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16 疲勞計(jì)算及防脆斷設(shè)計(jì)16.1、一般規(guī)定16 1,1,本條基本沿用原規(guī)范第6.1 1條，本條闡述本章的適用范圍為直接承受動力荷載重復(fù)作用的鋼結(jié)構(gòu)，例如工業(yè)廠房吊車梁,有懸掛吊車的屋蓋結(jié)構(gòu) 橋梁，海洋鉆井平臺、風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu),大型旋轉(zhuǎn)游樂設(shè)施等,當(dāng)其荷載產(chǎn)生的應(yīng)力變化的循環(huán)次數(shù)n 5，104時(shí)的高周疲勞計(jì)算,需要進(jìn)行疲勞計(jì)算的循環(huán)次數(shù)、88版規(guī)范為n、105次，考慮到在某些情況下可能不安全，原規(guī)范修訂時(shí)參考國外規(guī)定并結(jié)合建筑鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況.改為n,5，104次,本次修訂仍舊保留了原規(guī)范對循環(huán)次數(shù)的規(guī)定，當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)承受的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)小于本條要求時(shí)，可不進(jìn)行疲勞計(jì)算。且可按照不需要驗(yàn)算疲勞的要求選用鋼材、直接承受動力荷載重復(fù)作用并需進(jìn)行疲勞驗(yàn)算的鋼結(jié)構(gòu)、均應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)第16。3節(jié)規(guī)定的相關(guān)構(gòu)造要求。16 1 2、本條沿用原規(guī)范第6。1。2條.本條說明本章的適用范圍為在常溫、無強(qiáng)烈腐蝕作用環(huán)境中的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和連接。對于海水腐蝕環(huán)境、低周，高應(yīng)變疲勞等特殊使用條件中疲勞的破壞機(jī)理與表達(dá)式各有特點(diǎn)、分別另屬專門范疇，高溫下使用和焊接經(jīng)回火消除殘余應(yīng)力的結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其連接則有不同于本章的疲勞強(qiáng)度值。均應(yīng)另行考慮。16，1,3。本條基本沿用原規(guī)范第6，1,3條.本次標(biāo)準(zhǔn)修訂中有關(guān)疲勞強(qiáng)度計(jì)算仍采用荷載標(biāo)準(zhǔn)值按容許應(yīng)力幅法進(jìn)行計(jì)算 是因?yàn)槟壳拔覈鴮诳煽慷壤碚摰钠跇O限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法研究還缺乏基礎(chǔ)性研究.對不同類型構(gòu)件連接的裂紋形成,擴(kuò)展以致斷裂這一全過程的極限狀態(tài),包括其嚴(yán)格的定義和影響發(fā)展過程的有關(guān)因素都還未明確 掌握的疲勞強(qiáng)度數(shù)據(jù)只是結(jié)構(gòu)抗力表達(dá)式中的材料強(qiáng)度部分.為適應(yīng)焊接結(jié)構(gòu)在鋼結(jié)構(gòu)中普遍應(yīng)用的狀況,本章采用目前已為國際上公認(rèn)的應(yīng)力幅計(jì)算表達(dá)式。多年來國內(nèi)外大量的試驗(yàn)研究和理論分析證實(shí).對于焊接鋼結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度起控制作用的是應(yīng)力幅。σ.而幾乎與最大應(yīng)力。最小應(yīng)力及應(yīng)力比這些參量無關(guān)、這是因?yàn)?焊接及其隨后的冷卻 構(gòu)成不均勻熱循環(huán)過程,使焊接結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生自相平衡的內(nèi)應(yīng)力，在焊接附近出現(xiàn)局部的殘余拉應(yīng)力高峰、橫截面其余部分則形成殘余壓應(yīng)力與之平衡。焊接殘余拉應(yīng)力最高峰值往往可達(dá)到鋼材的屈服強(qiáng)度，此外,焊接連接部位因?yàn)樵瓲罱孛娴母淖?總會產(chǎn)生不同程度的應(yīng)力集中現(xiàn)象.