， 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30【0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Eurocod】e3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(βγτη—O，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(：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、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1！0％以内平均仅2】.，4，％基本可以忽略；】θ＝3？0°与θ＝6—0°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CW、—TW、CN、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％)CW、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、T】W、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3—6，  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DY和DK形节】点承载力设计值【公式引自钢》。结构设计规范—EC3Desig】n ：of steel ！structur】e，s(Euroco】de3-1-820！05) ！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.【2-29)、式(1！3.3.2-—30)来源于—Euroco—de：3-1-820【05：本条补充了关—。。于间隙a的》。取值：规定Eur》oc：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《(13.3.2-2！8)计算可能对【节点受压的计算偏】于不安全本条—补充了按《式(1？3.：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1997—)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(—1，990)和欧洲【钢结构设计规范【EC3De》sign of s！t，ee：l struc【tures(E【urocode 3！-1-8《20：05)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EC3D》esig《n o？f ：ste？el ？structure！。s(Eurocod！。e3：-1-？8200《5) — 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】(C：IDECT)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1！2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3】7  空间K—K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EC3《Desi《gn of —ste？el stru【ctures—Euroc》。。ode3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K《T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μ《KT的方法其—中μK？。。T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μ：。KT：的取值？即三支管《间均有间隙(空【间KT-Ga—。p型)？。；K形支管搭接【。但与T形《支管间有间隙—(空间KT-I【。POv？型)；三支管—均搭接(空间KT-！。Ov型) 》 ？  ？   图38显示】。了空：间KT形节点极限承！载力比值NKT′】K/Nθ《。KT′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Q】n-nTK关系【曲线 《 ： ：受压支管承载力轴】力比nTK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n《TK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nT【K相同的节点Qn】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≤n？TK：≤0.2范围—内，Qn值大体为—1变化较小； 【 ？    》 3  在n—。TK：。＜0.2或nT【。。K＞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，KT无量纲参数βT！、ζt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K？K-IPOv节【点各无量纲几何参数！对，。μK：T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15和表16 ！ ： ？表15  空间K】T，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 ： 《。 【 1【3.3.4  【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？Mj：ui、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、！M，uo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H！SE：与Euroc—o，de： 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AP—I公式次之但数【据离：散度：。较大Van —der V》egte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C】ID：E，CT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N】c、Ncu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、N【tu：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E？C3Desi—gn： of ste【el ？st：ructure【。s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AP？I规范和日》本标准则认为两者权！重相同图39～图4！2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Eurocod！e 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】-L：RFD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41》  ：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—4，2  MiM—o相关方程与试【验数据的比较 ！ 表18— NcMiMo相】关方程与试验数【据，的比较 】 — ，1，3.3.5  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1《5件节点形》。式有平面K形、空间！T，T形：、K：K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～！5，0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13.《2.4(a)加强板！的节点承载力—是，无加强？时节点承载力的(】0.2？3τr1.18【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！。1.1？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！uroc《ode？3-1-《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1】9 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(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＋0.7h—。fsinθ 】     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(《13.？3，。.9-5)与式【(，。1，。3.3.《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】2，0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；B—Y-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 ！ 》 ？