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12.2.連接板節(jié)點12、2,1 本條基本沿用原規(guī)范第7.5，1條,連接節(jié)點處板件在拉、剪共同作用下的強度計算公式是根據(jù)我國對雙角鋼桿件桁架節(jié)點板的試驗研究中擬合出來的.它同樣適用于連接節(jié)點處的其他板件、如本標(biāo)準(zhǔn)中圖12，2，1、試驗的桁架節(jié)點板大多數(shù)是弦桿和腹桿均為雙角鋼的K形節(jié)點。僅少數(shù)是豎桿為工字鋼的N形節(jié)點?？估囼灩灿?種不同形式的16個試件、所有試件的破壞特征均為沿最危險的線段撕裂破壞、即圖17中的BA、AC,CD面二折線撕裂。其中AB.CD與節(jié)點板的邊界線基本垂直，圖17 節(jié)點板受拉計算簡圖。本標(biāo)準(zhǔn)式 12、2.1，1 的推導(dǎo)過程如下、在圖17中，沿BACD撕裂線割取自由體,由于板內(nèi)塑性區(qū)的發(fā)展引起的應(yīng)力重分布 假定在破壞時撕裂面上各線段的應(yīng)力σ i在線段內(nèi)均勻分布且平行于腹桿軸力，當(dāng)各撕裂段上的折算應(yīng)力同時達(dá)到抗拉強度fu時，試件破壞,根據(jù)平衡條件并忽略很小的M和V，則，按極限狀態(tài)設(shè)計法,即。ηiAif。N.式中.f、節(jié)點板鋼材的強度設(shè)計值。N.mm2，N、斜腹桿的軸向內(nèi)力設(shè)計值、N，Ai,為第i段撕裂面的凈截面積.mm2、式 54,符合破壞機理 其計算值與試驗值之比平均為87 5 略偏于安全且離散性較小、12 2.2、考慮到桁架節(jié)點板的外形往往不規(guī)則 用本標(biāo)準(zhǔn)式。12。2，1、1、計算比較麻煩 加之一些受動力荷載的桁架需要計算節(jié)點板的疲勞時.該公式更不適用。故參照國外多數(shù)國家的經(jīng)驗，建議對桁架節(jié)點板可采用有效寬度法進(jìn)行承載力計算,所謂有效寬度即認(rèn)為腹桿軸力N將通過連接件在節(jié)點板內(nèi)按照某一個應(yīng)力擴散角度傳至連接件端部與N相垂直的一定寬度范圍內(nèi),該一定寬度即稱為有效寬度be。在試驗研究中、假定be范圍內(nèi)的節(jié)點板應(yīng)力達(dá)到fu，并令betfu，Nu、Nu為節(jié)點板破壞時的腹桿軸力。按此法擬合的結(jié)果,當(dāng)應(yīng)力擴散角θ.27。時精確度最高。計算值與試驗值的比值平均為98，9.當(dāng)θ,30 時此比值為106，8.考慮到國外多數(shù)國家對應(yīng)力擴散角均取30。為與國際接軌且誤差較小.故亦建議取θ.30,有效寬度法計算簡單.概念清楚，適用于腹桿與節(jié)點板的多種連接情況、如側(cè)焊。圍焊和鉚釘.螺栓連接等、當(dāng)采用鋼釘或螺栓連接時、be應(yīng)取為有效凈寬度.當(dāng)桁架弦桿或腹桿為T型鋼或雙板焊接T形截面時 節(jié)點構(gòu)造方式有所不同,節(jié)點內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)更加復(fù)雜,故本標(biāo)準(zhǔn)公式、12.2、1、和式。12.2，2,均不適用.用有效寬度法可以制作腹桿內(nèi)力N與節(jié)點板厚度t的關(guān)系表、我們先制作了N,t.b.表 反映了影響有效寬度的斜腹桿連接肢寬度b和側(cè)焊縫焊腳尺寸hf1、hf2的作用。因而該表比以往的N、t表更精確，但由于表形較復(fù)雜且參數(shù)b和hf的可變性較大，使用不便。為方便設(shè)計、便在N、t b，表的基礎(chǔ)上按不同參數(shù)組合下的最不利情況整理出N、t包絡(luò)圖,表12,使該表具有較充分的依據(jù) 而且在常用不同參數(shù)b hf下亦是安全的，表12.單壁式桁架節(jié)點板厚度選用、表12的適用范圍為,1,適用于焊接桁架的節(jié)點板強度驗算、節(jié)點板鋼材為Q235 焊條E43，2。