《12.?2 连接板节点
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12.【2.1 《 本条基本沿用【原规:范第7.5.—1条连接《节点处板件》。在拉、剪共同作用下!的强度?计算公?式是:根,据我国对双角钢杆件!桁架节点板》的试:验,研究中拟合出来【的它同样适用于连接!节点处的其他板【件,如本标准中》图,12.2.1
】
,。
试】验的桁架节点板大】多数是弦杆和腹【杆均为双角钢的K】形节点仅《少数是竖杆为—。工字:。钢的N?形节点抗拉试验共有!6,。种不同形式的16】。个试件?所有试件的破坏特】征均为沿《最危险?的线段撕裂》破坏即图《17中的BAAC】CD面二折》线撕裂其中AB【、C:D与节点板的边【界线基本《垂直:
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图17!。 节点板》受拉计算简图—
【 ?。本标准式(12.2!.1-1)的—推,导过程如下
】
在图!17:中沿B?。ACD撕裂线—割,取自由体由于—板内塑性区的发【展引起的应力—重分布假定在—破坏时撕《裂面上各线段—的应力σ′i—在线段内均匀分布且!平行于?腹杆轴力当各撕裂段!上的折算应力—同时达到抗拉—强度:fu时试件破坏根】。据平衡条件并忽略很!小的M和V则
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!。
》
, ?。 按极限状态设计】法即∑ηi》Aif≥N
【
《 式中—f节点板钢材的强度!设计:值(N/《mm:。2);?
》
《 《 N斜腹—杆的轴向内》力设计值《(N);
!
【 《Ai为第《i段撕?裂面:的净截面《积(m?m2)
】
式(54!)符合?破坏机理《其计算值与试验值之!比,平均为87.5%略!偏于安?全且离散性较小【
12】。.2.2 考【虑到:。。。桁架节点《板的外形《往往不规则用—本标准式(12.】2.:1-1)计》算比较麻《烦加:之一些?受动力荷载的—桁架需要计》算节点板《的疲劳时该公式更】不适用故参》照国外多《数国家?的经:。验建议对桁架节【点板可采用有效宽度!法进行承载力计算所!。谓有:效宽度即认为腹杆】轴力N?将通:过连接件在节—点板内按照》某一个应力扩—散角度传至连接件】端,部与N相垂直的一定!宽度范围内该—一定宽?度即称为有效宽度b!e
! 在试验》研究中假定》b,e范:围内的节点》。。板应:力达到fu并—令betf》u=Nu《(N:u为节点《板破坏时的腹杆【轴力)按《此,法拟:合,的,结果
《
,
【当应力扩散》。角θ=27°时精确!度最高计算值与试】验值的比值平—均为98《.9%;《当θ=30°—时此比值为10【6.8%《考虑到国外多—数国家对《应力扩散角均取【30°为与国际【接轨且误差较小故亦!建议取θ=》30°
《
】 有效宽度法计算简!。单概:念清楚适用于腹杆】与节点板的多种【连接情况《如,侧焊、围焊和铆钉】、螺栓连《。接等(当采用钢【钉或螺栓连》接时:be应取《为有效净宽度)【
】。。 当?桁架弦杆或腹—杆为T?型钢或双板》焊接T形截面时【节点构造方式有所不!同节点内的应力【。状态更加复杂—故本标准公式(12!.2.1)和式(1!2.2.2)均【不,适用
—
—用有:效宽度法可》以,制作腹杆内》力N与节点板—厚度t?的关系表《我们先制作了N【-(t/b)表【。反映了影《响有效宽度的斜腹杆!连,接肢:宽,度b和侧焊缝—焊脚尺寸hf1、h!f2的作用因—而该表比以往的N-!t表:更精确但由于表形】较复杂且参》数b和h《f的:可变:。性较大使用不—便为方便设计便在】N-:(t/b)表的基础!上按不同参数—组合下的最不利情】。况整理出N-t包】。络图(表12)使该!表具有较充分—的依:据而且?在常用不同参数【b、hf下亦是安】全的
表!12 单》壁式桁架《节点板?。厚度选用
》
【
《 :。。 :表12的《适用范围为
】
【1, 适用于焊接桁】架的:节点板强度》验算节点板钢—材为Q23》5焊条E《43;
】
? 2 节—点板边缘与腹杆轴】线之间?的夹:角,。应不小于30—°;
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,
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3 】节点板与腹杆周侧焊!缝连接当采用围焊时!节点板的厚度应通过!计,算确定;《
! 4 ?。 对有竖腹杆的节】点板当c/t—≤15εk》时可不验算》节点板的稳定;对无!竖杆的?节点板当c/t≤】10εk时可将受】。压腹杆的内力乘【。以增:大系数1《.25后再查表【求,节点饭厚度此时【亦可:不验:算节点极的》稳定:;式:中c为?受压腹杆连接肢【端,面,中点沿腹杆轴线方向!至弦杆的净距离【
,
】 ,。对于表12中的【单,壁式桁架《节点支座节点板的厚!度宜较中间节点【。板增加?2mm?
