安全验证
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,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(1—2.2?.1-1《)的:推导过程如下 【  —  : 在图17中沿BA!CD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∑:ηiAi《f≥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); 【     —。。     》 A:i为:第,i段:撕裂:面的净截面积(mm!2):    ! 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be》 《  ?  : ,在试验研究中假【定,be范围内的—节点板应力达到【fu:并令betf—u=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=【27°?。时精确?度最高计算值与【试验值的比值平均】为9:8.9%;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!≤,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!。>60?εk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≤60《εk:的无竖?。腹,杆节点?。。板,在斜腹杆压力作【用下:失,稳,。均呈B?AACCD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≤1》5εk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:N,R,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》≤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【.5ε?k ?     】    《4)l?f/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BAA》。C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<N》R,t故仍需—验,算,。稳定不过仅》需验算B《A区和A《C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(FBGHA板件!),、AC区(》AIJC板件)和C!D区(CKM—P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 》 :。     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b》i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 — 【 ?     其中【l1:、l:2、l3分别—为,各区屈折线BA、A!C、CD的长度;b!1、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l【f/t>60εk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 —  《   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05《G,511和钢》托架0?5G: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≤1】0εk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+(lf》1+lf2》)t:an30°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+lf2)【sinθ《1,cosθ1(式中l!f1:。、l:f2:为斜腹?杆,两侧角焊缝的长度)!当θ1=60—°或:30:°时sinθ—1cos《。θ1=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AC=k(l【f1+?lf2)经统计k】≈0.3《56因此当θ1=6!0°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,15%故可》将折:减系:数取:为0.8(0.8】/0.7《84=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 !。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≈12tc每块】板所能?承受的拉力可—近似取为3.5f】yct2《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,EC3?Desig》n :o,f stee—l str》uct?u,resEu》rocode—-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1!2.3.《。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, 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》 :