杆件 | 基本

在'承载能力极限状态配置'或'强度配置'对话框的 杆件 | 基本 标签页中，您可以对杆件和杆件集的设计进行基本设置。

“编辑承载能力极限状态配置”对话框（欧洲规范 EN 1993）

根据 AISC 360 的钢结构设计“编辑强度配置”对话框

'设计参数'分为多个类别，具体类别因设计标准而异。

常规

'进行稳定性分析'复选框控制除截面验算外是否进行稳定性分析，例如针对弯曲屈曲或弯扭屈曲的验算。如果您不希望进行稳定性分析，或者已在内力计算中考虑了稳定性效应（例如通过考虑缺陷和/或刚度折减的二阶分析进行计算），则应取消勾选该复选框。

启用稳定性分析后，必须定义有效长度或边界条件并分配给相应的杆件或杆件集。否则无法进行稳定性分析。计算后，将在结果表错误与警告中显示相应消息。索杆和拉杆不在此范围内，因为它们只能承受拉力，无需进行稳定性分析。

'进行扩展塑性设计'复选框提供了按照所谓的"部分内力法"(TSV)对杆件或杆件集进行设计的选项。勾选该选项后，可在杆件 | 塑性标签页中设置相关参数。

用于忽略内力和应力的利用率限值

大多数针对手算而制定的设计标准中包含的验算公式或相关作用条件，通常仅适用于特定的内力组合。然而，在3D模型的结构计算中，通常得到的内力值非常小。虽然从工程角度来看它们对承载力没有影响，但如果严格遵守设计标准，它们会阻碍某些验算或强制使用不利的相关作用公式。因此，利用率限值提供了一种简单透明的方法，可在验算中忽略特定的内力，从而避免上述问题。

设置忽略内力和应力的利用率极限

1. banner.important@极值设置并非基于任何规范规定。
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极值 η 描述了作用内力与塑性截面抗力之间的比值，后者通过截面属性以简化方式确定。这并非规范规定的设计承载力：因此不考虑特定于标准的规定（例如截面等级分类）；这不符合极值设置的目的。因此，高极值仅应用于测试目的。

如果某一内力低于极值条件，则设计时不会出现内力被忽略的警告。但在验算细节中，您可以通过设计内力处的'可忽略'标记检查哪些内力因极值而被忽略、未纳入验算。如果某处的所有内力均可忽略，则仅将对可忽略内力的检查作为验算结果列出。

钢结构设计 -可以忽略的内力和弯矩的设计细节

如果启用了加载项 扭转翘曲(7个自由度)，则对于某些设计标准，还提供了双力矩以及次扭转引起的剪应力的极值。

薄壁结构分析（适用于EN）

有效截面的确定需要采用迭代方法。在'最大迭代次数'输入框中，您可以设定允许的最大计算循环次数。一旦两次迭代结果之间的'迭代最大差值'低于设定值，计算即结束。

对于非双对称、受压且存在局部屈曲风险的截面，有效截面的重心位置相对于毛截面会发生偏移。原本作用于毛截面中心的外部压力此时对有效截面产生偏心作用，从而产生附加弯矩。默认情况下，该弯矩在计算中被考虑。如果不希望如此，请勾选'因重心偏移产生的弯矩忽略不计'复选框。

通过'考虑EN 1993-1-5 [5]附录E的有效宽度'复选框，您可以控制是否使用附录E中所述的替代方法来确定屈服强度以下应力情况的有效截面。

选项（适用于EN、CSA、GB、SIA等）

根据设计标准的不同，承载能力极限状态配置中还提供其他选项。以下针对所选标准进行介绍。

EN 1993

EN 1993 的选项

截面等级为1级和2级的截面允许采用塑性设计。如果这些截面不利用塑性储备进行验算，请勾选'弹性设计（也适用于1级和2级截面）'复选框。在这种情况下，您可以通过'使用[1]公式6.1进行弹性设计验算'复选框控制是否按照弹性理论进行一般验算。该验算可能偏于保守，因为未考虑通常在弹性设计中允许的部分塑性应力重分布。

对于塑性设计，通过'在M+N截面验算中使用6.2.1(7)的线性相关作用'复选框，可以将内力的利用率线性叠加。该方法偏于保守，不适用于4级截面。

CSA S16

CSA S16 的选项

截面等级为1级和2级的截面允许采用塑性设计。如果这些截面不利用塑性储备进行验算，请勾选'也适用于截面等级1或2的弹性设计'复选框。

通过其他选项，您可以控制'根据13.3.1的截面承载能力参数'以及'根据13.8.6的均匀受弯作用系数(ω1)'。

GB 50017

GB 50017 的选项

说明正在编写中。

SIA 263

SIA 263 选项

剪力验算通常采用有效剪切面积 A_v 进行。对于截面等级为3级的双对称I形截面和U形截面，也可以采用腹板面 A_w 进行验算。为此，请勾选'根据5.2.4考虑剪切面积'复选框。

