV 中将单元每个端部的验算结果归入一个工况组合中，以便用户通过命令指定工况组合编号来访问这些结果~CFSET.

在各类验算相应章节所包含的表格中， 说明了与每种作用类型相对应的可用数据。

 

10-H.7      验算过程

导出验算表达式的步骤：

如下：

1.   读取用户要求的校核（作用）类型。

默认作用：    伴有轴力和剪力的压弯组合。

2.   读取 CivilFEM 中被视为弯曲主轴的轴，使其与 CTE DB SE-A 的 YY 轴重合。
CivilFEM 中默认与 CTE DB SE-A 的 +Y 轴重合的弯曲主半轴为 –Z 半轴。

3.   对每个选定的单元执行以下操作：

1.    获取数据库中存储的与该单元对应的材料属性，并计算校核所需的其余属性：
从 CivilFEM 数据库获取的属性：（命令 ~CFMP)

 

弹性模量	E
模量 Poisson	n
屈服极限	Fy(th)
极限 应力	Fu(th)
安全 系数	gM0, gM1 and gM2 (CTE DB SE-A Art.2.3.3)
横向变形模量	G
相应板材厚度	th

 

计算属性：

材料 常数  Epsilon:

                                      

2.    获取与该构件相对应的截面数据。

3.    初始化 有效截面值。

4.    截面板件折减系数及用于确定等级的板件其他参数的 初始化。

5.    如果作用类型有此要求（屈曲验算的情况），则计算截面的屈曲临界内力：两个平面 XY 和 XZ 内的弹性临界轴力，以及侧向屈曲的弹性临界弯矩。（参见“临界内力计算”一节）。

6.    获取作用于截面上的内力（N_Ed, V_y.Ed, V_z.Ed, M_x.Ed, M_y.Ed, M_z.Ed). 根据作用类型对截面进行专项验算。专项验算包括：

1.    选择（如适用）在确定截面类别及进行实际验算时所考虑的内力。

2.    确定截面类别并计算有效截面的性质（参见“截面的一般处理”章节）。

3.    根据作用效应和类别验算截面，计算判定准则: Crt_TOT, Crt_N, Crt_Mx y Crt_My.

7.    写入结果。

10-H.7.1           截面的一般处理。计算类别和折减系数。

根据 CTE DB SE-A，截面被视为由板件组成。这些板件按以下因素分类：

a) 其工作 a) 其工作状态：

腹板和翼缘分别相对于 Y 轴和 Z 轴；根据将其中哪个轴视为弯曲主轴。

b) 与其他构件的连接：

内部钢板或悬臂钢板

程序库中包含的型材截面针对每一块板件均提供此信息。该信息根据各轴将板件分类为翼缘或腹板，并给出板件在各端部的连接类型，将端部分类为有支撑端或自由端（有支撑端是指与另一块板件共用的端部，否则为自由端）。

为进行结构安全性验算，CTE DB SE-A 将截面分为 4 个可能的类别（第 5.2.4 条）

第1类	允许形成塑性铰，并具有足够的转动能力以实现弯矩重分布。
第2类	允许发展塑性弯矩，但转动能力有限。
3类	在受压最严重的纤维处，钢材可以达到屈服极限，但局部屈曲会阻碍塑性弯矩的发展。
4类	细长截面的全部或部分受压构件在最受压纤维达到屈服极限之前发生局部屈曲。

 

截面的类别取其各组成部件（翼缘和腹板，即板件）中的最高类别。首先根据 CTE DB SE-A 表 5.3 中的限值确定每个板件的类别。根据该表，板件的类别取决于：

1.   板件宽度与厚度的几何比值，并根据板件和截面类型进行了适当修正。

RelGeom = Anchura_corregida / espesor

宽度修正是指在固结端从宽度中扣除被认为可防止局部屈曲的区域，该区域取决于型材类型。对于轧制型材，通常为板件之间的圆角半径；对于焊接组合截面，通常为焊缝（见 CTE DB SE-A 表 5.3）。CivilFEM 对每种截面类型采用的修正宽度值为：

·    组合截面:

双T截面 T:

