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(CIDEC【T，)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Eurocode！。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N—。i＝f(《βγ：τηOv)×A【ifi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，。。、540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＝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／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3《0％)CW、TW、！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(9《5％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1》3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E【C3Design ！of steel】 s：t，ructure【s(Euroco】de3-《1-82《。005) — ： 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：。(13.3.2-2！9)、式(13.】3.2？-，30：)来源？于Eu？。rocode—3-：1-8？。2005《。本条补充了关于间隙！a的取？值规：定Euroc—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.Pac】。ke：r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(AI》J)设计指南—(1990》)和欧？洲钢结构设》计规范EC3—Design— o：。f steel【 str《uct？ur：。es(Euro【code 》3-1-820【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E—C3：Design 【of s《tee？l stru—ctures—(Eurocod】e3-1-8200！5，。) 《 1《3.3.《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(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37  】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1【3和表14表—中还列出了欧洲钢结！构，设计规范EC3【。De：si：gn of s【teel《 st？。ruct《。ure？sE：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Q《n和空？间调：整系：数，μKT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-IPO】v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NK》T′K为空间K【T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《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n【TK：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，K，K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Qn值—大体为？1变化较《小； 【    《 ，3  在n》TK＜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：-Ga？p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-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μK—T，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1【。6 ： ？。 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？Mjui、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、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A】PI公式与试验【结果最为接近但【离散度较《。大HSE与》Eurocode ！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HS！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 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、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N【t、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、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 o》f st《eel stru】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AI【J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《uroco》de 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  NcM】o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 《 MiMo》。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—。、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～35m以】及轴线？弯，曲曲率半径R与主管！直径：d之比变化范围1】2～110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，.2：3τr1.1—。8β-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Euro【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《1，9 《 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 ！ 1】3.3.8  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》(1：3.3.9》-，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！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’】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r【。1，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：(13.3.9-1！0)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 ？ 《 ，。 【