13.3】  圆钢管直接焊】接，。节点和局部加—劲节点的计》算 》 13—.3.1  —本，条，沿用原规范第10.！3.：3，条的：一部分主管为圆钢】管的节点《本标准？将其归为圆》钢管节点；主管为方！矩，形钢管时本标准将其！归为方？钢管节点《。 13.！3.2？  本条第1—款～第3款基本【沿用原规《范，第10.《3.1？条、第10.3.3！条第4款～第—8款为新增条款对主！要，计算：。公式和规《定说明如《下 —     关于第1！款，～第3款88—版规范对平面X、Y！、T形？和K形节点处主管强！度，的支管轴心承载力设！计值的公式是比【较、分析国外有关规！范和国内《。外有关资料的基础】上根据近300个】各类型管《节点的承载力—极限值试验数据通过！回归分析归纳得【出，的承载力极限值经验！公式然后采用校准法！换算：。得到的原规范—修订时根据》同济大？学的研究成》果对平？面节点承载力计【算，公式进？行，了若干修正》修正时主要》。对，照了新建立的国际】。管节点数据》库中的试《验结果并考》虑了公式表达的合】理性经与日本—建，。筑学：。会(AIJ)公【式、国际《管结构研究》和发展？委员：会(：CIDE《CT)公式的比【较所修正的计—算，公式与试验数据对比！其均值和《。置信区间《都较之前更加合【理本：次修订时除了—对K形节点》考虑：搭接影响之》外未：作进一步改动(本】条第：1款～第3款)详】见原规范条文说明第！1，0.3.3条 【 ？ ，     关—于第4款K形搭接】节点中两支管—中垂直？于主：管的内力分量可【相互平衡一部分使】得，主管连接面所承受】。的作用力相对减小】。；同时搭接部位的】存在也增《。大了约束主管管壁】局部变形的刚—度近年来《。的搭接节点试验【和有限元分》。析结果均表明—搭接节点的破坏【模式主要为支管【局部屈曲破坏、【支管局部屈曲与主管！管壁：塑性的联合破坏【、支管？轴，向屈服破坏》等，三种模式与》。平面圆？钢管连？。接节点的主管壁【塑性破坏模式—相比有很大差别因此！。目前国外各规程中】均将搭接《节点的？承载力计《算公式特《别列出？有两：种主要方法其一是如！Eur？ocode3—规程保持与K形【间隙节点公式—的连续性通》过调整搭接(—间，隙)关系参数给出】搭接节点的》计算公式；》其二是如ISO规】程(草案)根—据搭接节《点的破坏《模式摒弃了原来环模！型计算？公式(ft2)给出！与间：隙节点？完全不同的计—算公式本《标准采用方》法二由于搭接节【点的破？坏主要发生在支【管而非主管》上，因，此将节？点效：率表示？为几何参数》的函数即采用Ni＝！f(βγτηO【v)×Aifi的公！式形式；《通过研究节点几何】参数对节《。点效率的《影，响选定f(》βγτηO》v)：的函数形式；以同】济大学？11个搭接》节点的？单调加载《。试验、54》0，。个节点有限》元计算结《果以及国际管节点】数据库的资料为基础！经回归？分析得到K形搭接】。节点承载《力计算公式 ！   《  对？于，节点：有限元分析结—果以下述两个准【则中最先达》到的一个准》则决定节点》的极限承《载力：受压支管轴力-节】点变形曲《线达到峰值节点变形！。达到3％《 》    《 有限元参数分析结！果表明当其他参数】相同时θ＝45【°与θ？＝60°的节—点，承载力相《比提高？幅度：均，在10％《以内平均《仅2.4％基—本可以忽略；θ＝3！。0，。°，。与θ＝60》°的节点承载—力相比提高幅度不】等平均提高约20】％若承载力公式中】与原规范《。相似地采用θ函数1！／，。sinθ则》难以准确反映θ的】影响考虑《到实际工程中θ【＜45？。°的情况相》对少：见，在建立K形搭—接节点承载力公式时！以θ＝60°节【点的承？载力数据《作为基？础，。略偏保守但不失经】济性：   】  影？响K形搭接节点性能！的因素除几何参数】外还包？。括搭接支管和贯通】支，。管的搭接顺序、隐】蔽部分焊接与否等根！据搭接顺序的—不同：(C贯？通支：管受压T贯通支【管受：拉)和隐蔽部位是否！焊接(W焊接N【不焊：)可将K形搭接节点！分别记为C》W、TW、CN、T！N四种类型研究发现！ 《 ，     1 【 在：隐蔽部？