12—.2 连接板【节点
!。
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B】A,ACCD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—17中沿BACD】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
!
:
,
:
!
按极!限状态设计法即【∑ηiAif≥N】
?
:
》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!。);
—
? !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【be范围内》的,节点板应力达到f】u,并令be《tfu=Nu—(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=《2,7°时精确度—最高计算值》与试:验值:的,比值平均为9—8.9%;当θ【=30°时此比【值,为1:0,6.8%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=3!0°
?
《
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hf1、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hf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Q235!。焊条E43;
】。
,
,
2 】。 节点板边缘与腹】杆轴线之《间的夹角应》不,小,于3:0°;
—
— 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≤》。1,5εk时《可不:。验算:节点板的稳定—;对:无竖杆的节》点板:当c/t≤10ε】k,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2m?m
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>6【0εk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l【f,/t≤60ε—k的无竖腹杆节【点板:在斜腹杆压力作【用下失稳均呈BA】AC:CD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—≤15εk时节点板!的抗压?极限承载力》NR,c《与抗拉极《限,承载力?N,R,,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>15!εk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N?R,c<N》R,:t故一般都应该验】算稳定?当c/t>17.】5ε:k,。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,>,60:εk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<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
! 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:。BAACCD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
】
?
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(F》BGHA板件)【、,AC区(A》I,JC:板,件)和C《D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A:C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?
,。
《
, 这样各受】压板区稳定》验,。算的表达式为—
—
:
《 其中—l1、l2、—l,3分别为各区屈折】线BA、AC、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λi?计算
—
—对,。lf/t>60εk!且,。沿自由边加劲的无】竖腹杆节点》板失稳时一》般呈:BAAC《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
—
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8:5%计?算值偏于安》全
】 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0:5G511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≤10εk时【大多数节点的Ncc!大于0.9》N,ct(Nc》c、Nct》为节点板的》。。稳定和强《度计算承载》力)仅少数》节点的Nc》c=(0.8—3~0.《9)N?ct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=A》。C+:(,。。l,f1+l《f2)tan30】°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=AC【+,(l:f1+lf》2,)sinθ》1c:osθ1(式—中l:f1、lf2为【斜,腹杆两?侧角焊缝的长—度)当θ1=60°!或30°时sin】θ1cos》θ1:=0:.4:33与tan30°!(=0.57—7):相,差最大此《时的稳定计算承载力!亦最:低设AC=k(【lf1+lf2【)经统计k≈0.】35:6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=10εk且3!0°≤θ《1≤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(!0.8/0.78】4=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!。>10εk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【A,B,CD、A′B′【 C′D′(见图】。18)拉力》在柱翼缘《板,的影响?长,度为:。p≈12tc每【块板所能承》。受的拉力《。。可近似取为3—.5fyc》t2:fc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
【
【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EC3De【si:gn: of 《s,t,eel s》truct》uresEur【ocode》。-3(BS EN】1,993?-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)×1!。06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
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《 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
《