内部腹板或翼缘：

修正宽度 = d

            d          翼缘与腹板焊缝之间的距离     

外部翼缘：

修正宽度 =

B         翼缘宽度

T形截面：

内部腹板或翼缘：

修正宽度 = d

外部翼缘：

修正宽度 =

C 截面：

内腹板或翼缘：

修正宽度 = d

外翼缘：

修正宽度 = B

L形截面：

修正后的宽度  

l₁, l₂     角钢肢宽度

箱形截面：

内部腹板：

修正宽度 = H

H         高度

内翼：

修正宽度

T_w        腹板厚度

圆形管截面：

修正宽度 = H

·    轧制截面:

双T截面 T:

内腹板或翼缘 ：

修正宽度 = d

d         弦杆间距离

外翼缘：

修正宽度 =

B         翼缘宽度

T形截面：

内侧腹板或翼缘：

修正宽度 = d

外侧翼缘：

修正宽度 =

C截面:

内腹板或翼缘:

修正宽度 = d

外翼缘：

修正宽度 = B

L形截面：

修正宽度 =

l₁, l₂         角钢翼缘宽度

箱形 截面：

内腹板：

修正宽度 = d

内翼缘：

修正宽度 =

T_f         翼缘厚度

圆形管截面：

修正宽度 = H

2.   该关系的一个上限，取决于材料参数 e 以及板截面中正应力的分布 所体现的参数： a, Y, y , y 取决于板的类型，是内部板还是悬臂板；对于后者，还取决于自由端承受拉力还是压力。

限值（等级）=

 

其中：

a	受压长度 / 总长度。
y	s2/s1
	屈曲系数。
s1	板端应力中的最大值。
s2	板端应力中的较小值。

 

假定板内应力分布为线性

确定截面等级的过程包括以下步骤：

1.   根据作用于截面上的应力，按照用户确定的验算–作用效应类型进行筛选，求得截面第一块板件两端的应力。

2.   参数 计算： a, Y y k_o

根据 CTE DB SE-A 表 5.6 中的公式 计算得到。

内部板件：

                 参数   

                                                          

 

参数  

                                       

对于  

                                       

对于       

悬臂板自由端应力绝对值大于支承端应力绝对值时：

对于             

                                                                                                                                                        

对于          

悬臂板自由端应力绝对值小于支承端应力绝对值：

对于             

对于          

对于以下情况： = 无穷大 未在规范中涵盖。在这些情况下，认为板基本处于受拉状态，因此无需确定类别。出于程序稳健性的考虑，已纳入这些情况，并取值为 =无穷大，因为这会使板的类别为1，且板的折减系数为r = 1（与整块板均受拉时相同）。随后在有效截面计算中使用该折减系数。

3.   根据以下因素确定限值： a, Y y  以及板件特性（内板件、悬臂板件、受压自由边或非受压自由边）。

内板件：

 

	对于 a ≥ 0.5
	对于 a £ 0.5
	对于 a ≥ 0.5
	对于 a £ 0.5
	对于 y ≥ -1
	对于 y £ -1

 

悬臂板件，受压自由边：

 

	对于 组合截面
	对于 组合截面
	对于组合截面

 

悬臂板，自由端受拉：

 

	对于 组合截面
	对于 组合截面
	对于组合截面

 

其中：

  

     

 

这是程序用于 获得确定板件类别的限值所采用的一般公式。它对应于 CTE DB SE-A 的 表 5.3 和表 5.4。可以看出，其余各列都是这些公式的 特例。

例如：

对于完全受压的截面：

a = 1     y       Y = 1，对于其所有 板件

对于承受纯弯曲的截面：

a = 0.5  y       Y= -1   对于腹板

a = 1     y       Y = 1   对于 受压翼缘

Etc.

4.   板件类别的确定：

Si		RelGeom	< 限值(1)	板件类别 = 1
Si	限值(1) £	RelGeom	< 限值(2)	板件类别 = 2
Si	限值(2) £	RelGeom	< 限值(3)	板材类别 = 3
Si	限值(3) £	RelGeom		板件类别 = 4

序列 (1, 2, 3, 4) 对截面中的每个板件重复使用。

5.   将板件的最高类别 赋予截面。
对于管截面，将截面直接视为一个板件确定其类别，其中参数 RelGeom 和 Límites 按如下方式计算。

                        RelGeom = d/t          d = diámetro exterior.

