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毕业设计
外文资料翻译
原文题目：
SpecificationforStructuralSteelBuildings （AnAmericanNationalStandard）
译文题目：
钢结构建筑设计规范（美国国家标准）
院系名称：
土木建筑学院专业班级：
土木工程0402班
学生姓名：
李晓文 学号：
20044040221
指导教师：
陈东兆 教师职称：
讲师
附件：
第C章
稳定性分析与设计
本章涉及到构件及框架的稳定性分析及设计的一般要求。
本章的组织结构如下：
C1.稳定性设计要求
C2.所要求的强度的计算
C1.稳定性设计要求
1.一般要求
必须对整个结构及其相关构件进行稳定性的设计。
任何设计方法必须涉及到二阶效应的影响（包括P-Δ和P-:
δ效应），弯曲、剪切及轴向变形、几何尺寸缺陷、以及构件硬度降低，由于存在这些残留应力，可以容许存在这些效应。
在本章中规定的方法，以及附录7，直接分析方法，将会满足这些要求。
所有构件及连接构件，由于侧面的位移而发生的相关变形必须在稳定性分析中加以考虑。
在由弹性分析所设计的结构中，单个构件的稳定性以及整个结构的稳定性将由下列条款予以规定：
（1）构件、连接构件和其它构件所要求的强度的计算必须使用章节C2.2中规定的方法之一进行相关计算，以及
（2）构件和连接构件的设计必须符合本规范中基于所要求的强度的设计要求。
在由非弹性分析所设计的结构中，必须符合附录1，非弹性分析与设计中的相关规定。
2.构件稳定性设计要求
单个构件的稳定性必须符合章节E，F，G，H和I中的相关规定。
用户注意事项：
横向截面构件的局部压曲可以使用章节B4中规定的紧凑截面来加以避免。
在相关构件设计成为支架以便确定支柱及梁的无支撑长度（自由长度），这种支撑系统必须具有足够的硬度和强度以便控制构件在支撑点的活动。
符合这种要求的方法将在附录6，支柱及梁的稳定性支撑中予以规定。
符合这种要求的方法将在附录6，支柱及梁的稳定性支撑中予以规定。
3.系统稳定性设计要求
侧面稳定性必须符合力矩框架、支撑框架、剪切墙壁或其它等效的侧面载荷阻力系统的规定。
漂移的推翻效应及重力载荷的不稳定性的影响等必须予以考虑。
应力转移及框架系统构件之间的载荷剪切必须予以考虑。
支撑框架和剪切墙壁系统、力矩框架、重力框架系统以及组合系统必须符合下列特定要求：
3a.支撑框架及剪切墙壁系统
在侧面稳定性只由对角线支撑、剪切墙壁，或等效方式提供的结构中，有效长度因数，K，对于受压构件，必须为1.0，如果结构分析没有规定适当的较小的数值时。
在支撑框架系统中，可容许设计支柱、梁、以及对角线构件成为一种垂直的悬臂简单连接支架。
用户注意事项：
膝盖支撑框架功能可以作为力矩框架系统，并且应当符合章节C1.3b中的规定。
离心支撑框架系统功能可以作为组合系统，并且必须符合章节C1.3d中的相关规定。
3b.力矩框架系统
在使用连接梁及支柱的弯曲硬度提供侧面稳定性的框架中，有效长度因数K或弹性临界拉紧应力Fe，对于支柱和梁支柱必须符合章节C2.的规定。
3c.重力框架系统
重力框架系统中的支柱必须根据其实际长度（K=1.0）进行设计，如果分析表明可以使用较小的数值时。
重力框架系统的侧面稳定性必须由力矩框架、支撑框架、剪切墙壁或其它等效的侧面载荷阻力系统提供。
P-Δ效应由重力支柱上的载荷产生，必须转移到侧面局部阻力系统中，并且在侧面局部阻力系统的强度要求的计算中必须予以考虑。
3d.组合系统
在由力矩框架、支撑框架、和/或剪切墙壁及重力框架的组合系统中的构件、连接构件及其它构件的分析及设计，必须符合各自系统中的相关要求。
C2.所要求的强度的计算
除章节C2.2b中容许的情形外，所要求的强度必须按照章节C2.1中的规定，使用二阶分析予以确定。
使用第二阶或一阶分析研究的设计，必须符合章节C2.2中的相关要求。
1.二阶分析的方法
