钢结构设计标准 [附条文说明] GB50017-2017 建标库

12.3  梁柱连接节点

12.3.1、12.3.2  这两条为新增条文。

12.3.3  原规范以及现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的节点域计算公式,系参考日本AIJ-ASD的规定给出。AIJ-ASD的节点域承载力验算公式,采用节点域受剪承载力提高到4/3倍的方式,以考虑略去柱剪力(一般的框架结构中,略去柱端剪力项,会导致节点域弯矩增加约1.1倍~1.2倍)、节点域弹性变形占结构整体的份额小、节点域屈服后的承载力有所提高等有利因素。鉴于节点域承载力的这种简化验算已施行了10多年,工程师已很习惯,故条文未改变其形式,只是根据最新资料和具体情况作一些修正。

    节点域的受剪承载力与其宽厚比紧密相关。AIJ《钢结构接合部设计指针》介绍了受剪承载力提高系数取4/3的定量评估。定量评估均基于试验结果,并给出了试验的范围。据核算,试验范围的节点域受剪正则化宽厚比λn,s上限为0.52。鉴于本标准中λn,s=0.8是腹板塑性和弹塑性屈曲的拐点,此时节点域受剪承载力已不适宜提高到4/3倍。为方便设计应用,本次修订把节点域受剪承载力提高到4/3倍的上限宽厚比确定为λn,s=0.6;而在0.6<λn,s≤0.8的过渡段,节点域受剪承载力按λn,s在fv和4/3fv之间插值计算。

    参考日本AIJ-LSD,轴力对节点域抗剪承载力的影响在轴压比较小时可略去,而轴压比大于0.4时,则按屈服条件进行修正。

    0.8<λn,s≤1.2仅用于门式刚架轻型房屋等采用薄柔截面的单层和低层结构。条文中的承载力验算式的适用范围为0.8<λn,s≤1.4,但考虑到节点域腹板不宜过薄,故节点域λn,s的上限取为1.2。同时,由于一般情况下这类结构的柱轴力较小,其对节点域受剪承载力的影响可略去。如轴力较大,则可按板件局部稳定承载力相关公式采用cr为受压临界应力)系数对节点域受剪承载力进行修正。但这种修正比较复杂,宜采用在节点域设置斜向加劲肋加强的措施。

12.3.4  梁与柱刚性连接时,如不设置柱腹板的横向加劲肋,对柱腹板和翼缘厚度的要求是:

    1  在梁受压翼缘处,柱腹板的厚度应满足强度和局部稳定的要求。公式(12.3.4-1)是根据梁受压翼缘与柱腹板在有效宽度be范围内等强的条件来计算柱腹板所需的厚度。计算时忽略了柱腹板轴向(竖向)内力的影响,因为在主框架节点内,框架梁的支座反力主要通过柱翼缘传递,而连于柱腹板上的纵向梁的支座反力主要通过柱翼缘传递,而连于柱腹板上的纵向梁的支座反力一般较小,可忽略不计。日本和美国均不考虑柱腹板竖向应力的影响。

    公式(12.3.4-2)是根据柱腹板在梁受压翼缘集中力作用下的局部稳定条件,偏安全地采用的柱腹板宽厚比的限值。

    2  柱翼缘板按强度计算所需的厚度tc可用本标准公式(12.3.4-4)表示,此式源于AISC,其他各国亦沿用之。现简要推演如下(图19):

图19  柱翼缘在拉力下的受力情况

1-线荷载T;T-拉力;P-影响长度

    在梁受拉翼缘处,柱翼缘板受到梁翼缘传来的拉力T=Aftfb(Aft为梁受拉翼缘截面积,fb为梁钢材抗拉强度设计值)。T由柱翼缘板的三个组成部分承担,中间部分(分布长度为m)直接传给柱腹板的力为fctbm,其余各由两侧ABCD部分的板件承担。根据试验研究,拉力在柱翼缘板上的影响长度p≈12tc,并可将此受力部分视为三边固定一边自由的板件,在固定边将因受弯而形成塑性铰。因此可用屈服线理论导出此板的承载力设计值为p=C1fct2c,式中C1为系数,与几何尺寸p、h、q等有关。对实际工程中常用的宽翼缘梁和柱,C1=3.5~5.0,可偏安全地取p=3.5fct2c。这样,柱翼缘板受拉时的总承载力为:2×3.5fct2c+fctbm。考虑到翼板中间和两侧部分的抗拉刚度不同,难以充分发挥共同工作,可乘以0.8的折减系数后再与拉力T相平衡:

12.3.6  本条为新增条文,由于端板连接施工方便、做法简单、施工速度较快、受弯承载力和刚度大,在实际工程中应用较多,故此在本次修订中增加了对端板连接的梁柱刚性节点的规定。

12.3.7  本条为新增条文,具体规定了端板连接节点的连接方式,并规定了对高强螺栓设计与施工方面的要求。