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BAAC—CD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f?u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∑η?iAif《≥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!m,2) 《     式!(5:4)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bet!fu=?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98《.9%;当θ=【30°时此比值为1!06:.,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b:e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Q23!5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≤15εk—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1.2—5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—   】      —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》BAACCD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≤2?2εk !  :  :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》≤17.5εk 】 ?      【   ?4)l?f/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NR!,,c<N?R,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:BAAC《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⊥B》A 》     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(FBGH!A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 【     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》 》     这样【各受压板区》稳,定验算的表达式【为 】 《     其中l1!、l2、l3—分别为各区屈—折线BA、AC、C!D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【;φ:i为各受压板—区的轴压《稳定系数《按λi?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05G511】和钢托架0》5G513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:Nc:c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Nc?c=:(,0.:83:~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=A】C,+(l?f1+lf2)ta!n30°而稳定【计算中假定》斜腹杆轴压力N【分配的有效宽度∑b!i=b′e=—AC+(l》f1+lf2)s】inθ1cos【θ1:(式中?lf1、lf2【为,斜,腹杆两侧角》焊缝的长度)—当θ1=60°【或,3,0°时sinθ【1cosθ1—=0.43》3与tan3—0°(=0》.,5,77)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3—0°时的《b′e?、be值分别—为, —   】  因?此对无?竖腹杆的节点板当c!/t=10ε—k且:30°≤θ1≤【6,0°时可将按—强度计算[公式(5!4)]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>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》BCD、A′—B,′ C′D》′(见图18)拉】力,。在,柱翼缘板的》影响长?度为p≈1》2,tc每?。块板所?能承受的拉力可近】似取为3.5f【yct2fc—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(!5,8,)即是欧洲》钢结构设计规范E】C3Design !of steel !structu【resEur—oc:ode?-3(BS EN1!99:3-: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 — 1—2.2.6 —。 本:条沿用?原规范?第8:.4.6《条、第8.》2.1?1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 ?