二阶分析的方法必须符合本章节中的相关要求。
1a.一般二阶弹性分析
可以使用任何二阶弹性分析方法对涉及P-Δ和P-δ效应的问题进行相关分析。
在章节C2.1b中规定的增强性的一阶弹性分析方法是一种适用于支撑、力矩及组合框架系统的二阶弹性分析的已经认可的方法。
1b.使用增强性的一阶弹性分析的二阶分析
用户注意事项：
在本节所提供的方法用于解释第二阶框架效应，并且增强构件中的轴向应力及力矩以及从一阶分析中的连接构件中的相关应力来进行分析研究和设计。
以下是有关侧面载荷阻力系统构件的弯曲及强度计算的适当的二阶分析程序。
所要求的第二阶弯曲强度Mr，以及轴向强度Pr，必须符合下列规定：
其中：
对于承受轴向受压的构件，B1的计算可以根据第一阶评估公式Pr=Pnt+Plt.确定。
用户注意事项：
B1为计算支撑点（P-δ）之间的位移所引起的二阶效应的乘数，而B2为计算支撑点（P-Δ）之间的位移所引起的二阶效应的乘数。
对于B1≤1.05的构件，可以断续扩大非摆动及摆动力矩（例如，通过学习一阶弹性分析获得），并且使用B2的乘数，即，Mr=B2（Mnt+Mlt）.
用户注意事项：
B2乘数（公式C2-3）可以在初步设计时进行评估，并且使用最大侧面漂移极限对应于层面剪切ΣH及公式C2-6b。
以及
Mr=要求第二阶弯曲强度使用LRFD或ASD载荷组合，kis-in.（N-mm）
Mnt=第一阶力矩使用LRFD或ASD载荷组合，假设没有侧面框架转换时，kis-in.（N-mm）
Mlt=第一阶力矩使用LRFD或ASD载荷组合，并且只由侧面框架转换引起的，kis-in.（N-mm）
Pr=所要求的第二阶轴向强度使用LRFD或ASD载荷组合，kis（N）
Pnt=第一阶力矩使用LRFD或ASD载荷组合，假设没有侧面框架转换时，kis（N）
ΣPnt=由使用LRFD或ASD载荷组合的层面支持的总的垂直载荷，包括重力支柱载荷，kis（N）
Plt=第一阶力矩使用LRFD或ASD载荷组合，并且只由侧面框架转换引起的，kis（N）
Cm=假设没有侧面转换框架时的系数，其数值必须符合下列规定：
（i）对于不承受位于弯曲平面上支撑之间横向载荷的梁支柱，必须符合下面要求：
其中，M1和M2，由一阶分析计算，分别为较小的和较大的力矩，位于支撑于所涉及到的平面内无支撑构件部位的末端位置上。
M1/M2为正数时，此时的构件处于逆向弯曲状态；为负数时，则处于单一弯曲状态。
（ii）对于承受支架之间的横向载荷的梁支柱，Cm的数值由分析或保持在所有情况下的数值1.0时加以确定。
Pe1=位于弯曲平面内的构件的弹性临界拉紧阻力，必须根据假设中间数值为零时进行计算，kis（N）
ΣPe2=弹性临界拉紧阻力层面由侧面拉紧分析确定，kis（N）
对于力矩框架，侧面拉紧有效长度因数K2由支柱确定，并且可以容许计算弹性层面侧面拉紧阻力如下：
对于所有类型的侧面载荷阻力系统，可容许使用下列公式：
其中：
E=钢材的弹性模量=29，000ksi（200000MPa）
RM=1.0适用于支撑框架系统；
=0.85适用于力矩框架及组合系统，如果由分析验证-较大数值时。
I=弯曲平面上的惯性力矩，in.（mm）
L=层面高度，in.（mm）
K1=弯曲平面内的有效长度因数，根据假设没有侧面转换计算，并且等于1.0，如果分析时规定可以使用一个较小的数值时；
K2=弯曲平面内的有效长度因数，根据侧面拉紧分析计算；
用户注意事项：
计算K2的方法将在注释中加以讨论。
=第一阶侧面应力引起的层面之间的漂移，in.（mm）.在
结构两面面积变化时，
必须为平均漂移并且与垂直载荷成比例关系，或者说成为最大的漂移。
ΣH=使用侧面应力计算出的层面剪切应力的乘积
，kis（N）
2.设计要求
这些要求适用于所有类型的支撑、力矩及组合框架系统。
在二阶漂移到一阶漂移的比率等于或小于1.5时，构件、连接构件及其它构件的要求强度必须符合附录7或章节C2.2a或C2.2b直接分析方法中的相关规定。
