木结构设计规范 GB50005-2003 - 5木结构构件计算

5.1轴心受拉和轴心受压构件 
5.1.1  轴心受拉构件的承载能力，应按下式验算：  
                 

式中   f_t——木材顺纹抗拉强度设计值（N/mm²)； 
       N——轴心受拉构件拉力设计值（N)； 
       A_n——受拉构件的净截面面积（mm²）。计算A_n时应扣除分布在150mm长度上的缺孔投影面积。 
5.1.2  轴心受压构件的承载能力，应按下列公式验算： 
    1  按强度验算  
                  

    2  按稳定验算  
             

式中   f_c——木材顺纹抗压强度设计值（N/mm²)； 
       N——轴心受压构件压力设计值（N)； 
       A_n——受压构件的净截面面积（mm²)； 
       A₀——受压构件截面的计算面积（mm²)，按本规范第5.1.3条确定； 
       φ——轴心受压构件稳定系数，按本规范第5.1.4条确定。 
5.1.3  按稳定验算时受压构件截面的计算面积，应按下列规定采用： 
    1  无缺口时，取A₀=A 
式中   A——受压构件的全截面面积（mm²)； 
    2  缺口不在边缘时（图5.1.3a),取A₀=0.9A； 
    3  缺口在边缘且为对称时（图5.1.3b)，取A₀=A_n； 
    4  缺口在边缘但不对称时（图5.1.3c)，应按偏心受压构件计算； 
    5  验算稳定时，螺栓孔可不作为缺口考虑。  
                            
5.1.4  轴心受压构件的稳定系数，应根据不同树种的强度等级按下列公式计算： 
    1  树种强度等级为TC17、TC15及TB20: 
    当λ≤75时  
                         （5.1.4-1） 
    当λ＞75时  
                         （5.1.4-2） 
    2  树种强度等级为TC13、TC11、TB17、TB15、TB13及TB11： 
    当λ≤91时      （5.1.4-3） 
    当λ＞91时       （5.1.4-4） 
式中   φ——轴心受压构件的稳定系数；  
       λ——构件的长细比，按本规范第5.1.5条确定。 
     轴心受压构件稳定系数亦可根据不同的树种强度等级与木构件的长细比从本规范附录K的附表中查得。 
5.1.5构件的长细比，不论构件截面上有无缺口，均应按下列公式计算：  
                    
式中   l₀——受压构件的计算长度（mm)； 
       i——构件截面的回转半径（mm)； 
       I——构件的全截面惯性矩（mm⁴）； 
       A——构件的全截面面积（mm²）。 
    受压构件的计算长度，应按实际长度乘以下列系数： 
    两端铰接1.0 
    一端固定，一端自由2.0 
    一端固定，一端铰接0.8 
5.2受弯构件 
5.2.1  受弯构件的抗弯承载能力，应按下式验算：  
                    
式中   f_m——木材抗弯强度设计值（N/mm²)； 
       M——受弯构件弯矩设计值（N·mm)； 
       W_n——受弯构件的净截面抵抗矩（mm³）。 
    当需验算受弯构件的侧向稳定时，应按本规范附录L的规定计算。 
5.2.2  受弯构件的抗剪承载能力，应按下式验算：  
                    
式中    f_v——木材顺纹抗剪强度设计值（N/mm²)； 
        V——受弯构件剪力设计值（N)，按本规范第5.2.3条确定； 
        I——构件的全截面惯性矩（mm⁴)； 
        b——构件的截面宽度（mm)； 
        S——剪切面以上的截面面积对中性轴的面积矩（mm³）。 
5.2.3  荷载作用在梁的顶面，计算受弯构件的剪力V值时，可不考虑在距离支座等于梁截面高度的范围内的所有荷载的作用。 
5.2.4  受弯构件应注意减小切口引起的应力集中。宜采用逐渐变化的锥形切口，而不宜采用直角形切口。 
简支梁支座处受拉边的切口深度，锯材不应超过梁截面高度的1/4；层板胶合材不应超过梁截面高度的1/10。有可能出现负弯矩的支座处及其附近区域不应设置切口。 
5.2.5  矩形截面受弯构件支座处受拉面有切口时，实际的抗剪承载能力，应按下式验算：  
                   
式中    f_v——木材顺纹抗剪强度设计值（N/mm²）； 
        b——构件的截面宽度（mm)； 
        h——构件的截面高度（mm)； 
        h_n——受弯构件在切口处净截面高度（mm)； 
        V——按建筑力学方法确定的剪力设计值（N)，不考虑本规范第5.2.3条规定。 
5.2.6  受弯构件的挠度，应按下式验算：  
                  
式中    [ω]——受弯构件的挠度限值（mm)，按本规范表4.2.7采用； 
        ω——构件按荷载效应的标准组合计算的挠度（mm）。 
5.2.7  双向受弯构件，应按下列公式验算： 
    1按承载能力验算  
                 
    2按挠度验算  
                   
式中   σ_mx、σ_my——对构件截面x轴、y轴的弯曲应力设计值(N/mm²)； 
       ω_x、ω_y——荷载效应的标准组合计算的对构件截面x轴、y轴方向的挠度（mm）。 
    对构件截面x轴、y轴的弯曲应力设计值，按下列公式计算：  
                  
式中    M_x、M_y——对构件截面x轴、y轴产生的弯矩设计值(N·mm)； 
       W_nx、W_ny——构件截面沿x轴、y轴的净截面抵抗矩(mm³）。 
  
5.3拉弯和压弯构件 
5.3.1  拉弯构件的承载能力，应按下式验算：  
               
式中   N、M——轴向拉力设计值（N）、弯矩设计值（N·mm）； 
       A_n、W_n——按本规范第5.1.1条计算的构件净截面面积(mm²）、净截面抵抗矩（mm³)； 
       f_t、f_m——木材顺纹抗拉强度设计值、抗弯强度设计值(N/mm²）。 
5.3.2  压弯构件及偏心受压构件的承载能力，应按下列公式验算： 
    1  按强度验算  
                 
    2  按稳定验算  
                  
式中    φ、A₀——轴心受压构件的稳定系数、计算面积，按本规范第5.1.4条和第5.1.3条确定； 
        φ_m——考虑轴向力和初始弯矩共同作用的折减系数； 
        N——轴向压力设计值（N)； 
        M₀——横向荷载作用下跨中最大初始弯矩设计值(N·mm)； 
        e₀——构件的初始偏心距（mm)； 
        f_c、f_m——考虑本规范表4.2.1一4所列调整系数后的木材顺纹抗压强度设计值、抗弯强度设计值（N/mm²）。 
5.3.3  当需验算压弯构件或偏心受压构件弯矩作用平面外的侧向稳定性时，应按下式验算：  
                    
式中   φ_y——轴心压杆在垂直于弯矩作用平面y-y方向按长细比λy确定的轴心压杆稳定系数，按本规范第5.1.4条确定； 
       Φ_y——受弯构件的侧向稳定系数，按本规范附录L确定； 
       N、M——轴向压力设计值（N）、弯曲平面内的弯矩设计值(N·mm)； 
       W——构件全截面抵抗矩（mm³）。