梁规范验算

该软件允许用户根据结构钢建筑物的许用应力设计 (ASD) 规范验算规格（美国钢结构协会 (AISC)，第 9 版 （1989)）来检查许用应力。

以下是执行梁规范验算分析的常规步骤：

1. 创建包含梁单元的分析。支持以下分析类型：
   1. 线性（线性材料模型静态应力、响应谱等）
   2. 使用“线性”、“各向同性”或“von mises 双线性等向强化”材料模型的非线性（非线性材料模型 MES 等）。
2. 对横截面来自 AISC 2001（或更高版本）数据库或用户定义的形状（宽法兰、C 型槽钢、管道或空心矩形）的梁单元执行规范验算。（横截面在“单元定义”对话框中输入）。有关其他限制，另请参见下文的“常规假设”。
3. 梁材料属性需要包含屈服应力。屈服应力仅在计算许用应力时使用，不用于计算塑性，也不会影响应力或变形的计算。
4. 执行分析。
5. 在“结果”环境中，设置规范验算参数（请参见下文）。
6. 查看规范验算结果。可通过图形方式或通过生成报告进行查看（请参见下文）。

设置默认参数

完成分析后，模型将位于“结果”环境中，此时应设置规范验算参数。

注： 每次执行分析时都会将该设置重置为默认值。

AISC 规范需要使用有效长度系数 K，以帮助工程人员考虑各类端部条件（销连接、固定等）。需要为每个构件在两个方向上指定此系数。默认情况下，假定 Kx 和 Ky 的值为 1。

AISC 规范需要基于每个构件指定的常数 Cm。假定其默认值为 0.85。

可以使用“结果等值线” “应力” “梁规范验算” “设置”访问“构件属性”对话框以单独更改这些默认值。选择电子表格中的相应条目并更改值。若要为所有构件更改该值，请单击“设置默认值”按钮。更改默认值并单击“确定”关闭对话框后，单击“使用默认值重新加载”按钮将通过新的当前默认值填充表格。

注： “使用默认值重新加载”按钮还会将强轴和弱轴长度重置为原始值（单元长度总和）。

另外，在“构件属性”对话框中选择一行后，模型中包含选定构件的所有梁单元均将在模型中亮显。

定义构件

在规范验算期间，会将多个梁单元合并到构件中，其中每个构件的长度均将用于许用应力计算。围绕弱轴和强轴的弯曲长度值不同。

将在“结果”环境中完成构件创建。下文将概述创建方法。规范验算计算基于构件中的梁单元组而不是单独的梁单元完成。

在以下情况下，两个相邻的梁单元将被视为同一构件的部件：

• 二者位于相同的部件上。
• 二者具有相同的横截面。
• 二者共线。
• 在公共节点处不存在梁端释放或偏移。
• 公共节点处仅有 2 个单元（任意类型）连接在一起。
• 未在公共节点处应用任何边界条件或边界单元。

如果上述任意条件未满足，则将终止构件并在新的构件中开始下一单元。

构造完构件后，“结果”环境将假设构件的长度 (L) 是相邻单元的总长度。计算构件中的实际应力时，“结果”环境将检查组成构件的每个梁单元的两个节点的结果。将根据规范计算许用应力值。然后，最大结果将被视为适用于组成构件的所有单元。

• • 尽管系统自动计算构件（及其关联长度），但用户可以使用以下方法之一更改弱轴长度和/或强轴长度：
    • 在显示区域中选择要组合其长度的构件（“选择”“选择”“梁构件”）。单击鼠标右键，然后选择相应的命令。在每种情况下，均使用当前在“构件属性”电子表格中输入的长度进行求和。
      • “组合强轴长度”会为所有选定构件将围绕强轴的弯曲长度设置为各个构件的长度之和。
      • “组合弱轴长度”会为所有选定构件将围绕弱轴的弯曲长度设置为各个构件的长度之和。
      • “组合二者长度”会为所有选定构件将围绕强轴和弱轴的弯曲长度设置为各个构件的相应长度之和。
    • 在“构件属性”对话框（“结果选项: 梁规范验算设置”）中，请单击要更改长度的单元格，然后输入新数字。
    

                图 1：梁结构示例

  注：

  • 在使用上文所述的选择、单击鼠标右键并选择“组合长度”的方法组合构件后，各个构件将无法用于与其他构件组合长度。（将分别处理强轴和弱轴长度。）尝试执行此操作将导致出现警告“未完成请求的操作，因为所选的某些构件已与其他构件组合”。
  • 例如，如果要组合构件 M4、M5 和 M6 的弱轴，但仅选定了 M4 和 M5，则将无法选择组合的 M4/M5 构件和 M6，单击鼠标右键并选择“组合弱轴长度”。可以在“构件属性”对话框中手动为 M4、M5 和 M6 更改长度条目。或者，可以使用“使用默认值重新加载”按钮重置组合的构件列表，但这将重置表中的所有内容。
  • 应在更改其他默认值后更改长度。（请参见上文。）由于长度为输入，因此不会考虑拉伸或压缩引起的长度更改，即使在非线性、大位移分析中也是如此。