                                                           t  = espesor.

                                  

 

对于 4 类截面，采用 CTE DB SE-A 第 5.2.5 节的有效宽度法降低截面承载力。

对于截面中的每个板件，计算板件两端的有效长度以及一组折减系数 r₁ y r₂，用于将板件每端有效部分的长度与其宽度相关联。

            Longitud_efectiva_extremo1 = anchura_chapa*r₁

            Longitud_efectiva_extremo2 = anchura_chapa*r₂

为此，采用 CTE DB SE-A 表 5.6 中的公式：

y =  s₂/s₁

1.   内部板件：

对于     （两端受压）

图 7-H.7‑1 内部板件

b = anchura corregida de la chapa

anchura_chapa = anchura real de la chapa

对于     （端部 1 受压，端部 2 受拉）

图 10-H.7‑2

2.   悬臂板：

对于    （两端受压：端部 1 固结，端部 2 自由） 

图 10-H.7‑3

对于         （端部 1 固结并受拉，端部 2 自由并受压）

图 10-H.7‑4

 

对于        （端部 1 固定并受压，端部 2 自由并受拉）

图 10-H.7‑5

如果固定端为 2，则交换 以下数值： r₁ y r₂

整体折减系数 r通过以下公式获得（CTE DB SE-A Art. 5.2.5）：

            对于两边支承的板件：           

            对于一边支承的板件：        

 是板件的宽厚比，其 计算式为：

其中：                         =  板件的修正宽度

                                     t    =  厚度

                                    e     = 材料参数

                                       = 屈曲系数

要获得有效截面的特性， 分三个阶段进行：

1.   确定翼缘的有效宽度，根据 系数 a  y Y, 根据毛截面特性计算得到，从而得到一个中间截面，其翼缘经过折减，而腹板保持为毛截面对应的腹板。

2.     计算所得截面的特性，并再次 计算系数 a  y Y.

3.    确定 腹板的有效宽度，从而确定有效截面，最后重新计算截面的 特性。

重新计算的截面特性为有效截面数据表中 所包含的特性。

根据截面类别和作用类型，分别采用毛截面、净截面或有效截面的 特性进行验算。

每种作用类型均按照特定的计算流程进行验算，具体内容见以下各节。

10-H.7.2           受拉构件验算（第6.2.3条）

1.   应力选择。
此类荷载作用考虑的应力为：
N_Sd = FX        轴向力设计值（受拉时为正；受压时不处理该构件）

2.   截面等级的确定及有效截面特性的计算。
此类荷载作用下的截面等级始终为1，所考虑的截面为毛截面或净截面。

3.   验算准则的计算。
对于承受轴向拉力的构件，在每个截面处验算一般准则 Crt_TOT，这与轴力判据一致 Crt_N:

    à   

       作为截面的抗拉承载力，，可以采用毛截面的塑性承载力，但不得超过净截面的极限承载力：

其中 N_t.Rd为截面的抗拉承载力，取以下各值中的较小值：

	毛截面的 塑性承载力
	净截面的 极限计算承载力

4.   输出结果也可作为一种替代方案，写入 CivilFEM 结果文件 (.RCV)。校核结果：判据和变量，见下表所述。

 

表 10-H.7‑1 第 6.2.3 条 受拉构件校核

10-H.7.3           受压构件验算（第 6.2.5 条）

1.   内力选择。
此类作用下考虑的内力为：

N_Ed =  FX       轴力设计值（受压时为正；受拉时不处理该构件）

2.   确定类别并计算有效截面的特性。
如果选择部分计算，则根据先前选定的内力，采用截面一般处理程序确定；如果选择全部计算，则采用完整程序确定，并以毛截面特性为基础。

3.   判定准则计算。
对于承受轴向压力的构件，在每个 截面处验算一般准则 Crt_TOT，该准则与轴力准则 一致 Crt_N:

    à   

其中 N_C.Rd 是截面的抗压承载力

对于1、2或3类截面：

 毛截面的塑性承载力

对于4类截面：

 截面的局部屈曲承载力

4.   输出结果也可作为替代方案写入 CivilFEM 结果文件（.RCV）中。校核结果：判据和变量，说明如下表所示。

 

表 10-H.7‑2 第 6.2.5 条 受压构件校核

10-H.7.4           弯曲构件验算（第6.2.6条）

1.   内力选择。
此类作用下考虑的内力为：

M_Ed = MY o MZ         绕弯曲主轴的弯矩设计值

2.   截面类别的确定及有效截面特性的计算。
如果选择了部分内力选项，则按照截面一般处理程序采用先前选定的内力进行确定；如果选择了全部内力选项，则按照完整处理程序进行确定，并以毛截面特性为基础。

3.   准则 计算。
对于受弯构件，在无剪力的情况下，检查每个截面是否满足以下条件：

   à  

其中：

 弯矩设计值

截面的抗弯设计承载力

对于 1类或2类截面：

对于 3类截面：

对于 4类截面：

4.   输出结果也可作为替代方案写入 CivilFEM 结果文件（.RCV）。校核结果（包括判据和变量）如下表所述。

 

表 10-H.7‑3 第 6.2.6 条 受弯构件校核

10-H.7.5           受剪构件验算（第6.2.4条）

1.   内力选择。
此类作用下考虑的内力为：

V_Ed = FZ ó FY           垂直于弯曲主轴的剪力计算值

2.   有效截面等级的确定及其截面特性的计算。
此类作用下截面等级始终为1，有效截面为毛截面。

3.   验算准则。
对于承受剪力的构件，在每个截面处验算以下条件：

    à   

其中：

VEd	剪切应力计算值
VPl.Rd	剪切塑性抗力计算值：
Av	剪切面积，通过从毛截面面积中减去翼缘面积之和得到：

 

4.   输出结果可选择写入 CivilFEM 结果文件（.RCV）。校核结果（判据和变量）说明见下表。

 

表 10-H.7‑4 第 6.2.4 条 受剪构件校核

 

10-H.7.6           受弯矩和剪力作用构件的验算（第 6.2.8条）

1.   应力 选择。
此类作用下考虑的应力为：

V_Ed = FZ 或 FY           垂直于弯曲主轴的剪应力计算 值。

M_Ed = MY 或 MZ         相对于弯曲主轴的弯矩设计值。

2.   截面类别的确定及有效截面特性的计算。
如果选择了部分选项，则采用截面一般处理程序，根据之前选定的内力进行确定；如果选择了完整选项，则采用全部内力，并以毛截面特性为基础。

3.   验算准则。
对于承受弯矩和剪力的构件，应在每个截面验算以下条件：

    à   

其中：                   受剪力影响而折减的抗弯承载力设计值。

当剪切应力超过截面抗剪塑性承载力的50%时，应采用剪切应力折减，即：

抗弯承载力矩按以下步骤确定：

8.    对于等翼缘截面以及绕强轴弯曲的情况（焊接或轧制H形截面、槽形截面和矩形管截面）：

 

Si 

Si 

a.    其他情况下：

注：这相当于将应用于整个截面的屈服强度fy进行折减；CTE DB SE-A仅要求将其应用于剪切面积。这是一种偏于保守的简化。

在两种情况下，M_V.Rd 应取M之间各数值中的较小值_V.Rd y M_0.Rd

M_0.Rd 是根据 等级计算得到的截面抗弯设计承载力。

4.   结果 也可选择输出至 CivilFEM 结果文件（.RCV）。校核结果（包括判据和变量） 见下表所述。

 

表 10-H.7‑5 第 6.2.8 条 受弯矩和剪力作用构件的校核

 

10-H.7.7           无剪力作用的压弯构件验算（第6.2.8条）

1.   内力 选择。
此类作用下考虑的内力为：

= FX	轴力的 设计值。
= MY or MZ	相对于主弯曲轴的弯矩 设计值。
= MZ or MY	相对于次弯曲轴的弯矩设计值。

2.   截面等级的确定及有效截面特性的计算。
如果选择部分选项，则采用截面一般处理程序，根据之前选定的内力进行确定；如果选择完整选项，则采用全部内力，并以毛截面特性为基础。