12】.2.?3 : 参照国外研—究资料补充》。。了净截面《计算:时孔径扣除尺寸【要求:和修改了多排螺栓时!应力:扩散角?的,取值本条为桁架【节点板的《稳定计算要求
】
《 《1 共做了8个节!点板在受压》斜腹杆作用下—的试验其中有无竖腹!杆的各4个试件试】验表明
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?。 1!)当节点板自由【边长度?lf与其厚度—t之比lf/t>】60εk时节点板】的稳定性很差—将很快失稳故此时应!。沿自由边加劲
【
:。。
》 》 2)?有竖腹杆的节—点,板或lf/t≤6】0εk?。的无竖腹杆节—点板在斜《腹杆压力作用下失】稳均呈BA》ACCD三折线屈】折破坏?其屈折?线的位置和方—向均与?受拉时的撕裂线【类同
】 【 3)节点板的抗压!性能取决《于c/t《的大小(《c为受压斜腹—。杆连接?肢端面中点沿—腹,杆轴线方向至弦【杆的净距t为节【点板厚度)在—一般情况《下c/?t愈大稳《定承载力愈低
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:
: 对有竖—腹杆的节点板当c】/t≤15εk时节!。点板的?抗压:极限承载力》。NR,c与抗拉极限!承载力NR》,t大?致相等?破坏的安全度相【同故此时可不进行稳!定验算?当c:/,。。t>15εk时NR!。,,c<NR《,t应按本标—准附录F的近似法验!算稳定;当c/t>!22εk时近似【法,算,出的计算值》将大于试验值不安全!故规定?c/t?。≤,。22εk
【
对无!竖,腹杆:的节点板NR,c】<NR,t》。故一般都应该验算】稳定当?c/t>17.【。5εk时节点板【用近似?法,的计:算值将?大于试验值不安全故!规定c?/t:≤17.5》εk
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《 》 4)?lf/t>60εk!的无竖腹《杆节点板沿》自由边加劲后在受压!。斜腹杆作用下—节点板呈BAAC】两折:线屈折这是》由,于CD区因加劲加强!后稳定承载力有较】大,提高所致《。但此时NR,—c<:N,R,t故仍需验算】稳定不过仅需验算B!A区和AC区而不】必验算CD区而已
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— 2 《。本标准附录F所【列桁架节点》板在斜腹杆轴压【力作用下《的稳定计算公式是根!据8个试件的试【验结果拟合出—来的根据破》坏特征节点板—失稳时的屈》折线主?要是BA《ACCD三折线【形(见?本标准附录G图G.!。0.1)为计—。算方便?。且与:实际情况基本相【符假定B《A平行于弦杆—。CD⊥BA
】
》 从试验》可知在斜腹》杆轴压力N作用下节!点,板内存在三个受压区!即BA区(》FBGHA板件)、!AC区(AIJC板!件):和CD区(》。CK:MP:板,件)当其中》某一个受压区先失】稳后其他《各区立?即相继失稳因此有】必要对三《个区分别《。进行验算其中A【C区往?往起:控制:作用
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】计算时要先将腹杆轴!。。压力N分《。解,为,三个平行分力各自作!用于三个受压—区屈折线《的中点?平行分力的分配比例!假定为各屈折线【段在有效《宽度线(在本—标准附录G》图G.0.1—中为AC的延长线】),上投影长度bi与】∑bi的比值—然后再将此平行分】。力分解?为,垂直于各《。屈折线的《力Ni;Ni应小】于或等于各受—压区板件的稳定承载!力而受压区板—件,则,可假定为宽度等于屈!折线:长度的钢板》按轴压构件》计,。。算其稳定承载—力铜:。板长度取为板件的中!线长度ci计算长度!系数经拟合后—。取为0.《8长:细比
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? , 这样各》受,压,。板区稳定验算的【表达式?为
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— ,。 其《中l1、l2、【l3分别为各区屈】折线BA、》AC、C《D的长度《;b1、b2、b3!。为各屈折线在—。有效宽度线上的【投影长度;t为板厚!;φi为各受—压板区的轴压稳定系!数按λ?i,计算
【
对lf/!。t>60ε》k且沿自由边加劲的!无竖腹杆节》点板失稳时》一般呈BA》AC两屈折线屈曲显!然在CD区因加劲】后,其稳定承载力大【为提:高已不起控》制作用故只需用上述!方法验算《BA区和A》C区:的稳定
》
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》。用上:述拟合的近似—法计算稳定的结【。果表明试件的极【限承:载力计算《值,NcR?,,c与试验值N0R】,,c之比平均》为85%计》。算值偏于安全
】
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3— 为了尽量—缩小:稳定:计算的范围对于【。无,竖腹杆?的节点板《我们利用《国家标?准,。图集梯形钢屋—架05G《。51:1和:钢托架05G51】3中的1《6个节点用同一【根斜腹杆对节点【板做稳?。定和强度《。计算并进行对—比以达到用强度计】算的方法来代替稳】定计算的目的对比结!果,表明