查看结果

“结果等值线” “应力” “梁规范验算”包含七个命令，这些命令可用于显示计算得到的应力与符合选定规范的材料许用应力之比。

• 强轴长细比：将显示围绕强轴的长细比。长细比计算将在“规范”部分中介绍。
• 弱轴长细比：将显示围绕弱轴的长细比。长细比计算将在“规范”部分中介绍。
• 强轴弯曲比：将显示围绕强轴的弯曲应力与许用应力之比。
• 弱轴弯曲比：将显示围绕弱轴的弯曲应力与许用应力之比。
• 局部 2 剪切比：将显示局部 2 方向上的剪切力与许用应力之比。
• 轴应力比：将显示轴应力与许用应力之比。
• 最不利比：将根据相应的轴向、强轴弯曲和弱轴弯曲组合显示最坏应力与许用应力之比。

提示： 如果选择的结果未使用颜色为模型着色，且图例未显示任何值，则构件很可能违反了该结果的准则。生成详细报告将列出违规原因。

生成报告

除了可以显示的结果等值线之外（如有必要放入报告），还可以专门为规范验算创建以下类型的文本报告：

• 单一载荷工况或单一时间步：此规范验算报告使用来自当前载荷工况或时间步的结果。该报告将汇总所有构件的结果（构件长度、应力比等）并通过红色亮显标识失效构件。可以通过“结果等值线” “应力” “梁规范验算” “设置”，然后选择“生成报告”“当前载荷工况”或“当前时间步”来生成此报告。报告标题将指示用于报告的载荷工况/时间步。
• 所有载荷工况或所有时间步：此规范验算报告使用来自所有载荷工况或时间步的结果。该报告将汇总所有构件的结果（构件长度、应力比等）并通过红色亮显标识失效构件。将在合适的位置给出提供结果的载荷工况编号 (LC) 或时间步编号 (TS)。（可能在不同的载荷工况或时间步中，最大值是不同的结果）。可以通过“结果等值线” “应力” “梁规范验算” “设置”，然后选择“生成报告”“所有载荷工况”或“所有时间步”来生成此报告。
• 详细：此规范验算报告使用来自选定构件的当前载荷工况或时间步的结果。该报告将提供非常详细的构件信息，例如包含的梁单元编号、包含的结果和使用的失败/通过公式的方程编号等。若要生成详细的报告，请转到“结果等值线” “应力” “梁规范验算” “设置”，然后在要生成详细报告的构件所在的行上单击鼠标右键，然后选择“生成详细报告”命令。报告标题将指示用于报告的载荷工况/时间步。

创建报告后，“报告”环境将自动启动并显示报告。在“报告”环境中，可以通过选择树视图中的条目查看所有生成的报告。（“配置报告”对话框可用于在整个报告中包括或排除每个规范验算报告。）

提示： 一次只能存在一个上述报告；软件无法创建多个报告。但是，用户可以生成一个报告（如构件 3 的详细报告），将该报告中的文本复制到“配置报告”对话框（作为新文本部分），然后生成新的规范验算报告（如构件 21 的详细报告）以替换原始报告。有关“配置报告”对话框的帮助，请参见配置报告页面。

常规假设

1. 仅考虑下列结构形状。AISC 库是指 AISC 2001（或更高版本）数据库：

• AISC 库中的 I 型构件：W、M、S 和 HP，或用户定义的宽翼缘梁
• AISC 库中的槽钢：C、MC 或用户定义的 C 型槽钢
• AISC 库中的角钢：L
• AISC 库中的 T 形结构钢：WT、MT、ST
• AISC 库中的管道或用户定义的管道
• AISC 库中的结构管：HSS 或用户定义的空心矩形

2. 不考虑以下内容：

• 组合构件 - 混合梁
• 横向加强构件
• 板梁（腹板长细比 h/tw 大于限值 970/sqrt(fy)）
• 双角钢
• 板

3. 假设所有载荷围绕强轴或弱轴对称。

4. 法兰将连续连接到 I 形截面的腹板。

5. 结构管具有均匀的壁厚。

6. 不考虑扭转效果。

7. 很多 AISC ASD 规范验算公式（尤其是应用于轴向压缩作用下的梁的公式）需要已知法兰的无支撑长度。构件可能具有允许围绕两个轴弯曲的不同无支撑长度，具体很可能取决于边界条件（约束）。

8. 用户根据规范规格应用载荷。规范验算软件不会验算模型是否符合未存档的规格。

有关在规范验算中使用的公式，另请参见以下页面许用应力。