位焊接的《情况下贯通支管【受拉相？比贯：通支管受压节—点承载？力平均高6％；【在隐蔽部位》不焊的情况下贯通支！管，受压相比贯通—支管受拉节》点承载力平均高出4！％； 《 《 ，。   2  隐【蔽部位不《焊，会造成承载力某【种，程，度的降？低且在贯通支—管受拉？的情况？下这种？降低要显著得多(贯！通支管？受压：时平均？降低4％、》最大降低11％【贯通支管受拉—。时平均降低1—3％、？最大降低3》0％)CW、TW、！CN、T《N，四种：类型的搭接节点承】载，力的变化如图—36所示综合考虑其！。变化规律以》及规范的简洁性和】设计的经《济性将？CW：、，TW、CN、—TN：四种类型的》搭接节点承载力计算！公式统一本》标准公？。式计算值《(95％保证—率)与四种》类型搭接节点有限】元数据？。的，对比见图36 】 ？ 《 图36— ， 本标准《公式计算值与—四种类型搭》接节点有限元数据】的对比？ ：     表！13给？出了本？标准公式计算值与】相，关试验数据的对比表！中公式计算值所采用！。的钢材？强，度值为？试验给出的》钢材强度平均—值  】  ： 关于第5款和第6！。款目前平面》DY和DK形节【。点已经应用于网【架、网壳结构—中本标准平面D【Y，和，DK形？节点承载力设计【值，公式引自钢结构【设计规范E》。C3De《si：gn of s【teel 》structure！s(Euro—code3》-1-8《2005) — 表13 ！ 平：面K形圆钢管—。搭接节点《承载力设计公式计】算结果与相关试验】数据的比较 】 ！    关》于第7款平面—。K，T形节？点计算公《式(1？3.3.2》-，29)、式(1【3.3.2-30】)来：源于Euroc【od：e3-1-820】。05本条补充了关于！间隙a？的取值规定Eur】oc：od：e的：计算方公《。。。式是依据《。各支管垂直于—主管轴线的竖向【分力合？力为零的《假定但当竖杆受拉】力时：仅按：式(13.3.2】。-28？)计算可能对节点】受压的？计算：偏于不？安全本条补》充了按式(13.】3.2-30—)进行？计算：。的规定 【。    》 关于第8》款J.A.Pack！er在空心管—结构连接设计—指南：(，曹俊杰译科学出版社！。19：97)中认为平面节！点的失？效模式由主管管壁】塑性控制《因而可？以不计？算主管？管壁冲剪《。破坏但是在管节点数！据库中仍存在冲剪破！坏的记录日》本建筑学《会(AIJ》。)设计指南(19】90)和欧洲钢【结构设计规范—EC3D《esign o【f steel 】stru《ct：ures(E—u，rocode 3】-1-82》00：5)要求T》。、Y、X形节点【和，有间隙？的K、N形节—点需进？行冲剪承载力计算考！虑到这类《破，坏发生的《可能：性本次修订规定对这！类节点进行支管【在节点处的冲剪承载！力补充验算本条【公，式引自欧洲钢结构设！。计规范E《C3Des》ign of 【steel》 str《uctur》es：(Eu？roco《。de：3-：1-820》05) 】 ，13.3.3  】本条在原规范的基础！上，增加了部分规定原】规范：修订时在分析管【节，点，数据库？相关数据和》对照：同济：大学实施的试验【基，础上补充《了空间T《T形和K《K，形节点的计算规【。定与日本建筑—学会(AIJ)公】式、国际管》结构研？究和发展委》。员会(？CIDECT)公】式相比按所提出的】计，算公式和试验数据比！较无论其均值还是置！信区间？都更加合理详见原】规范条文说明第10！。.3.3条》的条文？说明表12最后【2组数？据 ： 《    《 但制订原规范时所！依据：的管节？点数据库和》国内：大学试验研究的空间！KK形节点》都是间隙节点即图】。13.3.3-【1的情况而工程【实践中因《。支管搭接《与否有多种组合除】全间：隙节：点外还可《能遇：到图：3，7所示另3种—典型：情况其中图37(】d)的情况为支管】全，搭接型而《前3种情况称为支】管，非全搭接《型 《 】 图：37 ？ 空间KK》。形节：点分类 》。 1-支管；！2-：主管；？3-搭接支管；4】-被：搭接支管；》5-内隐《蔽部分 】     》对图37中(b【。)