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16，疲勞計算及防脆斷設計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作用的鋼結構.例如工業(yè)廠房吊車梁、有懸掛吊車的屋蓋結構,橋梁,海洋鉆井平臺.風力發(fā)電機結構，大型旋轉游樂設施等 當其荷載產生的應力變化的循環(huán)次數(shù)n,5。104時的高周疲勞計算.需要進行疲勞計算的循環(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)范修訂時參考國外規(guī)定并結合建筑鋼結構的實際情況。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。當鋼結構承受的應力循環(huán)次數(shù)小于本條要求時.可不進行疲勞計算。且可按照不需要驗算疲勞的要求選用鋼材 直接承受動力荷載重復作用并需進行疲勞驗算的鋼結構 均應符合本標準第16 3節(jié)規(guī)定的相關構造要求.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.無強烈腐蝕作用環(huán)境中的結構構件和連接。對于海水腐蝕環(huán)境,低周、高應變疲勞等特殊使用條件中疲勞的破壞機理與表達式各有特點。分別另屬專門范疇。高溫下使用和焊接經回火消除殘余應力的結構構件及其連接則有不同于本章的疲勞強度值、均應另行考慮.16.1 3。本條基本沿用原規(guī)范第6。1 3條.本次標準修訂中有關疲勞強度計算仍采用荷載標準值按容許應力幅法進行計算。是因為目前我國對基于可靠度理論的疲勞極限狀態(tài)設計方法研究還缺乏基礎性研究。對不同類型構件連接的裂紋形成，擴展以致斷裂這一全過程的極限狀態(tài)、包括其嚴格的定義和影響發(fā)展過程的有關因素都還未明確,掌握的疲勞強度數(shù)據(jù)只是結構抗力表達式中的材料強度部分,為適應焊接結構在鋼結構中普遍應用的狀況。本章采用目前已為國際上公認的應力幅計算表達式.多年來國內外大量的試驗研究和理論分析證實，對于焊接鋼結構疲勞強度起控制作用的是應力幅、σ、而幾乎與最大應力、最小應力及應力比這些參量無關,這是因為，焊接及其隨后的冷卻 構成不均勻熱循環(huán)過程.使焊接結構內部產生自相平衡的內應力、在焊接附近出現(xiàn)局部的殘余拉應力高峰。橫截面其余部分則形成殘余壓應力與之平衡、焊接殘余拉應力最高峰值往往可達到鋼材的屈服強度.此外，焊接連接部位因為原狀截面的改變，總會產生不同程度的應力集中現(xiàn)象,殘余應力和應力集中兩個因素的同時存在 使疲勞裂紋發(fā)生于焊接熔合線的表面缺陷處或焊縫內部缺陷處 然后沿垂直于外力作用方向擴展，直到最后的斷裂,產生裂紋部位的實際應力狀態(tài)與名義應力有很大差別，在裂紋形成過程中.循環(huán)內應力的變化是以高達鋼材屈服強度的最大內應力為起點、往下波動應力幅,σ.σmax,σmin與該處應力集中系數(shù)的乘積。此處σmax和σmin分別為名義最大應力和最小應力。在裂紋擴展階段。裂紋擴展速率主要受控于該處的應力幅值，試驗證明，鋼材靜力強度不同、對大多數(shù)焊接連接類別的疲勞強度并無顯著區(qū)別，僅在少數(shù)連接類別、如軋制鋼材的主體金屬 經切割加工的鋼材和對接焊縫經嚴密檢驗和細致的表面加工時 的疲勞強度有隨鋼材強度提高稍微增加的趨勢。而這些連接類別一般不在構件疲勞計算中起控制作用,因此為簡化表達式，可認為所有類別的容許應力幅都與鋼材的靜力強度無關。即疲勞強度所控制的構件采用強度較高的鋼材是不經濟的。鋼結構的疲勞計算采用傳統(tǒng)的基于名義應力幅的構造分類法.分類法的基本思路是 以名義應力幅作為衡量疲勞性能的指標,通過大量試驗得到各種構件和連接構造的疲勞性能的統(tǒng)計數(shù)據(jù),將疲勞性能相近的構件和連接構造歸為一類.同一類構件和連接構造具有相同的S。N曲線。設計時 根據(jù)構件和連接構造形式找到相應的類別。即可確定其疲勞強度，連接類別是影響疲勞強度的主要因素之一 主要是因為它將引起不同的應力集中、包括連接的外形變化和內在缺陷的影響,設計中應注意盡可能不采用應力集中嚴重的連接構造、容許應力幅數(shù)值的確定是根據(jù)疲勞試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析而得 在試驗結果中包括了局部應力集中可能產生屈服區(qū)的影響、因而整個構件可按彈性工作進行計算、連接形式本身的應力集中不予考慮,其他因斷面突變等構造產生應力集中則應另行計算、按應力幅概念計算、承受壓應力循環(huán)與承受拉應力循環(huán)是完全相同的。國內外焊接結構的試驗資料中也有壓應力區(qū)發(fā)現(xiàn)疲勞開裂的現(xiàn)象、焊接結構的疲勞強度之所以與應力幅密切相關。本質上是由于焊接部位存在較大的殘余拉應力，造成名義上受壓應力的部位仍舊會疲勞開裂，只是裂紋擴展的速度比較緩慢。裂紋擴展的長度有限 當裂紋擴展到殘余拉應力釋放后便會停止，考慮到疲勞破壞通常發(fā)生在焊接部位.而鋼結構連接節(jié)點的重要性和受力的復雜性、一般不容許開裂 因此本次修訂規(guī)定了僅在非焊接構件和連接的條件下，在應力循環(huán)中不出現(xiàn)拉應力的部位可不計算疲勞。16、1 4、本條為新增條文.所指的低溫,通常指不高于,20、但對于厚板及高強度鋼材,高于。20,時 也宜考慮防脆斷設計.