'考虑剪切屈曲验算'选项默认已勾选。据此按照第4.5.4条、5.3.4条或附录F.1进行剪切屈曲验算。如果取消勾选该复选框，则不检查剪切屈曲。

截面等级为3级的截面在绕双轴受弯并承受轴力时，可按照第5.2.6条进行验算。如果您勾选'使用5.1.6.4规定的弯曲指数α和β的替代计算方法'复选框，则这些截面按照第5.1.6.4条进行验算。

局部屈曲（适用于AISC）

AISC 360 局部屈曲

[2]表B4.1b中给出了受弯杆件受压构件（截面部分）的宽厚比。如果您设计的截面未包含在该表中，请勾选该复选框。然后，您可以设定非加劲构件和加劲构件的极值 λ_r。

单角钢受压杆件（适用于AISC）

根据 AISC 360 的单角钢受压杆

简单角钢截面的抗压强度须根据第E3节或E7节针对弯曲屈曲、根据第E4节针对弯扭屈曲进行确定。'使用E5规定的有效长细比'复选框提供了使用第E5节所述简化验算方法的选项，其中角钢通过调整长细比被视为轴向受载杆件。该方法适用于纵向压力通过一个肢传入的情况。另一个肢必须通过焊接或通过至少两个螺栓的螺栓连接固定在相邻构件上。有效长细比的计算可以针对'根据E5(a)的平面桁架'或'根据E5(b)的空间桁架'进行。

第E5节所述的方法允许使用不等肢长度且通过较短肢连接的情况——前提是等效长细比需增加一定量，以考虑较长肢与较短肢长度之比。请指定连接是通过较长肢还是较短肢进行。

1. banner.tip@更多说明请参见FAQ 按AISC第E5节的单角钢受压杆件。
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冷弯型钢设计（适用于EN、AISC、CSA）

对于某些设计标准，可以进行冷弯型钢的验算。以下针对所选标准进行介绍。

EN 1993

根据 EN 1993 的冷弯型钢截面的设计

'进行冷弯型钢设计'复选框默认已勾选。据此，具有此类截面的杆件按照EN 1993-1-3 [4]进行验算。如果取消勾选，则冷弯型钢按照EN 1993-1-1进行设计。

'根据3.2.2(3)的截面形状系数k'影响屈服强度提高值 f_ya 的计算。您可以选择型钢的制造方法。列表提供两种选项：

• 辊压成型 (k = 7)
• 其他成型方法 (k = 5)

如果您勾选'使用6.1.6规定的弹性设计'复选框，则应力验算按照[4]第6.1.6节中关于扭转作用的规定进行。此时，对于所有内力组合均采用弹性应力公式(6.11a)、(6.11b)或(6.11c)。这种情况下，排除针对特定内力组合允许采用的更经济的塑性验算方法。

如果启用'将腹板视为表6.1中的加劲腹板'复选框，则不计算腹板在局部荷载作用下的承载能力。此时不会发生局部屈曲。

'根据6.1.7确定腹板在局部荷载作用下的承载能力'复选框控制是否进行抗局部压溃、腹板皱曲或腹板局部屈曲的验算。其前提是已定义相应的设计支座。

1. banner.text@局部荷载作用验算仅适用于根据4]第6.1.7.2节或6.1.7.3节腹板未加劲的型钢库截面。带纵向加劲的腹板截面无法进行设计。
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对于受弯构件的弯扭屈曲验算，根据[4]第6.2.4(2)条，当有效截面的主轴与毛截面的主轴之间存在明显的角度偏差时，该验算不适用。通过'根据6.2.4(2)的主轴极限倾角'输入框，您可以设定仍可进行验算的角度 α_lim。

AISC 360

根据 AISC 360 或 AISI S100 的冷弯薄壁型钢的设计

请确定'冷弯空心截面设计'是按照AISC 360标准还是AISI 100标准进行。

对于超出AISI表B4.1-1适用范围的'杆件'，您可以通过复选框确定是否按照AISI S100第A1.2(c)节采用安全系数 Ω 或抗力系数 Φ。该规定同样适用于标准中未规定适用范围的一般截面。

