《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，3，00：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—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(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(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【(βγτηO—v)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＝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＝】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1？1％贯通支管受【拉时平均降低13％！、最大降低30％)！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、？TW、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EC3！Design of！ steel—。。 struc—tur？es(Eu》rocod》e3-1-8—2005) ！ 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【u，rocode3-1！-82005本条】补充了关于间—。隙a：。。的取值规定Euro！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1】997)《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(19》90)和欧》洲，钢，结构设计规范EC3！Design 【of ste—el st》ructures】(Eu？roc？ode？ 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EC3】Design 【of ？ste？。。el st》ructures】(Euroc—ode？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(【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K】K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3《7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《esign of ！steel s【。t，ru：cturesE【uroco》d，e3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-IP！Ov：型)；？。三，支管均搭接(空间K！T-Ov《型) ？。  —  ： 图38显示了【空间KT《形节点极《限承载？。力比：值NKT《′K/NθK—T′K？(即Qn)与—T形支管轴力—比nTK的关—系，曲线其中N》。KT′？K为空间KT型【节点中K形受压支】管承载力NθK【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》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[1！1]： ？ ， 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Q—n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Q《n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、ζt的【影响较大《其他：参，数则可不《予考虑；对于—。空间K？T-：Ov节点γ、ζ【。t有较大影》响；对于空间—KK-I《P，Ov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1：5和表1《6 表1！5  ？。空间KT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 】 《。 ： 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、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M《ui：、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AP】I公式与试验结果】最为：接近但离《散，度较：大H：SE与Eu》ro：code 》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A《PI：公式次之《但数据离散》度，较大Van de】r Veg》t，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？。。、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、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、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：EC3Desig】n of ste】el st》r，uctu《res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API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  N！cMi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4—0 ： Nc？Mo相关方》程与试验数》据的比较 》 ： 《 图—41  NtM【o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：4，2  M《iMo？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 ： — 》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、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2《γ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5！m～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！。(0.23τr【1.：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1.13】τr0.59—。倍 1】3.3.7》  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？oc：ode3-1-【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 】 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(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h？e为焊脚尺寸h【f的7？0，％ —  ：。   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(6】4)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(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？ ？ 【 ， ？