截面参数浅谈（二）
【问题描述】
STAAD软件提供了多种输入截面的方式，可以直接从截面库中选择某种截面，也可以自定义某截面。这里将对两个有关截面的问题进行讨论：剪切面积Ay和Az的输入及验算输出值。
这里详细解释Ay和Az验算输出值。
【答案详解】
- 不同输入方式截面验算后输出情况。
值得注意的是，剪切面积系数是基于不同截面形状得到的一般通用值，是一个统计估计值。由于STAAD是一款通用有限元设计软件，出于打印统一目的，截面的剪切面积Az和Ay都会输出，但是这两个值不一定会被用户所选的规范用到。STAAD中不同国家的规范通常是由各国家本地专业人员进行添加编写的，而各国规范对于剪切面积的评价标准是不一样的。当进行规范验算时候，剪力验算时候所采用的计算剪切面积需要详细根据各国规范的规定进行考虑，这里以EN1993-1-1规范为例。
EN1993-1-1规范中6.2.6条验算构件剪力时候，取的剪切面积为：
STAAD中可以通过以下三种方式计算剪切应力：（技术手册1.7条）
~~>（剪力）/（剪切应力有效面积）
此时，STAAD将根据构件截面参数自动计算得到剪切面积。
~~>（剪力）/（剪切刚度有效面积）
此时，STAAD将根据输入的剪切面积进行计算。
~~>（V Q）/（I b）
对于有些国家规范中一些截面，STAAD使用上述公式进行考虑。
- 在AISC (9th Ed.) 规范中，对于剪切应力的计算有两种方法：VQ/lb及IT / QA；
当采用AISC ASD规范时候，可以通过SHE参数来进行选择剪切应力验算：
0 代表采用VQ/lb，此时程序将依据Ay=lb/Q计算构件的最大剪切应力，
则验算输出的Ay=lb/Q；
1 代表采用 IT / QA，即 V/（Ay或者Az），此时验算输出的Ay或者Az
为截面对应轴的剪切面积， 分别为腹板面积和翼缘总面积；
其中,
当SHE=0时候，A=lb/Q，其中I是转动惯量，b是腹板或者翼缘的截面厚度；Q是计算剪应力处以上（或以下）毛截面对中和轴的面积矩；
当SHE=1时候，Ay=DF×TW 或者（DF-2×TF）×TW，这是基于AISC 1989 规范：(DF-2*TF) < 380/SQRT(FY)得到，而此时Az=2×BF×TF；
（注： 当采用AISC ASD规范时候STAAD.pro V8i默认采用SHE=0，因此验算输出为Ay=lb/Q）
- 当采用AISC 360-10时候，剪切验算时候采用的剪切面积根据G章条文进行计算，下图为AISC 360-10规范G章验算例题6截图。
注：
当采用型钢截面表中截面时候，将根据所AISC360-10剪切验算条文考虑构件的剪切面积，对于W型Ay为腹板面积，Az为翼缘总面积。
当采用自定义截面时候，STAAD将根据用户输入的Ay和Az值计算剪切验算的剪切面积；
- 以HM100×100×6×8为例，验算输出结果：
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选取截面方式 |
AISC ASD （SHE=0） 计算采用lb/Q |
AISC ASD （SHE=1） |
AISC360-10 |
截面输入参数 |
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直接选取HW100X100 |
输出为： Az=lb/Q |
输出为： Ay=腹板总面积； Az=翼缘总面积 |
输出为：（根据规范AISC 360-10中G章条文） Ay=腹板总面积； Az=翼缘总面积； |
Ay（cm2）=6 Az（cm2）=10.667
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自定义U100X100X6X8 |
输出为： Ay=输入剪切面积 Az=输入剪切面积 |
输出为： Ay=腹板总面积； Az=翼缘总面积 |
输出为： Ay=输入剪切面积 Az=输入剪切面积 |
Ay（cm2）=5.99998 Az（cm2）=10.6667 |
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草图有限元HM100Y |
输出为： Ay=输入剪切面积 Az=输入剪切面积 |
输出为： Ay=腹板总面积； Az=翼缘总面积
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输出为： Ay=输入剪切面积 Az=输入剪切面积
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Ay（cm2）=5.25913 Az（cm2）=13.6451 |
而执行PRINT MEMBER PROPERTY时，打印出来的为STAAD的输入值。