中欧钢结构构件受力计算规范比较

刘晓++刘振华

摘 要：本文针对钢结构典型的轴心受力构件，运用中国和欧洲的规范，从原理及计算方法上进行比较，为海外项目钢结构设计提供参考。

关键词：钢结构；受弯构件；欧洲规范

中图分类号：TU392 文献标识码：A

随着中国建筑企业技术的提高，国际业务的拓展，承接越来越多的海外项目渐成趋势。对于土建专业来说，掌握国外规范成为一项当务之急。其中欧洲规范在欧洲以及新加坡，马来西亚等英联邦国家有广泛的应用。本文针对基本受力钢结构构件，对两种规范进行对比，并列出基本算例，验证相关结论。

1.轴心受拉构件强度计算

1.1 欧洲规范BS EN 1993-1-1∶2005计算方法介绍

欧洲规范条款6.2.3中通过考虑以下两种情况，取较小值作为构件受拉承载力：

按毛截面计算：

其中γM0取为1，γM2取为1.25。对于C型钢和只有一个角肢连接的角钢受拉强度计算另有详细的规定。

1.2 中国规范GB50017-2003计算方法介绍

轴心受拉构件一般是按“毛截面屈服”和“净截面拉断的准则”进行计算的。由于断裂的后果比屈服更为严重，为了方便设计，我国规范对有孔拉杆按净截面屈服进行计算。

中国规范按净截面屈服计算，而欧洲规范按毛截面屈服和净截面拉断进行计算。仅从公式上看，不易看出轴心抗拉强度计算哪个规范更偏于安全。

2.轴心受压构件整体稳定强度计算

2.1 欧洲规范计算方法介绍

2.1.1 钢构件截面分类

欧洲规范根据受压区的宽厚比，分为四大类：一类（塑性截面），二类（紧凑型截面），三类（半紧凑型截面），四类（细长型截面）。

2.1.2 计算方法

规范定义了受压构件的有效长度：杆件在平面内可以有效防止失稳的位置约束或方向约束点间的距离，约束应有充分的强度和刚度以阻止约束点的位置或方向上的运动。

第四类截面。

2.2 中国规范GB50017-2003计算方法介绍

轴心受压构件强度与轴心受拉相同，但通常整体稳定是确定截面的最重要因素。由于杆件失稳是沿全长弯曲，部分截面中孔眼削弱的影响很小，故不予考虑。计算公式如下：

φ=σcr/fy为轴心受压构件的整体稳定系数，为临界应力与钢材屈服点之比。中国规范考虑了杆件存在的缺陷，并只考虑残余应力和初弯曲两个最主要的影响因素。

2.3 中、欧规范轴心受力构件承载力计算算例

现选取一根截面为UC203×203×71等级S275的轴心受力构件，无支撑长度为3m，假设构件两端为铰接节点。毛截面面积Ag=90.4cm2，有两个直径22mm螺栓孔，孔洞面积A0=3.14×0.25× 1.12×2=1.9cm2，计算构件抗拉，抗压承载力。

由此可见，计算轴心受拉时中国规范偏安全，欧洲规范得出的承载力比我国规范大2%；轴心受压构件整体稳定计算，中国规范将轧制“H”型钢，b/h>0.8时，弱轴按照b类屈曲曲线考虑，而欧洲规范将轧制“H”型钢，h/b≤1.2时，弱轴按照c类屈曲曲线考虑，欧洲规范计算结果偏于安全，我国规范计算承载力比英国规范大32%，两种规范的计算结果偏差很大。

结论

总体而言，两种规范的理论基础是一样的，中国规范计算相对简便，便于掌握；欧洲规范计算过程详尽，比较复杂，考量的因素也更全面。各国规范都是在各国多年实践的基础上总结出来的经验准则。在工程实践中，要结合当地的要求，具体情况具体分析，才能做出安全、经济、合理的建筑结构。

参考文献

[1]崔佳，魏明钟.钢结构设计规范理解与应用[M].北京：中国建筑工业出版社，2004：114-115.

[2] GB50017-2003，钢结构设计规范[S].