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1》0.3？.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(A！。IJ)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Eu》rocode3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I》SO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(ft！2，。)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(βγτη【Ov)×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(βγτη【Ov)的函》数形式；《以同济大《学11个《。搭接节点的单—调加载？试验、5《40：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？。。1，。0％以内《。。平均仅2.4％【基本可以《忽略；θ＝30°】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／sin》θ，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CW、TW、C】N、TN《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13％、！。最，大降低30％)C】W、：。T，W、CN、TN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、C》N，。、T：N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》D，Y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【EC3Design！ o：。f ste》el str—uctur》es(Eur—ocode3-【1-：820？0，5) 《。。 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—KT形节点计算公式！(13.3.2-2！9)、？式(13《.3.2-》30：)来源于Euroc！ode3-》1-82005本】条补：充了：关，于间隙a的》。取值规定Euro】c，ode？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.Packer】在空心管结构连接】设计指南(》曹俊杰译《科，学出版？社199《7)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(：1990)和欧洲钢！结构设计规范E【。C3：Design— of 《s，teel s—tructu—res(Euro】c，。o，de 3-1-8】。2005)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《。C3Desi—gn of ste！e，l str》。uctures(E！u，rocode—。3-1？-82005—)， 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TT形—和KK形《节点的计《。算规定与日本建筑】学，会(A？IJ)？公式：、国：际管结构研究和发展！委员会(CID【ECT)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37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K：K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：。14：表中：。还列：出了欧洲钢》结构：设计规？。范E：C3：D，。es：ig：n of st【eel s》t，ructuresE！ur：ocode》3公式和日本建筑】学会(AIJ)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Q【n和：空间调整《系数μKT的方法】其中μ？KT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】K，T-Gap》型)：；K形支《管，搭接但与T形支管】间有：间隙：(空间KT-IPO！v型)；三支管均搭！接(空间KT-O】v型) —     图】38显？示了：空间：KT形节《点极限承载力比值】NKT′K/N【θKT′K(即Q】n)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-nTK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《[11？] ： 》表14  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n—T，K相同的节点—Qn大致相同说【明轴力比nTK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-G《ap：节，点的空间调整系数μ！K，T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-？Ov节点《γ、ζt有较大影】响，；对于空间KK【。-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KT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15和表16】 《 表？15  空间—KT形节《点承载力计算—公式与试验数—据的：比较 【 — ，表16  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【160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、《M，j，。uo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API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HSE—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《17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CIDECT【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、N》cu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、Nt】u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EC3De【s，i，gn： of stee】。l， ，str？uc：tures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A！PI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  NcM】i相：关，方程与试验》数据的？比，较， ？ 的Euroc！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-LRF】D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 — N：cMo相《关方程与试》验数据的《比较 ？ ！ 图4《1  NtMo【。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AIJ》。公式的形式》 【 《 图42 》 MiMo相关方】。程与试验数据的比较！ 表18！。 NcMi》Mo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？TT形、KK形、K！TT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～！3，5m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《τr1.18—β-：0，。.68＋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1.13τ—r0.59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Eu【rocode3-】。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 》 ：1，3.3.9》  ：本条为原规范第1】0.3.2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(1《3.3.9-—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43(a)]将】焊缝曲面投影至x’！oy：’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hf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.】7hfs《inθ 【    》 当T形节点焊【缝截面？边，缘，相贯线在x′oy】′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(1】3.3.9-5)】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，。CL：D-主管塑性—；CPS-》主管冲剪；B—Y-支管屈服；【CY-主管屈服；】WF-焊缝断裂；C！C-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2！1 T、Y形—节点平面内》受弯：实测承载力与公【式，计算值的《比较 ？ — 【