、(c《)、(d)三种形式！节点的极限承载力进！行分：析将：支管全？。搭接型的《KK形节点的—。空间调整系》数采用不同于—原规范的形式其【余情况则仍采—用0.？9与实验数据和有限！元计：算数据的对比—分别见表13和表1！4表中还列出了欧】。洲钢结构设计规【范EC？3De？sign of s！teel str】ucturesE】。uro？code《3公：式和日本建筑学会(！A，。IJ)公式的相应比！较结果 《 表13 ！ 空间KK形节点承！载，力计：。算公式与试验数【据的比较 】  ！   原《规范没有空间—KT形圆管节—点强：度计算公式而近年】的工程实践表—明这：类形：式的节点在》空间桁架和空间网壳！。中并不少见本条【第3款的计》算公式采用》在平：面K形？节点强度计》算公式基础上乘以支！管，轴，力比影响系数Qn】和空间调整》系数μK《T的方法其中—μKT反映了—空间几何效应Qn】。反映：了荷载效应》分三种情况规定【了μKT的取值【即三：支管间均有间隙(】空间KT《-Gap型)；K形！支管搭？接，但与T形支》管，间有间隙(空—间，。KT-？IP：。Ov：型)；三支管均搭接！(空间？KT-Ov型—) 【    图38【。显示了空间K—T形节点极限—承，载力比值NKT′】K，。/NθKT》′K(即Qn)与T！形支管轴力》。比nTK的关系【曲线其中NKT′】K，为空间KT型节点】中K形受压支管承】载，力NθKT′—K为相同几何尺寸但！轴力：比nTK＝0(即T！形支管轴力为0【)的空间《。KT型节点中K【形， ： 》 《 图38  支管】轴力比影响系数【Qn-nT》K关系曲线 【 受压支管承！载力轴力比n—TK是反映》T，形支：。管，所，。受，轴，力，相对：大小的一《个，参数：nTK？为正表示T形支管】受拉nTK为—负表示支管受压【实际工程中》T形支管一般不是】主要受？力，构件其所受轴—力往往？小于K形支管—轴力即nTK的范】围为[1《1，]， 表1】4  空《间KK形节点承载力！计算公式与有限元计！算结果的《比较： 【    】 图38表》明 【。    1  对】于几何尺寸》不同但？轴力比nTK相同】的节点Q《n大致相同说明【轴，力比n？。TK对节点极限承载！。力的影响是独立的】不受：节，点几何？参数变？化的影响《；  】   2《  在？0.2≤nTK【≤0.2范围内Q】。n值：大体为1变化—较小；？ 》     3—  在nTK＜0.！2或nTK＞—。0，.2范围内Qn值均！呈下降趋《势说明T形支管轴力！增大导致节点极【限承载力降低从图】中可看出T形支管】受轴压时更为不利 ！     ！有限元分析表明【。对，空，间KT-Gap节】点的空间调整—系数μKT无量【纲参数βT、ζ【t，的影响较大其他参】数则：可不予考虑；对于空！间，KT-O《v节点？γ、ζt有较大影响！；对于空间》。K，K，-，IPOv节》点各无量《纲几何？参数对μKT均无显！著影响为简单计取】μKT＝1.0 】   【  ：拟合的空间K—T形节点强》度计算公式与—试验数据和有限元数！据的比较《分别见表1》5和表16 — 表1【5  空间KT形节！点承载力《。计算公式与》试验数据的比较 】 《。 《。。 表1》6，  空间KT形节点！承，载力计算公式与【有限元数据的—比较 【 】 ： 13.—3.4  本条【为，。新增条文无斜腹【。杆的桁架(》空腹桁架《)、：单层网壳等》。结构其构件承—受的弯矩在设计中是！不可忽略的这类【结构：采用无加劲直—接焊接节点时—。设计中应考虑—节点的？。抗弯计？算本次标准修订时在！分析国外有关规范和！国内外有关资料【的基础？上根据近16—0个：管节点的《受弯承载力极限值】。试验：数据通过回归—分析：。。考虑了可靠度与【安全系？数后：得出了主管》和支管？均为圆管的平面T、！Y、X形相贯节【点受弯承载力设计】。值公式 《 》表17 《 对应于主管塑【性破坏模式》。的受弯承载》力，公式拟合试》验，数据：的统计分析 【 ： ： 《   《  ：。表17给《出了对各国》受弯承载力规范【。