《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(AI！。J)公式《、，国际管结《构研究和《发展委员会》(，C，IDECT)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Eur！。oc：。od：e，。3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》(βγτ《ηOv)×Aif】i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(《βγτηOv—)的函数形》式；以同济大学【11个搭接节—。点的单？调加载试验、5【。4，。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＝4？5°与θ＝6—0°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／《s，i，nθ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1【1，％贯通支管受—拉，时平：。均降低13％、【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EC【3Design 】of s《teel s—tructure】s(Euroco】de3-1-—8，。20：05) — 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K【T形节点计算公式(！13：.3.2-》。29：)、式(1》3.3.2-—3，0，)来源于《Eurocode】3-1-8》2005本》条补充了关于间隙a！的取值规定》Eu：roco《de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(【A，IJ)设计指南(】。1990)和欧【洲钢：结构设计规范EC3！Desi《gn of s【teel s—t，ructures(！E，uro？c，o，de ？3-1-82005！)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》C3Design ！of steel】 struct【ures(》Euro《code《3-1-82—00：5) 》 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T】T形和KK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—ID：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1：3和表14表中【还，列出：了欧洲钢《结构设计《规范EC3》Design— ，of s《teel 》s，t，ructuresE！urocode3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Qn？和，空间调整系数μK】T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—-，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N：KT′K/N—θKT′K(即Qn！)与T形支管—轴力：比nT？。K，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》N，θ，K，T′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3《8  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n》TK是反《映T形支《管所：受轴力相对大—。小的一个参》数n：TK为正表示T【形支：管受拉nT》K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《≤nTK《≤0.？2，。范围内Qn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】β，。T，、ζt？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【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μ！KT＝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1：6  空间K—T，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1？60：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、M《juo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Eur《ocode 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 d】er：。 Vegt》e，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！、M：ui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、M【uo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【ign of s】t，eel str【u，ctures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A？PI-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4【1，  ：Nt：Mo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42  MiM】o相关方程与试验】数据的？比较 表！18 Nc》Mi：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～35m以】及，轴线：弯，曲曲率半径》R，与主管直径》d之比变《。化范围12～1【10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《.18β-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.】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—ro：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 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(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—4，3(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r1＝！d/2＋0.7【hfs？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(65)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C【LD-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 】 — ？