STAAD软件中如何按照2017版钢规应用宽厚比的相应条款

【问题概述】

STAAD软件中如何按照2017版钢规应用宽厚比的相应条款？

【解决方法】

       为与美标、欧标接轨，《钢结构规范》GB50017-2017中对于截面板件的宽厚比部分进行了较大修改，修改后的板件宽厚比按照塑形转动能力进行了分级。本文我们主要讨论在STAAD软件中如何按照新钢规应用宽厚比的相应条款。

       再讨论这个问题之前，我们先来回顾下03版钢规中关于宽厚比验算的条款。03版钢规中，宽厚比的验算分散于规范的各章各条中，且宽厚比的值在结构的整个设计过程中都是一个唯一值，而这一点在现行的GB50011-2010《抗震规范》、JGJ99-2015《高钢规》以及GB51022-2015《门钢规范》中也是同样的。

       在03版钢规服役期间，对于结构宽厚比条款，设计上的使用思路是：先判断是否执行抗震规范，若执行，则确定抗震等级，然后按照对应的规范，计算得到一个宽厚比限值；若不执行抗震，则直接按照03版钢规条款，计算得到一个宽厚比限值，然后验算当前板件的宽厚比是否满足这个限值。

       而现行的17版钢结构规范中，是按照承载能力和塑形转动能力来进行板件宽厚比等级的划分。也就是说，由设计人员首先根据欲设计的建筑结构功能需求，定一个预期期望板件达到的性能等级。然后，通过设计计算，再次查看最终板件设计后的性能等级，有可能设计最终结果与预期性能等级一致，也有可能不一致，而就算不一致，只要是可以满足板件的承载力和变形能力，都是合理的。因此，在17版钢结构规范中，相关的宽厚比条款不再是一个设计的控制条款，而是需要设计人员设计之初就预先设定板件的等级预期，然后根据设计结果和建筑需求，调整预期，最终得到一个符合实际的板件等级即可。目前，STAAD.Pro软件为了协调17版钢规和10版抗震规范等之间的版本差异，仍然保留了宽厚比的验算条款。

       综上所述，在目前情况下，现行17版钢规和现行的10版抗规、15版高钢规和15版门规之间，在宽厚比条款上，就存着一个较大的设计思路差异。接下来我们讨论，再当前情况下我们应该如何合理的应用17版钢规中宽厚比条文，而且又满足10版抗规等在宽厚比方面的限值。

      17版钢规中，根据截面承载能力和塑形转动能力的不同，将板件宽厚比划分成5个等级。如下表所示：

          其中，S1和S2等级适用于高延性-低弹性框架结构，可考虑截面塑性发展系数，具体选取S1还是S2，应由设计人员根据实际情况确定；S3等级适用于中延性-中弹性框架结构，可考虑截面塑性发展系数；S4等级适用于低延性-高弹性框架结构，如工业厂房或者钢次梁，此时不能考虑截面塑性发展系数；S5等级，宽厚比限值为20，理论上适用于门刚单层厂房钢结构，但由于计算时按有效截面计算，还是算到15εk，不合算（余海群）。另外，次梁的宽厚比一般可以按照S4等级控制。

         当结构不考虑抗震时，STAAD软件关于宽厚比条款考虑顺序：

         首先，设计人员应根据建筑结构功能需求，给出预期板件的宽厚比等级，如这里设置为S1，则压弯构件和受弯构件软件根据GB50017-2017《钢结构规范》中3.5.1条，进行判断是否满足S1等级，若不满足预期，可以根据结构实际情况，调整预期板件等级等措施进行调整。

         若板件宽厚比实际计算值超过S4等级，则软件将根据8.4.2条自动考虑有效截面进行计算判断。若为支撑构件根据7.3.2条进行宽厚比限值判断。注意，此处的宽厚比不是用户输入的预期值，而是板件的实际宽厚比值。

         当结构考虑抗震时候，STAAD软件关于宽厚比条款考虑顺序：（此时，模型中应具有地震荷载工况，且勾选抗震验算）。

         首先，设计人员应根据建筑结构功能需求，给出预期板件的宽厚比等级，软件根据预期等级，按照17版钢规3.5.1条，判断板件宽厚比是否满足预期等级；同时软件根据GB50011-2010《抗震规范》8.3.2条进行宽厚比限值验算，若这两项任何一项不满足，则输出较大的超限结果。需要注意的是：若宽厚比根据17版钢规不满足预期设置等级，可调整预期等级，并不是不满足17钢规条款，只是与设计人员规定的预期不符合；若宽厚比不满足10版抗震规范，则为超限，不满足抗震控制条款。

        关于宽厚比条款应用实例请参考： 宽厚比按照17钢结构规范应用实例