3.   准则 计算。
对于承受双向受弯且无剪力的构件，采用相同的计算公式（第 6.2.8 条）

对于 1 类和 2 类截面：

式中：

 

等效条件为：

Crt_TOT = Crt_N + Crt_My + Crt_Mz £ 1

 

其中 W_pl.y 是相对于 y 轴的塑性截面模量，而 W_pl.z 是相对于 z 轴的塑性截面模量

在没有 M 的情况下_z.Ed 上述验算 可简化为：

等效条件为：

Crt_TOT = Crt_N + Crt_My £ 1

 

对于3类截面：

 

其中

 

等效条件为：

Crt_TOT = Crt_N + Crt_My + Crt_Mz £ 1

  

 

 

其中 W_el.y 是相对于y轴的弹性截面模量，W_el.z 是相对于z轴的弹性截面模量

在没有M的情况下_z.Ed 该 验算简化为：

等效条件为：

Crt_TOT = Crt_N + Crt_My £ 1

 

对于4类截面：

其中：

 

等效条件为：

Crt_TOT = Crt_N + Crt_My + Crt_Mz £ 1

在没有 M 的情况下_z.Ed 该 验算简化为：

等效条件为：

Crt_TOT = Crt_N + Crt_My £ 1

 

其中：

	截面的 有效面积
	相对于 y 轴的 塑性截面模量
	相对于 z 轴的 塑性截面模量
	质心沿 y 轴的 位移
	质心沿 y 轴的 位移

 

 

4.   作为一种替代方案，将输出结果转储到 CivilFEM (.RCV) 结果文件中。校核结果：判据和变量，见下表。

 

表 10-H.7‑6 第 6.2.8 条 受压弯组合和斜弯构件的校核

10-H.7.8           斜弯曲和剪切作用下构件的验算（第 6.2.8 条）

1.   内力选择。
此类作用考虑的内力为：

=  FX	轴力计算值。
=  FY or FZ	垂直于次弯曲轴的剪力计算值。
=  FZ or FY	相对于弯曲主轴的法向剪力计算值。
= MY or MZ	相对于弯曲主轴的弯矩计算值。
= MZ or MY	相对于弯曲次轴的弯矩计算值。

2.   有效截面类别的确定及其性质的计算。
如果选择了部分选项，则采用截面一般处理程序，根据先前选定的内力进行确定；如果选择了完整选项，则采用全部内力，并以毛截面性质为基础。

3.   判据 计算。
只要剪力计算值不超过截面计算抗力的一半（在无其他内力作用的情况下计算），就应采用上一节中的迭代公式。(10-H.7.7)

仅当剪力大于截面塑性承载力的一半时，才考虑剪力的影响；在这种情况下，同时考虑轴力和剪力的影响。
轴力的影响按上一节所述纳入计算，剪力的影响则通过将截面的屈服强度降低系数 (1- 来考虑。r ), 从而得到：

其中：                        

	对于
	对于

根据上述条件的满足情况，该屈服强度降低仅分别应用于截面绕各轴的承载力。

注意：请注意，根据《技术规范》，屈服强度限值的折减适用于剪切面积。这是一种保守的简化。

4.   输出结果也可作为一种替代方案写入 CivilFEM 结果文件（.RCV）。校核结果（包括判据和变量）见下表。

 

表 10-H.7‑7 第 6.2.8 条 斜弯曲和剪切构件校核

10-H.7.9           受压构件的屈曲验算（第6.3.3.2条）

1.   内力 选择。
此类作用下考虑的内力为：

 

NEd = FX

轴力 计算值（受压时为正；如果不存在压缩力 则不处理该构件）。

2.   确定 截面类别并计算有效截面特性。
如果选择了“部分”选项，则根据前面选定的内力，采用截面一般处理程序确定；如果选择“全部”选项，则采用完整处理程序确定，并以毛截面的特性为基础。

3.   准则 计算。
对于受压构件，当考虑屈曲现象时，验算条件为：

    à   

式中：

NEd	为轴力的 设计值。
Nb.Rd	屈曲 设计承载力。 其中，A 为截面的横截面积，单位为 类别1、2 或3或有效面积 Aeff 在类别4中。
c	系数 屈曲折减