【。
当c/】t≤10《εk时大多数节点的!Ncc大于0.【。9Nct(Ncc】、Nct为节—点板的稳定和强度计!算承载力《)仅少数节点的【。Ncc=(0.【83:~,0,.9)Nct此【时的斜腹杆》倾角:θ1大多接近6【。0°这说明θ—1的大小对》稳定承载力的影响】较大:
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【 因为强度计—算时的?有效宽?度be=《AC+(l》f1:+lf2)t—。a,n3:0°而稳《定计:算中:假定斜腹《杆轴:压力N分配》的有效?宽度∑bi=b′e!=A:C+:(,lf1+lf2)s!inθ1c》。osθ?1(式中lf—1、l?f2为斜腹杆—两侧角焊《缝的长?度)当θ1》=60°或3—0°时s《in:θ,1c:osθ1=》0.433与tan!30:°(=0.577】。)相:差最大此时的稳定计!算承载力亦最低设A!C=:k(:。lf1?+lf2)经统计】k,≈,0.356因此当θ!1=60°或30°!时的b′e、be值!分别为
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【
因此】对无:竖,腹杆的节点板当c/!t=10εk且30!。°≤θ1≤》60°时可将按强】度计算[公式—(54)]的节【点板抗力乘以折减】系数0.784作为!稳定:承载力考虑到稳定计!算公式偏安全近15!%故可?将折减系数取—为0.8《(0:.8/0.784=!。1.020)—以方便计算
】。
》。 当然必要时】亦可专?门,进行稳定计算—若c/t>1—0εk时《则应按近似公—式计算稳《定
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12.2.5 】 本条?为新增条文根据试验!。研究在节点板—板,件(:或梁翼缘《)拉力作《。。用下柱翼缘有如两】块,受线荷载作用的三】边嵌:固板AB《CD、A′B′【 C′D′(—见图18)拉—力在:柱翼缘板《。的影响?长度为p≈12t】c,每块:板所能承受的—。拉,力可近?似取为?3.5fyct【2fc两嵌》固边之间CC—′范围的《受拉板?(或梁翼缘》)屈:服因:此板件(或梁翼缘)!传来拉?力平衡?式为
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》
图18 柱!。翼缘:受力:示意
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1-荷【载;T-拉力;P-!影响长度
】
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! 式(58)【。。即是欧洲钢结构设计!规范EC《3Des《ig:n o?f, steel 【str?uc:tures》Eur?ocode-3(B!S EN1993-!1-82《005)《中采用的板件或【工字形、H形截面梁!。的翼缘与《工字形、H形截面】的未设水平加劲肋的!柱,。相连形?成T形接合时—板件或梁的翼缘的有!效宽度计算》公式考?虑到柱翼缘中间和两!侧部分刚《度不同难以充—分发挥共同作用【翼缘:承担的部分》应有所?折减为安全起见同】时与本标《准,。第12.3》.4条翼缘受拉【情况公式建立—条件(考虑了0【.8折减系数—)协调系数7改为5!这样与按《有限:元模:拟加载试验》。所得:结果较为接近
】
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1:。2.2.6 本】条沿用?。原规范第8.—4.6条《、第8.2》.11?条取消?了角钢的L形围焊】在桁架节点处各相】互杆件连接焊—缝之间宜留有—一定的?净,距以利施焊且—改善:焊缝附近钢材的【。抗脆断性能本条根据!。我国的?实践经?验对节?点处相邻《焊,缝之间的最小—净距:作出了具体规定【管结构相贯连接节】点,处的焊缝连接另【有较详细《。的规定(见》本标准第1》3.2节《)故不?受此限制
》
— 围焊中有端焊!缝和侧?焊缝:端焊缝的刚度较大】弹性模量E≈1.】5×:106;而侧焊缝】的刚度较小E≈(0!.,7~1)×106所!以在弹性工作阶段】端焊缝的《实际负担要高于侧】焊缝;?但,围焊试验中在—静力荷载《。作用下届临塑—性阶段时《应力渐趋于平均【其破:坏强度与仅有—侧焊缝时《差不多但其破—。坏较:为突然且塑》性变形较小此外从】国内外几个单—位,所做的动力试验证】明就:焊缝本身《来说围焊比侧焊的疲!劳强度高国内—。某些单位曾》在桁架的加》固中:使用了?围焊效果亦较好【但,从“焊接桁架式钢】。吊车梁下弦及腹【杆的疲劳性能”的研!。究报告中认为当腹杆!端部采用围焊时对】。桁架节点《板受力不利节点【。板有开裂现象故建】议在直接承受动【力荷载的桁架腹【杆中节点板应适当】加,大或加厚鉴于上【述情况本标准规定宜!采用:两,面侧焊也《可用三面围焊
【
! ,围焊的转《角处是连《接的重要《部位如在此》处熄火或起落弧会加!剧应力集中》的影响?故,规定在转角处必须连!。续施焊
》