殘余應(yīng)力和應(yīng)力集中兩個(gè)因素的同時(shí)存在,使疲勞裂紋發(fā)生于焊接熔合線的表面缺陷處或焊縫內(nèi)部缺陷處、然后沿垂直于外力作用方向擴(kuò)展.直到最后的斷裂,產(chǎn)生裂紋部位的實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)與名義應(yīng)力有很大差別、在裂紋形成過程中,循環(huán)內(nèi)應(yīng)力的變化是以高達(dá)鋼材屈服強(qiáng)度的最大內(nèi)應(yīng)力為起點(diǎn)，往下波動應(yīng)力幅 σ。σmax、σmin與該處應(yīng)力集中系數(shù)的乘積.此處σmax和σmin分別為名義最大應(yīng)力和最小應(yīng)力，在裂紋擴(kuò)展階段。裂紋擴(kuò)展速率主要受控于該處的應(yīng)力幅值、試驗(yàn)證明.鋼材靜力強(qiáng)度不同，對大多數(shù)焊接連接類別的疲勞強(qiáng)度并無顯著區(qū)別.僅在少數(shù)連接類別.如軋制鋼材的主體金屬.經(jīng)切割加工的鋼材和對接焊縫經(jīng)嚴(yán)密檢驗(yàn)和細(xì)致的表面加工時(shí).的疲勞強(qiáng)度有隨鋼材強(qiáng)度提高稍微增加的趨勢，而這些連接類別一般不在構(gòu)件疲勞計(jì)算中起控制作用、因此為簡化表達(dá)式，可認(rèn)為所有類別的容許應(yīng)力幅都與鋼材的靜力強(qiáng)度無關(guān).即疲勞強(qiáng)度所控制的構(gòu)件采用強(qiáng)度較高的鋼材是不經(jīng)濟(jì)的。鋼結(jié)構(gòu)的疲勞計(jì)算采用傳統(tǒng)的基于名義應(yīng)力幅的構(gòu)造分類法，分類法的基本思路是。以名義應(yīng)力幅作為衡量疲勞性能的指標(biāo)、通過大量試驗(yàn)得到各種構(gòu)件和連接構(gòu)造的疲勞性能的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù).將疲勞性能相近的構(gòu)件和連接構(gòu)造歸為一類。同一類構(gòu)件和連接構(gòu)造具有相同的S.N曲線.設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)構(gòu)件和連接構(gòu)造形式找到相應(yīng)的類別 即可確定其疲勞強(qiáng)度,連接類別是影響疲勞強(qiáng)度的主要因素之一，主要是因?yàn)樗鼘⒁鸩煌膽?yīng)力集中。包括連接的外形變化和內(nèi)在缺陷的影響，設(shè)計(jì)中應(yīng)注意盡可能不采用應(yīng)力集中嚴(yán)重的連接構(gòu)造。容許應(yīng)力幅數(shù)值的確定是根據(jù)疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析而得,在試驗(yàn)結(jié)果中包括了局部應(yīng)力集中可能產(chǎn)生屈服區(qū)的影響。因而整個(gè)構(gòu)件可按彈性工作進(jìn)行計(jì)算，連接形式本身的應(yīng)力集中不予考慮。其他因斷面突變等構(gòu)造產(chǎn)生應(yīng)力集中則應(yīng)另行計(jì)算，按應(yīng)力幅概念計(jì)算,承受壓應(yīng)力循環(huán)與承受拉應(yīng)力循環(huán)是完全相同的、國內(nèi)外焊接結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)資料中也有壓應(yīng)力區(qū)發(fā)現(xiàn)疲勞開裂的現(xiàn)象.焊接結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度之所以與應(yīng)力幅密切相關(guān)，本質(zhì)上是由于焊接部位存在較大的殘余拉應(yīng)力、造成名義上受壓應(yīng)力的部位仍舊會疲勞開裂，只是裂紋擴(kuò)展的速度比較緩慢.裂紋擴(kuò)展的長度有限 當(dāng)裂紋擴(kuò)展到殘余拉應(yīng)力釋放后便會停止，考慮到疲勞破壞通常發(fā)生在焊接部位 而鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)的重要性和受力的復(fù)雜性。一般不容許開裂，因此本次修訂規(guī)定了僅在非焊接構(gòu)件和連接的條件下。在應(yīng)力循環(huán)中不出現(xiàn)拉應(yīng)力的部位可不計(jì)算疲勞 16 1。4 本條為新增條文、所指的低溫。通常指不高于,20。但對于厚板及高強(qiáng)度鋼材,高于,20。時(shí)、也宜考慮防脆斷設(shè)計(jì)。