 

计算c 对于横截面恒定的构件，按下式确定：

    and

其中 a 是取决于屈曲曲线的弹性缺陷系数，而屈曲曲线又取决于截面类型、屈曲平面和钢材类型，因此得到以下 数值：a （CTE DB SE-A 的图 6.3 和表 6.3）：

 

表 10-H.7‑8 缺陷系数a

 

其中 N_cr 为临界轴力。（参见“临界内力计算”一节）。

计算两个XY平面内的弹性临界轴力 （Ncr_xy) y XZ (Ncr_xz）及其 相应的c_xy y c_xz,  并将 的最终值c取两者中的较小值。

4.   输出结果也可选择写入 CivilFEM 结果文件（.RCV）。校核结果：判据和变量， 将在下表中说明。

 

表 10-H.7‑9 第 6.3.3.2 条 受压构件屈曲验算

 

10-H.7.10       受弯构件的侧向屈曲验算（第6.3.3条）

 

侧向屈曲验算适用于对称截面，即对于工字形截面和槽形截面，按规范Y轴 （CivilFEM的Z轴）进行验算；对于箱形截面，则按Z轴和Y轴进行验算。

1.   应力选择。
此类受力情况下考虑的应力为：

MEd = MY 或 MZ

相对于主弯曲轴的弯矩 计算值.

2.   确定类别 并计算有效截面的特性。
如果选择了部分或全部截面，则根据截面一般处理程序，采用之前选定的内力进行确定；对于完整截面，则以毛截面的特性为基础。

3.   判据 计算。
当考虑受弯构件的侧向屈曲现象时，校核条件为：

    à   

其中：

MEd	表示弯矩的设计值。
Mb.Rd	侧向屈曲 设计承载力。 适用于 1类和2类截面。 对于 3类截面 对于 4类截面
cLT	与侧向屈曲相应的 折减系数。

计算c_LT 按如下方式确定：

其中：

M_cr 为侧向屈曲的弹性临界弯矩（参见“临界应力计算” 章节）

a_LT  是侧向屈曲的缺陷系数，其取值为：

 

4.   作为替代方案，输出结果可写入 CivilFEM 结果文件（.RCV）。验算结果（包括判定准则和变量）说明如下表所示。

 

表 10-H.7‑10 第 6.3.3 条 受弯构件的侧向屈曲验算

 

10-H.7.11       受弯和受拉构件的侧向屈曲验算（第6.3.4.1条）

1.   应力选择。
此类作用下考虑的应力为：

NEd = FX	轴力的 计算值（受拉时为正；若为 受压，则不处理该构件）.
MEd = MY 或 MZ	相对于主弯曲轴的弯矩计算值。

2.   有效截面类别的确定及其性能计算。
根据截面一般处理程序，若选择部分计算，则采用前面选定的内力；若选择完整计算，则采用全部内力，并以毛截面的性能为基础进行确定。

3.   判定条件计算。
当考虑受弯和受拉构件的侧向屈曲现象时，轴力值乘以数值为 0.8 的 折减系数，  以将这些内力同时作为矢量效应考虑。
通过以下表达式计算距中性轴最远的受压纤维处的应力：

 

其中 W_受压 是截面对最外受压纤维的截面抵抗矩，N_t.Ed 为轴力值。

校核条件为：

   à   

其中：   

 

4.   输出结果也可作为一种替代方式转存至 CivilFEM 结果文件（.RCV）中。校核结果（包括判据和变量）如下表所述。

 

表 10-H.7‑11 条款 6.3.4.1 受弯和受拉构件的侧向屈曲验算

 

 

10-H.7.12       受弯和受压构件的侧向屈曲验算（第 6.3.4.2 条）

1.   内力选择。
此类作用所考虑的内力为：

NEd   = FX	轴力的 计算值（受拉时为正；如果是 受压， 则不处理该构件）.
My.Ed = MY o MZ	相对于主弯曲轴的 弯矩计算值。
Mz.Ed = MZ o MY	相对于次轴的 弯矩计算值。

