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《 ： 1》3，.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(CI》DECT《)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10.3.3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E—uro？co：de3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IS【O，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！。(，f，t2)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(βγ【τηOv)》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＝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／》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1《3％、？最大降低30％)】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、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【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DY【。。。和DK形节点承载力！设计值公式引自【钢结：构设计规范EC3D！e，sign of【 stee》l struct】ures(E—uro？cod？e3-？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(1？3.3.2》-29)、》式(13.3.2】-30)来源于E】urocode【3-1-82—005本条》补充了关于间隙【a的取？值规定Eu》ro：code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(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》(，A，IJ)设《计指南(1》。990？)和：欧洲钢结《构设计规《范，EC3Design！ of？ s：。te：。el struc】tu：res(Euroc！ode 《3-1？-82？005)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EC3De—sig？。n of ste】el st》r，u，ctures—(Euroc—ode3《-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(CIDE—。CT)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！14表中还》列出：了，欧，洲钢结构设计规【范EC3D》esig《n ：。of steel ！。struct—uresEuroc！ode3公式和【日本建筑学会—(AI？。J)公式的相应比】较结果？ ： ？ 表13  空间K！K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μ！KT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μK》T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！。-，IPOv《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，/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nT！K＝：0(即T形支管轴】力为0)的》空间KT型节—点中K？。形 ！ ？ 图3？8  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nTK是反映T形！支管所受轴力相【对大小的一个—参数nT《K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nTK相同的！节点Qn大致相同】说明轴？力比nT《K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n—TK＞0.2范围】内Q：n，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KK-IP！Ov节？。点，各无：量纲几何参数—对，μKT均《无显著影响为简单计！取μK？T＝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Mju【i、：Mjuo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、Mu！o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A【PI公式与试验结果！最为接近但离—散度较大HS—E与Euroc【ode 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，SE公式与试验结】果最为接《近，API公式次之但】数，据离散度较大V【an de》r 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CIDE—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《Nc：、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、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、Mu】i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M：o、Mu《o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】EC3Des—ig：n of 》steel s【t，ructures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【  NcMi—相关方程与试验【数据的？比较 — 的？Eurocode】 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AP】I-LRFD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！  Nc《。Mo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AI《J公式的《形式 】 》 图42  Mi】Mo相关方程与【试验：数据的比较 ！。 表？18 N《cMi？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1：5件节？点形式有平》面K形、空》间TT形、KK形、！KT：T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，。.23τr1.18！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，1.13τr0.5！9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Eur《ocode》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》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(1？3.3.9》-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43 】 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’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—r1＝？d/2？＋0：.7hfsinθ】   】 ， 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(6【4)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2：0和表21所示表中！破坏模式《符号含？义如下CLD—-主管塑性；CP】S-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】2，0 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 》。。 【 —