钢结构设计标准中截面板件宽厚比等级的重要性及应用

钢结构构件通常由几块板组成。型材板宽厚比等级是《钢结构设计标准》GB50017-2017中提出的概念。它是截面厚度的量度，也是防止面板过早屈曲的重要措施。也决定了面板的可塑性是否能够发展和发展。深度影响板的局部稳定性和构件的稳定性。其测定决定了钢构件的承载能力和弯曲、压缩构件的塑性旋转变形能力（延性耗能能力）。构件截面面板的宽厚比等级是截面承载能力和塑性旋转能力的表示。不同板宽厚比水平对应的截面应力状态如表2-2-8所示。

从塑性设计和抗震设计的角度来看，板的宽厚比等级反映了截面塑性旋转和延性耗能能力的等级。通过指定不同部件的横截面板件的宽厚比等级，可以实现更具塑性的铰链序列。实施以性能为导向的设计。 《钢结构设计标准》GB 50017-2017规定了受压、受弯构件截面面板的宽厚比等级及限值，见表2-2-9。笔者的理解如下：

(1)宽厚比等级多用于梁等受弯构件、压弯构件，但对于轴向受力构件则没那么复杂。轴压构件不存在失稳问题，轴压构件内的应力在整个截面上分布均匀，不易产生塑性变形。只有当它变得不稳定时，边缘纤维才会首先屈服。因此，轴向分量应主要控制长细比，不宜考虑塑性发展。弹性设计时应考虑这一点。此时，宽厚比限制主要是为了防止板材的局部失稳，而不是为了保证钢材的塑性得到充分发挥。

(2)由于S4、S5级板材往往首先出现局部屈曲，构件不产生塑性，此时截面塑性发展系数只能取1.0。

(3)S1级和S2级允许断面有较大程度的塑性，较严格的宽厚比限制可以保证钢材的塑性得到充分发挥，从而可以进行塑性设计。

塑料设计时应注意以下几点：

1）材料屈服强度比不应大于0.85，应有明显的屈服台阶，伸长率不应小于20%。

2) 柱端弯矩和水平荷载产生的弯矩不宜调幅。

3) 构成抗侧力支撑的梁、柱不应进行弯矩幅调整。

(4)H形截面，表2-2-9对受压受弯构件和受弯构件采用不同的计算方法。根据《钢结构设计标准》GB50017-2017第3.51条：

(2-2-3)

以对称截面为例，当轴力为零时，腹板边缘处压应力最大

计算腹板另一边和腹板对应的应力

大小相等，符号相反。由式(2-2-3)可得参数

。将此值代入表2-2-9受弯构件的计算公式中，可发现该极限值与H型钢受弯时腹板宽厚比基本一致。弯曲构件的计算方法只是为了应用方便，即弯曲构件是压弯构件的一种特殊形式。

(5)当工字形、箱形截面弯曲构件的腹板高厚比超过S4级时，应按《钢结构设计规范》第8.4.2条的规定，采用有效截面代替实际截面进行计算。结构设计标准》GB50017-2017。对于实心腹板轴压构件，当轴压小于稳定承载力时

当达到板材宽厚比限值时，可按《钢结构设计标准》GB50017-2017第7.3.2条规定乘以第7.31条宽厚比限值的放大系数。

决定;当受弯构件板的宽厚比极限不满足要求时，应适当设置加强筋，并考虑楼板的作用。他们之中，

为轴压构件的稳定系数； N为轴向力； A为构件的横截面积； f为钢材的强度设计值。

(6)梁、柱连接形成框架结构。框架是地震时抵抗地震作用的重要组成部分。此时，构件宽厚比的限值还必须满足不同抗震等级的构件宽厚比的要求。见表2-2-10。表格对于设计者来说更容易使用。

（7）设防强度低、风荷载大的结构，除满足竖向荷载和风荷载外，还应满足中、大地震的抗震承载力要求。此时地震工况对结构的延性要求并不高。根据《建筑抗震设计规范》（2016年版）GB50011-2010中对板宽厚比的要求等抗震结构措施，可适当放宽。因此，应重视分析研究设计时的控制条件。