鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件往往是由若干板件構(gòu)成的。截面板件寬厚比等級是《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50017一2017提出的概念，是截面厚實程度的一個度量，是防止板件過早屈曲的重要措施，也決定著板件塑性能否發(fā)展和發(fā)展的深度，影響著板件的局部穩(wěn)定及構(gòu)件的穩(wěn)定。它的確定決定了鋼構(gòu)件的承載力和受彎、壓彎構(gòu)件的塑性轉(zhuǎn)動變形能力(延性耗能能力)。構(gòu)件的截面板件寬厚比等級就是截面承載力和塑性轉(zhuǎn)動能力的表征。不同板件寬厚比等級對應(yīng)的截面應(yīng)力狀態(tài)見表2-2-8。

從塑性設(shè)計和抗震設(shè)計角度而言，板件的寬厚比等級體現(xiàn)的是截面塑性轉(zhuǎn)動和延性耗能能力的等級，可以通過規(guī)定不同構(gòu)件的截面板件寬厚比等級實現(xiàn)塑性較的出鉸順序，實現(xiàn)性能化設(shè)計。《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB 50017-2017 給出了壓彎和受彎構(gòu)件的截面板件寬厚比等級及限值，見表2-2-9。筆者的理解如下:

1)寬厚比等級應(yīng)用更多的是梁等受彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件，對軸心受力構(gòu)件則沒這么復(fù)雜。軸心受拉構(gòu)件不存在失穩(wěn)問題，軸心受壓構(gòu)件是全截面的應(yīng)力均勻分布不可輕易產(chǎn)生塑性變形。只有當(dāng)其失穩(wěn)時，才會出現(xiàn)邊緣纖維先屈服的狀態(tài)，所以軸心構(gòu)件應(yīng)以控制長細(xì)比為主，不宜考慮塑性發(fā)展，應(yīng)按彈性設(shè)計考慮，此時的寬厚比限值主要是防止板件局部失穩(wěn)，而不是為了保證充分發(fā)揮鋼材塑性而進行要求。

2)由于S4級和S5級的板件易局部屈曲在先，構(gòu)件不發(fā)展塑性，故此時截面塑性發(fā)展系數(shù)只能取1.0。

3)S1和S2級允許截面發(fā)生很大的塑性，更嚴(yán)格的寬厚比限值才能保證鋼材塑性的充分發(fā)揮，因此可以進行塑性設(shè)計。

塑性設(shè)計時要注意以下幾點：

1)材料屈強比不應(yīng)大于0.85，應(yīng)有明顯的屈服臺階，且伸長率不應(yīng)小于20%。

2)柱端彎矩及水平荷載產(chǎn)生的彎矩不得進行調(diào)幅。

3)構(gòu)成抗側(cè)力支撐的梁、柱構(gòu)件不得進行彎矩調(diào)幅。

4)H形截面，表2-2-9對壓彎構(gòu)件與受彎構(gòu)件采用了不同的計算方法。根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50017-2017第3.51條：

  （2-2-3）

以對稱截面為例，當(dāng)軸力為零時，腹板邊緣最大壓應(yīng)力和腹板計算另一邊緣相應(yīng)的應(yīng)力大小相等，符號相反，由式(2-2-3)可得，參數(shù)。將該值代入表2-2-9中壓彎構(gòu)件的計算公式計算，可以發(fā)現(xiàn)其限值與H形鋼截面受彎時腹板的寬厚比基本一致。受彎構(gòu)件的計算方法只是為了應(yīng)用方便，即受彎構(gòu)件是壓彎構(gòu)件的一種特殊形式。

5)當(dāng)工字形和箱形截面壓彎構(gòu)件的腹板高厚比超過S4級時，應(yīng)按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50017-2017第8.4.2條，以有效截面代替實際截面進行核算，對于實腹式軸心受壓構(gòu)件，當(dāng)軸心壓力小于穩(wěn)定承載力時，板件寬厚比限值可以按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50017-2017第7.3.2條，將第7.31條的寬厚比限值乘以放大系數(shù)確定;對于受彎構(gòu)件板件寬厚比限值不滿足要求時，應(yīng)適當(dāng)設(shè)置加勁肋也可以考慮樓板的作用，其中，為軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù);N為軸力;A為構(gòu)件截面面積;f為鋼材的強度設(shè)計值。

6)梁和柱相連形成框架結(jié)構(gòu)，地震時框架是抵抗地震作用的重要構(gòu)件，這時構(gòu)件寬厚比的限值還要滿足不同抗震等級對構(gòu)件寬厚比的要求，見表2-2-10，該表對設(shè)計人員來說應(yīng)用更簡單。

7)對于設(shè)防烈度低風(fēng)荷載大的結(jié)構(gòu)，滿足豎向荷載及風(fēng)荷載的同時已滿足中大震不屈服的抗震承載力要求，此時地震工況對結(jié)構(gòu)的延性需求不高，《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(2016年版)GB50011-2010對板件寬厚比的要求等結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施可適當(dāng)放松。因此，設(shè)計時應(yīng)注意對控制工況的分析與研究。

（責(zé)任編輯：何雯麗）

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