2.   确定 截面类别并计算有效截面特性。
根据截面一般处理程序，采用前面选择的内力进行确定：如果选择“部分”，则按部分处理；如果选择“全部”，则按完整截面处理，并以毛截面特性为基础。

3.   验算准则计算。

 

对于整个构件： (CRT_1)

à  Crt_1 = Crt_N1 + Crt_My1 + Crt_Mz1 £ 1

此外，仅对于不易发生扭转屈曲的构件： (CRT_2)

此外，仅对于易发生扭转屈曲的构件： (CRT_2)

à  Crt_2 = Crt_N2 + Crt_My2 + Crt_Mz2 £ 1

à Crt_TOT = Min( Crt_1, Crt_2)

其中：

	轴力 验算准则
	弯矩（主轴） 验算准则
	弯矩（次轴） 验算准则
Crt_TOT1	一般准则
	轴力准则
	弯矩准则（主轴），不考虑扭转屈曲
	弯矩准则（主轴），考虑扭转屈曲
	弯矩准则（次轴）
Crt_TOT2	根据是否发生扭转屈曲确定的准则
Crt_TOT=min (Crt_tot1, Crt_tot2 )	整体准则

 

其中：

            

 

             

 

 

 y  是各方向的屈曲系数

 是侧向屈曲系数（根据第 Art 6.3.3 条计算）。对于不易发生扭转屈曲的构件，取 1。

y   对于 4 类截面构件，有效横截面重心相对于毛横截面重心位置的偏移量。

等效均匀弯矩系数 , y 根据支撑点之间的弯矩图形状确定（第 Art 6.3.4.2 条表 6.14）。对于无支撑结构框架中的杆件，当其屈曲长度大于杆件自身长度时，应取：

根据构件截面类别确定的验算项 （表 6.12）：

Clase	A
1	A			0.6	0.6	0	0
2	A			0.6	0.6	0	0
3	A			0.8	1	0	0
4				0.8	1	根据 构件和应力	根据 构件和应力

 

 

根据构件截面类别确定的相互作用系数（表 6.13）：

 

 

 

 

 

其中：

= y   y-y 轴和 z-z 轴的约化长细比值，且不大于 1

4.   作为一种替代方式，将输出结果写入 CivilFEM 结果文件（.RCV）中。校核结果：判据和变量如下表所述。

 

表 10-H.7‑12 第 6.3.4.2 条 受弯和受压构件的侧向屈曲校核

10-H.7.13       临界应力 计算

临界应力   y  对于不同类型屈曲作用所需的临界应力， 根据以下公式计算。

其中：

	XY平面内临界弹性轴力。
	XZ平面内临界弹性轴力。
A	毛截面面积。
E	弹性模量。
	构件在XY平面内的长细比。
	构件在XZ平面内的长细比。
	构件在XY平面内的回转半径。
	构件在 XZ 平面内的回转半径。
	构件在 XY 平面内的屈曲长度。
	构件在 XZ 平面内的屈曲长度。

两个平面内的屈曲长度是指约束之间的长度，并根据规范属性通过以下表达式得到：

其中：

Cfbuckxy	XY 平面内的屈曲系数。
Cfbuckxz	XZ 平面内的屈曲系数。

 

侧向屈曲临界弹性弯矩 Mcr 应根据弹性理论确定，例如按照第 6.3.3.3 条：

在杆件两端的支座阻止其发生扭转变形，且荷载作用于杆件轴线上时：

 

 

其中：

式中：

	临界弹性弯矩（第6.35条）。
	表示杆件 均匀扭转承载力的分量（第6.36条）。
	表示杆件 非均匀扭转承载力的分量（第6.37条）。
	均匀扭转 模量。
	相对于 Z 轴的 惯性矩。
	L构件在约束之间的长度。
G	横向变形 模量。
	取决于荷载条件和端部约束 （固结）的系数。
E	弹性 模量。
	截面相对于相应惯性轴、按最受压纤维确定的 弹性截面模量。
	支撑截面相对于弱惯性轴的回转半径；该截面由受压翼缘和腹板受压区的 三分之一组成。

El C系数₁ 按照 CTE DB SE-A 的说明，将其作为构件属性输入， 表 6.11。