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1】2.2.1
!
? 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:BAACCD面二折!线撕裂其中AB【、CD与节点板【的边界线基本垂直】
?
,
—。
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1!7中沿?BAC?D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∑《η,iAi?f≥N?
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】式中f节点》板钢材的《强度设计《。值(:。N/mm2》);
—
? : N】斜腹杆的轴》向内力设计值(【N,);
【
— A—i为第i《段撕裂面《的净截面积》(mm2)
—
】 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(1—2.2.1-1)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be
【
—在试验?研究中假定》be范围内的—节点板?应力达到fu并【令betfu=N】u(Nu《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=:3,0,°时此比值为106!。.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(12】.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hf】1、hf2》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1?2,。 :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Q235】焊条E43;
】
?
? 2 》节点板边缘》与,腹杆轴?。线之间的夹角应不小!于30?°,;
【 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:。≤1:5,εk时可不验算节点!板的稳定;对无竖杆!的节点板当c/【t≤1?0εk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1!2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
】
】 :。 , 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≤60εk的无竖!腹杆节点《板在斜腹杆压力【作用下?。失稳均?呈BAA《CC:D,。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
! 对有竖腹—杆的节点《板当c/t≤15】εk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>15ε!。k时NR,c<N】。R,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≤22【εk
】 ? 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!>17.5》εk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】≤17.5εk
!
】 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N?R,:c<:NR,t故》仍需验算稳》定不过仅需验算【。BA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BAA《C,CD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BA平行于弦!。杆CD⊥BA
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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(【FB:G,H,A板件)、》AC区(AI—。JC板?。件)和CD区—(CKMP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?AC区往往起控制】作用:
【 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N:i,;,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?
《
: : , 这样?各受压板区稳—定验算的表》达式为
【
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其中】l,1、l2、l—。3分别为各区屈折】线BA、A》C、CD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l》f/t>6》0εk且沿自—由边加劲的无—。竖,腹杆:节点板失稳时一般呈!BAA?C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AC区的稳定
】
!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0【5G:5,11和钢托架05G!513中《的16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,≤,10ε?k时大多《数节点的Ncc大】于,0.9N《ct(Ncc—、Nc?t为节点《板的稳定和》。强度计?。算承载?力)仅?少数节点《的Ncc=(0.8!3~0?.,9)Nct此时【的斜腹杆倾角θ1】大多接近60°【这说明?θ1的大小》对稳:定承载力的影响【较大
《
— 因为《强度计算时的有【效宽度be=AC+!(lf1+》l,f2)tan3【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+(lf》1+lf2)sin!θ1cosθ1(式!中lf1、l—f2为?斜腹杆两《侧角焊缝的》长度)当θ》1,=60°或》30°时《sinθ1co【sθ1=0.—43:3与ta《。n30°(=0.】577)相差—最大此时《的稳定计算承载力亦!最低设AC=k(l!f1+lf2)经统!计k≈0.3—56因此当》θ1=60》°或:30°?。时的b′e》、be?值分别为
—
【
:
, : 因此对无竖【腹杆的节《点板当c/t=1】0εk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【1,5%故可将折减系】数取为0.8—(0.8/0—.7:84=?1,.,0,20)以方》便计算
! 当然必】要时亦可专门进行稳!定计算若c/t【>10ε《k时则应《。按近似公式计—算稳定
—
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,ABCD、A′【。B′ C′D′(】见图18)拉—力在柱翼《缘板的影响》长度为p≈1—2tc每块》。板所能承受的拉【力可近似取为3【.,5fy?。ct2?fc:两嵌固边之间C【C′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
【
【
图18 柱】翼缘受力示意
【
:
1《-荷载;《T-:拉力;?P-:影响长度
【。。。
! ? ,式(58)》即是:。欧,洲钢结构设计规【范EC3Des【ign? o:f st《ee:l struc【ture《sEurocode!-3(BS —EN1993-1】-82005)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—
?
12.2【。.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】13.2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
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