12.2 ! 连接?板节点
】。
1《。2.2.1 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BAA》C,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: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《∑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);
【
! 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b《。e
》
? 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=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《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!、hf?2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、h】f下亦是安全的【
《
表12 — 单壁?式桁:架节:点板厚度选用—
《
—。
—表1:2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Q2《35焊条E4—3;
?
— 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—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—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l?f与其厚度t之【比l:f/t?>60ε《k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!0ε:k,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
—
?。 对有竖腹杆【的节点板当c/【t≤15ε》。k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>1?5εk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<N【R,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《),lf/t>6—。0εk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C—D,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(A!IJ:C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、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;—φ,i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》C,D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B—。A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N《0R,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?05G511和钢托!架,05G513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Nc】c=(0.》83~0.9—)N:ct:此时的斜腹》杆倾角θ《1大:多接近?60°这说》明θ:1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+(lf1—。+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+lf2)s】inθ1cos【θ1(式《中lf1、lf2】为,斜腹杆?两侧角焊《缝的长度)当θ1=!。60°或《30:。°时s?。inθ1c》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,=10εk且30】°≤θ1≤6—0°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>: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≈《12tc每》块板所能《承受的拉力可—近似取?为3.5fyct】2f:c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 of 【steel》 s:tructure】sEuroco【de:-3(?BS EN1—993-《1-820》05)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.!2.11《。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
》