在二阶漂移到一阶漂移的比率大于1.5时，构件、连接构件及其它构件的要求强度必须符合附录7直接分析方法中的相关规定。
用户注意事项：
在二阶漂移到一阶漂移的比率由B2表示，并且按照公式C2-3计算。
即，这种比率可以通过比较二阶漂移到一阶漂移的两次分析的结果进行计算，并且在进行分析时，可以在LRFD载荷组合直接作用下，或者说，施加载荷因数1.6f到ASD重力载荷的ASD载荷组合时进行相关计算。
适用于章节2.2a或2.2b中规定的方法如下：
（1）进行上述分析时，必须符合章节B3.3（LRFD）或章节B3.4（ASD）.中规定的设计及载荷要求。
（2）对于所有结构构件，在分析时，必须使用标称几何尺寸及标称弹性硬度。
2a.二阶分析设计
由二阶分析所确定的强度要求的情形如下：
（1）必须符合章节C2.1中的规定的情形；
（2）对于ASD设计，在分析时必须符合1.6倍的载荷组合要求，并且相关结果必须除以1.6，以便获得所要求的强度。
用户注意事项：
章节C2.1b中的增强性的一阶分析方法，必须结合1.6乘数，直接扩大因数B1和B2，因此无需其它修订。
（3）所有只有重力载荷组合必须包括一个最小的侧面载荷，并且施加在结构的每个平面0.002Yi上，其中Yi为设计重力载荷，施加在i平面，kis（N）上。
这个最小侧面载荷必须独立施加于两个直角方向上。
用户注意事项：
最小的侧面载荷0.002Yi，在与其它设计分析连接时受到本节中的规定的限制，必须使用其它方式限制错误，并且忽略起始非垂直构件及硬度构件由于分析残留应力下降时的情形。
（4）在第二阶漂移到第一阶漂移的比率小于或等于1.1时，可以容许使用K=1.0.设计构件。
否则，梁及支柱位于力矩框架内，必须使用因数K或支柱拉紧应力Fe，确定侧面拉紧结构分析时的相关应力。
硬度下降调节时由于支柱非弹性时，可以容许确定因数K。
对于支撑框架，适用于受压构件，必须等于1.0，如果说，结构分析规定可以使用一个较小的数值时的情况。
2b.一阶分析设计
所要求的强度容许使用一阶分析加以确定，并且所有构件必须使用K=1.0进行设计，而且规定如下：
（1）所要求的耐压强度适用于所有构件，其中的弯曲硬度必须涉及到结构的侧面稳定性，并且必须符合下列限制性条件：
其中：
α=1.0（LRFD）α=1.6（ASD）
Pr=要求的轴向耐压强度及在LRFD或ASD载荷组合，kis（N）
Py=构件屈服强度（=AFy），kis（N）
（2）所有载荷组合包括一个附加的侧面载荷，Ni，并且施加在与结构中的每个水平面上的其它载荷组合的载荷上面，其中：
Ni=2.1（A/L）Yi≥0.0042Yi（C2-8）
Yi=重力载荷LRFD载荷组合或1.6倍的ASD载荷组合，并且施加在水平面i上，kis（N）
Δ/L=最大比率Δ至L适用于结构中的所有层面；
Δ=第一阶层面之间的漂移由设计载荷产生，in.（mm）.其中Δ为结构平面上的面积变量。
Δ必须等于平均漂移并且与垂直载荷构成一定的比例关系，即，最大的漂移。
L=层面高度，in.（mm）
用户注意事项：
漂移Δ的计算根据载荷组合LRFD的直接作用条件下及组合载荷ASD因数1.6施加在重力载荷ASD上的漂移。
这种附加侧面载荷必须施加在两个直角方向上。
（3）这种非摆动增强性的梁力矩必须符合章节C2.1中有关施加因数B1到整个构件力矩的相关规定。
第D章
受拉杆件的设计
本章适用于受到轴向张力作用的相关构件，并且这些张力是由通过中心轴线作用的静态应力而引起的。
本章的组织结构如下：
D1.允许长细比性
D2.张力强度
D3.面积的确定
D4.组合构件
D5.插销连接构件
D6.眼杆构件
用户注意事项：
本章没有包括的相关情形下列章节适用：
·B3.9易于疲劳的构件；
·章节H受到组合轴向张力及弯曲作用的构件；
·J3.螺纹连杆
·J4.1张力连接构件；
·J4.3在受拉杆件的末端连接构件的滑轮剪切断裂强度
D1.允许长细比
对于受拉杆件的设计，不存在最大的长细比极限。
用户注意事项：