公式拟合试验—数据的统计分—析，结果m、σ和v分】别表：示公式计算值与试】验，。。值之比的均》。值、方差和离散度】其中M？jui、Mju【o，分别为根据》公式计算得到的节】点平面内与平面【外受弯承《载，。。力计算时已将各【规范中？的强度设《计，值置换为钢材屈服】。。值Mui、Muo分！别为试？验测得？的节：点平面？内与平面外受弯承载！力从表17中的【对比可以看》出在平面内受弯【承载力方面AP【I公式与试验结【果最为接近但离散度！较大HSE》与，Eurocod【e 3公式比—试验结？果低但数据离散度】较小在平面外—受弯：承载力方面H—S，E公式与试验—。结果最为接近—API公式次之但数！据离散度较》大Van der ！Vegte公式与】试验结？果，差别较大且计算异常！。繁琐不便于工程应用！ ， ：    — 由于各规范—公式考虑了一定的承！载力安全储备所以】计算值均《。低，。于节点实际承载【力，为此在上述》公式的基础上提出了！。以下未考虑强—。度折：减的：相贯节点平面内受】弯承载？力计算公式 】 — ？    统计—分析表明《该公式？能够较好地预测【相贯节点的实—际平面？内受弯承载力—在此基础上考虑可】靠度后得到本次标准！修订公式标》准修订公式拟合试验！数据的统《计分析结果列于表1！7中 【      对应于！主管冲剪破坏模【式的相贯节点受弯】承载力计算公—式的主要来源为CI！DECT设计—指南 ？ 》   ？ 无斜腹杆》的桁架(空腹桁架)！、单：层网：壳结构中的杆件同】时承受轴力和—弯矩：作用本条第》3款适？用于这种条》件下的？节点计算规范修订时！对比了各国》规范对于《节点在弯矩与—轴力共？同作用下的承载力】相关方？程其中Nc、Nc】u，。分别为组合荷载下支！管轴压力与》节点仅受轴压—力作：用时的？极限承载《力公式计算值Nt、！Ntu分别为—组合荷载下支管轴】拉力与节点仅受轴拉！力作用时的极限承载！。力，公式计算值Mi【、Mui分别为组】合荷载下《。支管平面内弯矩【与，节点仅受平面内【弯矩作用时的极限承！载力公式计算—值Mo、Muo分别！为组合荷载下—支管平面外弯矩【与节点仅《受平面？外，弯矩作？用，时的：极限承载《力公式？计算值？ 》 《   》  上述公式的比较！表明钢结构》设计：规范：EC3Design！ of 《steel —str？uctures认为！平面内弯《矩对节点组合—荷载作用下承载力】的影响较平面外弯矩！小而API规范【和日本标准则—认为两者权重—相同图？。39～？图42给出了—。不同荷载《组合下试验值与相】关，方程曲线的比较可】以看出？AIJ相关公式【在所有情况下—都是偏于安》全 — 【图，39 ？ NcMi相关方】。程与：试验数据的比较 ！ 的》。E，ur：oc：ode 3相关公】。式在大多数情—况下是？安全的？仅有个？别数据点越界—而API-LR【FD相关公式相对来！说安：全度：稍低有少数数据点】越界表18》还给出了《节点在轴力、—。平面内？弯矩、平 》 【 图40  ！NcMo相关方程】与试：验数据的比较— 《 《。 图4—1  N《tMo相关方程【与试验数据的比较】 面外弯！矩，共同作？用下试验值代入【各相关公式中—的计算结果同样显】示了上述《现象从安《。全和简？。化出发标准修订【时直接采用了A【IJ公式《的形式 ！ 》 图4？2  Mi》Mo相关方》程与试验数据的比】较， 》 表18《 Nc？MiMo《相关方程与试—验数据的《比较： 】 ： 13.3.【5 ：。 ，本条：为，新增条文《国内大学进行了【主管为向内弯曲、】向外弯曲和无弯曲】(直线状)的—圆管焊接节点静力】加载对比试》验共15《件节点形式有平面】。K形、空间》T，T形、KK》形、KTT形同时】应用有限元分析【。方法对节点进行了】弹塑性分析考虑的】节点参数包括—β变化范《围0.5～0.【8主管径厚比2γ变！化范围？36～50支管与主！管的厚度《比，τ变化范围0—.5～1.0主【管轴线弯曲曲—率半径R变化范【围5m～35—m以及轴线》弯曲：曲率半径R与主管】。直径d之比》变化范围12～【110研究表明【无论：主管轴？。线向内还是向外弯曲！以上各种形》式的圆？