1. banner.tip@更多说明请参见FAQ AISI表B4.1-1的适用范围。
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通过'受弯杆件'类别的复选框，您可以对稳定性分析进行详细设置。例如，可以按照AISI第F2.4.2、F3.2.3和F4.3节利用非弹性储备承载力。对于双对称I形截面，弹性屈曲应力 F_cre 也可以根据公式(F2.1.1-6)确定。对于点对称Z形截面，还可以根据公式(F2.1.3-2)确定 F_cre。

抗'腹板皱曲'的强度 P_n 根据公式(G5-1)确定。或者，该值可以根据公式(G5-2)确定。为此，请勾选相应的复选框。

CSA S16

根据 CSA S16 或 CSA S136 规范的冷弯型钢结构设计

请确定'冷弯空心截面设计'是按照CSA S16标准还是CSA S136标准进行。

对于超出[3]表B4.1-1适用范围的'杆件'，您可以通过复选框确定是否按照[3]第A1.2(c)节采用安全系数 Ω 或抗力系数 Φ。该规定同样适用于标准中未规定适用范围的一般截面。

1. banner.tip@更多说明请参见FAQ AISI表B4.1-1的适用范围。
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通过'受弯杆件'类别的复选框，您可以对稳定性分析进行详细设置。例如，可以按照[3]第F2.4.2、F3.2.3和F4.3节利用非弹性储备承载力。对于双对称I形截面，弹性屈曲应力 F_cre 也可以根据公式(F2.1.1-6)确定。对于点对称Z形截面，还可以根据公式(F2.1.3-2)确定 F_cre。

抗'腹板皱曲'的强度 P_n 根据公式(G5-1)确定。或者，该值可以根据公式(G5-2)确定。为此，请勾选相应的复选框。

剪切屈曲验算（适用于EN）

EN 1993 屈曲验算

'进行剪切屈曲验算'复选框默认已启用。据此检查腹板的长细比 λ 是否需要按照EN 1993-1-5 [5]第5.1、5.2、5.3和5.5节进行剪切屈曲验算。如果满足极值 λ_lim，则视为验算已满足。但如果长细比超过极值，则须按照第5.1(2)节在支座处设置横向加劲肋，以便进行剪切屈曲验算。

纵向角焊缝设计（适用于EN、AISC、CSA）

对于某些设计标准，可以进行纵向角焊缝的验算。以下针对所选标准介绍相关选项。

EN 1993

EN 1993 横向焊缝设计

如果您希望验算焊接截面纵向焊缝的承载力，请勾选'进行设计'复选框。系数 β_w 作为材料特性，根据EN 1993-1-8表4.1已预置在型钢库的大多数钢种中。如果截面部分由不同钢种组成，您也可以自定义角焊缝设计的相关系数 β_w。

AISC 360

AISC 360 纵向角焊缝设计

对于焊接截面的构件，腹板与翼缘之间的纵向角焊缝可按照[2]第J2.4节进行验算。焊缝的设计强度可通过两种方法确定。

• 母材最低抗拉强度：仅检查板材的母材。
• 自定义填充材料最低抗拉强度：同时检查板材母材和焊接填充材料。

CSA S16

CSA S16 纵向角焊缝设计

对于焊接截面的构件，腹板与翼缘之间的纵向角焊缝可按照[3]第13.13.2.2节进行验算。焊缝的设计强度可通过两种方法确定。

• 匹配的焊条分类 X_u = F_u：根据CSA W59-18表11.1或表12.1使用匹配焊条时，假定焊条抗拉强度 X_u 高于母材抗拉强度 F_u。因此简化地取 X_u = F_u。
• 自定义焊条极限抗拉强度：如果使用根据CSA W59-18表11.1或表12.1的匹配焊条或不匹配焊条，则可以手动设定极限抗拉强度。但是，使用超强焊条时，根据[3]第13.13.2.2节，X_u 值不得超过匹配焊条的 X_u 值。

焊条中的氢含量对设计也有影响。请指定氢含量是否符合H8要求或更低。如果是，则用于确定 S_min 的材料厚度 t 为较薄被连接截面部分的厚度。对于未经扩散氢标识认证的焊条，或氢含量超过H8要求的焊条，材料厚度 t 为较厚部分的厚度。

采用二阶分析内力的稳定性分析（适用于EN）

根据欧洲规范 1993 按二阶理论的稳定性分析

可以选择不采用[1]第6.3节的等效杆件法进行稳定性分析，而是采用考虑扭转翘曲和缺陷的二阶分析内力。在这种情况下，通过'γ_M1用于确定截面承载能力'复选框，可以控制是否在截面验算中采用系数 γ_M1（而非 γ_M0）。