根据张力所设计的构件，长细比L/r不得超过300。
这种建议不适用于张力螺纹连杆或吊具器件。
D2.张力强度
设计张力强度，φtPn，以及容许张力强度，Pn/Ωt，受拉杆件，必须按照张力屈服的极限状态所获得的较小的数值，并且在总的截面上，以及在净的截面上的张力的断裂时的相关数值。
（a）对于总的截面上的张力屈服情形:
（b）对于净的截面的张力断裂情形:
其中：
Ae=有效面积，in2（mm2）
Ag=构件毛截面积，in2（mm2）
Fy=特定的最小屈服应力及所使用钢材的类型，ksi（MPa）
Fu=特定的最小屈服应力及所使用钢材的类型，ksi（MPa）
在构件没有孔，并且完全焊接连接时，有效面积使用公式D2-2必须符合章节D3中的规定。
在孔洞出现在构件中，并且具有焊接的末端连接时，或者说在焊接连接处于插头或接缝焊接的情形时，有效面积，即通过孔的净面积必须使用公式D2-2。
D3.面积的确定
1.毛截面积
构件的毛截面积Ag为总的横向截面面积。
2.净面积
构件的净面积，An等于每个构件的厚度及净宽度乘积总和，并且计算如下：
在计算张力及剪切构件的净面积时，螺栓孔的宽度必须为比孔的标称尺寸大1/16英寸（2mm）。
对于某部分沿对角线或之字线方向有系列孔洞横贯排列时，该部分的净宽度是从总宽度里减掉所有孔洞的直径或如J3.2中的规定的槽的尺寸之和，对于一排中的每个线距，再加上数值S2/4g。
其中：
s=任何两个连续孔洞纵向中对中间距（栓距）in.（mm）
g=在紧固件规线之间横向中对中间距（线距）in.（mm）
对于角钢来说，相对的邻接支的螺栓孔的线距应为从角钢背面起除去肢厚的线距的总和。
对于焊接到三角钢板的槽形管截面（HSS），净面积An为毛截面积减去厚度与用以形成焊槽的材料总宽度的乘积。
在确定横截面有塞焊或槽焊缝的净面积时，焊接金属不应考虑加到这种净面积中。
用户注意事项：
对于带孔的接合钢板来说，章节J4.1（b）限定An最大为0.85Ag。
3.有效的净面积
受拉杆件的有效面积必须符合下列规定：
其中U是剪切滞后因数，确定时参照表格D3.1.
相关构件，如，简单角钢、双重角钢及WT截面必须具有连接比例关系，如，U等于或大于0.60。
即，一个更小的数值U可以容许，如果这些受拉杆件设计用于符合H1.2或H2规定的离心效应时。
D4.组合构件
对于限制纵向接合连接构件之间的连续接触点时，必须由一个钢板或两个钢板成型，参照章节J3.5。
穿过盖子钢板或底部钢板，并且没有边缘装饰品可以容许使用组合受拉杆件的公开侧面。
这些钢板必须具有小于2/3组合受拉杆件的长度。
部分钢板的距离必须为焊接或连接构件的紧固件之间的距离。
这些钢板不得小于这些线之间距离的1/5。
纵向间隔焊接及紧固件位于部分钢板，不得超过6英寸（150mm）.。
用户注意事项：
位于构件之间的连接器件的纵向间隔必须将位于连接器件之间的任意构件内的允许长细比于300。
D5.插销连接构件
1.张力强度
设计张力强度，φtPn，以及可容许的张力强度，Pn/Ωt，在插销连接构件，必须按照张力断裂、剪切断裂、支承及屈服的极限状态所获得的较小的数值予以确定。
（a）对于有效面积上的张力断裂情形:
表格D3.1
适用于连接构件及受拉杆件的剪切滞后因数
情形
构件说明
剪切滞后因数，U
示例
1
所有受拉杆件，其张力载荷通过紧固件或焊接直接传输到每个横截面构件。
（除情形3，4，5和6外。
）
2
所有受拉杆件，除钢板及管截面（HSS）外，其张力载荷通过紧固件或焊接传输到一些但不是所有的横向截面构件（即适用于W，M，S和HP，情形7可使用）
3
所有受拉杆件，除钢板及管截面（HSS）外，其中张力载荷传输到一些但不是所有的横向截面构件-并且使用紧固件或焊接方法。
4
钢板，其中张力载荷只使用纵向焊接传输。
5
具有单一同心钢板的圆形管截面（HSS）构件。
6
矩形管截面（HSS）
具有单一同心的钢板
具有两个侧面的钢板
7
W，M，S或HP
形状或T型钢材，从这些形状切割形成.