管，节点：与直线状的主管【。节点相比节》点受力性能没—有大的差《别节：点极限承载》力相差不超过5％】 ？ 13》.3.6《  本条为新增条】文圆管？加强板的《几何：尺寸国外有若干试】验数据发表国内大】。学补充？。实施了新的试验据此！校验了有限元模【型采用校验过的【模型：对T形？连，接的极限承》载力进？行了数值《计算计算表明当【支管受压《时加强板和主管分担！支管传递的内力但】并，非如此前《文献认为的》那，样可以用加强板的厚！度加上？主管壁厚《。代入强？度公式；《根据计算结》果，回归分析采用本标】准图1？3.2.4(a【。)，加，强板的节《点承载力是无加强时！节，点承载？。力的：(0.？23：τr1？.18β-0—.6：8＋1)《倍其中τr是—加，强板厚度《。与主：。管壁厚的比值—计算也表明当—支管受拉时由于主】管对加强板有约【束并非只有加强板在！。起作用根据》回归：分析：。用按本标准》图13.2.4【(a)加强板的节】点承：载力：是无加强时》节点承载力的1.1！3τr0.59倍 ！ 13【.3.7  本【条为新增《条文近？年来工程实践中出】现了主管为圆管【。、支管为方矩形【管的情况但国内【对此研究不多仅有少！数几例试验参考E】uro？code3-—1-8的规定给【出，相关计算公式与【国内大？学的试验资》料相比？较见表19 【。 ， 表19 【X形节点矩形支【管-圆形主管连接节！点公：式计算值与试—验结果的比》较 【 13.！3.：。8，  为防《止焊：缝先于节《点发生破坏》故规：定焊缝承载力不【应，小于节点承载—力， ： 13—.3.9《  本条为原规范第！10.？3.2条的修改【和补充非搭接—管，连接焊缝在轴力作】用下的强度计—算公：式(：13.3.9-1)！～式(13.—3.9-3)沿用原！规范的有关规—定 《    —。 本标准关》。于非搭接管连接焊】缝在平面内与平【面外弯矩作用下【的，强度：计算公式是》采用空间解析—几，何，原理经数值计算与】回归：。分析后提出的 ！     钢】管，节点：。关于x-o-z平】面对称根据对称性】原理可取对称面一侧！结构施加总荷—。载的一半进》行研究如图43(】a)所示 】 》 图4》3  焊《缝截面的简化 ！ 1-焊缝；】。。2，-，水平面？；3-焊缝截面；4！-弦杆外壁 【    【 ，假设：焊缝截面符合平截面！。假定钢管相贯节【点中连接主管与【。支管：。的焊缝截面实际【为一空间曲面建立】空间坐？标系x′《y′z′[图4【3，(a)]将》焊缝曲？面投影至x’o【y，’平面并将平截面假！定不：加证明地推广至【。该焊：缝投：影平：面此外还假定主【管，与支管的连接焊缝】可视为全周角焊【缝进行抗弯》计算：角焊缝有效》截面：的计算厚度he【为焊脚尺寸h—f的70％ ！     —为计：算钢管相贯节点【焊缝截面的几何【特性将焊缝有—效截面的形》成方式假定如下【焊缝有效截》面的内边缘》线即为主《管与：支管外表面的相贯线！外边缘线则》由主管外表面与【半径为r1》且同支管共轴线【的圆柱面相贯形【成其中r《1＝d/《2＋：0.7hfsi【nθ 】    当》T形节点焊缝截面边！缘相贯线在x′o】y′平？面的：投影：近似为椭圆时—其平面内与平面外】抗，。弯的有效《截面惯性矩》分别按式(64【)与式(6》5)计？算， — ： ：     —因此非搭接管节【点焊缝在平面内与】平面外的抗》弯截：面模：。量分别为式(13.！3.9-《5)与式(13【.3.9-10)】的形式？ 《 ：    经对所【收集的近70个【管节点的极限承载】力、杆件承载力、】焊缝承？载力：与破坏模《式的计算比较(如表！20和表21—所示：表中：破坏模式《符号含义如下CLD！。。-主管塑《性；CPS》-主管冲剪；BY】-支：管屈服；CY-主管！。屈，服；WF-焊—缝断裂；《CC-主管表—。面焊：趾裂纹？)可：。以保证？静力荷载下焊缝【。验算公？式的适用性 ！ 表20 T【、Y形节点》平面：外受弯？实测承载力与公式计！算值的比较 【 【。 》 ： 表21 T、】Y形：节点平面内受弯实测！承载力与公式计算】。值，。。的比较 《 ， —。 ？ ： ，