（如果U计算于情形2，可以容许使用较大的数值）
具有翼缘连接3个或多个紧固件或每条线，位于载荷方向。
具有腹板连接4个或多个紧固件或每条线，位于载荷方向。
8
简单的角钢
（如果U计算于情形2，可以容许使用较大的数值）
具有腹板连接4个或多个紧固件或每条线，位于载荷方向。
具有腹板连接2个或3个紧固件或每条线，位于载荷方向。
I=连接长度in.（mm）；w=钢板宽度in.（mm）；x=连接离心率in.（mm）；
B=矩形管截面（HSS）构件总的宽度，在连接平面内测量时为90度in.（mm）；
H=矩形管截面（HSS）构件总的高度，在连接平面内进行测量，in.（mm）
（b）有关面积上的剪切断裂情形:
其中：
Asf=2t（a+d/2），in2.（mm2）
a=最短的距离，从插销孔的边缘到构件边缘，并且平行于应力方向进行测量，in.（mm）
Beff=2t+0.63，in.（=2t+16，mm）但是不得大于实际距离，从插销孔的边缘到构件边缘，并且平行于应力方向进行测量
d=插销直径，in.（mm）
t=钢板厚度in.（mm）
（c）插销突出面积，参见章节J7.
（d）总截面上的屈服，使用公式D2-1.
2.尺寸要求
插销孔必须位于构件边缘之间的部位，并且在垂直于施加作用力的方向上。
在预期插销提供连接零件之间的相对运动时，并且在整个载荷时，其直径不得大于1/32英寸（1mm），不得大于其直径。
位于插销孔的钢板的宽度不得小于2beff+d，并且最小伸长，超过其支承末端位置时，并且平行于相关构件时，不得小于1.33×beff。
超过插销孔的方角可以容许切割为45度与构件形成的夹角，但是，在净面积超过规定数值时，并且平面垂直于这种切口时，不得小于所要求的角度，并且必须平行于构件的轴线。
D6.眼杆
1.张力强度
眼杆的有效张力强度必须符合章节D2中的规定，并且Ag等于主体横向截面面积。
为便于计算，眼杆的主体宽度不得超过8倍的眼杆自身厚度。
2.尺寸要求
眼杆必须具有均匀的厚度并且在插销部位没有增加厚度，而且其周围同心部位具有环形头部。
环形头部和眼杆主体之间的过渡半径，不得小于其头部直径。
插销直径不得小于7/8倍于眼杆主体宽度，并且插销孔直径，不得大于1/32英寸（1mm）大于插销直径。
对于具有Fy的钢材，并且大于70ksi（485MPa）时，这个孔的直径不得大于5倍的钢板厚度，并且眼杆主体的宽度必须适当地减小。
对于厚度小于1/2英寸（13mm）可以容许只适用于外部螺母提供张紧钢板及填充材料钢板。
从孔的边缘到钢板边缘的宽度，必须垂直于施加载荷的方向，必须大于2/3，并且为了便于计算，不得大于3/4倍于眼杆主体的宽度。
指导教师评语及成绩：
签名：
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外文资料翻译译文
译文标题（3号黑体，居中）
×××××××××（小4号宋体，1.5倍行距）×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××…………。
（要求不少于3000汉字）
附件2：
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