節(jié)點板邊緣與腹桿軸線之間的夾角應(yīng)不小于30,3 節(jié)點板與腹桿周側(cè)焊縫連接 當(dāng)采用圍焊時，節(jié)點板的厚度應(yīng)通過計算確定,4，對有豎腹桿的節(jié)點板.當(dāng)c t。15εk時，可不驗算節(jié)點板的穩(wěn)定、對無豎桿的節(jié)點板，當(dāng)c t,10εk時，可將受壓腹桿的內(nèi)力乘以增大系數(shù)1 25后再查表求節(jié)點飯厚度，此時亦可不驗算節(jié)點極的穩(wěn)定 式中c為受壓腹桿連接肢端面中點沿腹桿軸線方向至弦桿的凈距離、對于表12中的單壁式桁架節(jié)點，支座節(jié)點板的厚度宜較中間節(jié)點板增加2mm,12。2，3，參照國外研究資料,補充了凈截面計算時孔徑扣除尺寸要求和修改了多排螺栓時應(yīng)力擴散角的取值,本條為桁架節(jié)點板的穩(wěn)定計算要求。1。共做了8個節(jié)點板在受壓斜腹桿作用下的試驗，其中有無豎腹桿的各4個試件，試驗表明,1、當(dāng)節(jié)點板自由邊長度lf與其厚度t之比lf t.60εk時，節(jié)點板的穩(wěn)定性很差，將很快失穩(wěn)。故此時應(yīng)沿自由邊加勁。2、有豎腹桿的節(jié)點板或lf，t、60εk的無豎腹桿節(jié)點板在斜腹桿壓力作用下、失穩(wěn)均呈BA AC.CD三折線屈折破壞。其屈折線的位置和方向.均與受拉時的撕裂線類同.3，節(jié)點板的抗壓性能取決于c。t的大小。c為受壓斜腹桿連接肢端面中點沿腹桿軸線方向至弦桿的凈距、t為節(jié)點板厚度、在一般情況下。c t愈大。穩(wěn)定承載力愈低、對有豎腹桿的節(jié)點板，當(dāng)c.t。15εk時 節(jié)點板的抗壓極限承載力NR。c與抗拉極限承載力NR，t大致相等.破壞的安全度相同、故此時可不進(jìn)行穩(wěn)定驗算。當(dāng)c,t，15εk時，NR.c,NR.t,應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)附錄F的近似法驗算穩(wěn)定,當(dāng)c。t.22εk時。近似法算出的計算值將大于試驗值，不安全 故規(guī)定c,t.22εk.對無豎腹桿的節(jié)點板、NR,c。NR、t，故一般都應(yīng)該驗算穩(wěn)定.當(dāng)c,t，17、5εk時 節(jié)點板用近似法的計算值將大于試驗值、不安全 故規(guī)定c、t。17，5εk。4,lf，t。60εk的無豎腹桿節(jié)點板沿自由邊加勁后,在受壓斜腹桿作用下。節(jié)點板呈BA、AC兩折線屈折。這是由于CD區(qū)因加勁加強后、穩(wěn)定承載力有較大提高所致.但此時NR.c NR。t 故仍需驗算穩(wěn)定。不過僅需驗算BA區(qū)和AC區(qū)而不必驗算CD區(qū)而已.2，本標(biāo)準(zhǔn)附錄F所列桁架節(jié)點板在斜腹桿軸壓力作用下的穩(wěn)定計算公式是根據(jù)8個試件的試驗結(jié)果擬合出來的、根據(jù)破壞特征，節(jié)點板失穩(wěn)時的屈折線主要是BA.AC。CD三折線形，見本標(biāo)準(zhǔn)附錄G圖G,0 1，為計算方便且與實際情況基本相符，假定BA平行于弦桿 CD BA,從試驗可知、在斜腹桿軸壓力N作用下。節(jié)點板內(nèi)存在三個受壓區(qū)。即BA區(qū),FBGHA板件。AC區(qū),AIJC板件，和CD區(qū)，CKMP板件 當(dāng)其中某一個受壓區(qū)先失穩(wěn)后.其他各區(qū)立即相繼失穩(wěn)，因此有必要對三個區(qū)分別進(jìn)行驗算 其中AC區(qū)往往起控制作用 計算時要先將腹桿軸壓力N分解為三個平行分力各自作用于三個受壓區(qū)屈折線的中點.平行分力的分配比例假定為各屈折線段在有效寬度線,在本標(biāo)準(zhǔn)附錄G圖G、0、1中為AC的延長線、上投影長度bi與.bi的比值，然后再將此平行分力分解為垂直于各屈折線的力Ni。Ni應(yīng)小于或等于各受壓區(qū)板件的穩(wěn)定承載力。而受壓區(qū)板件則可假定為寬度等于屈折線長度的鋼板。按軸壓構(gòu)件計算其穩(wěn)定承載力，銅板長度取為板件的中線長度ci.計算長度系數(shù)經(jīng)擬合后取為0,8 長細(xì)比,這樣各受壓板區(qū)穩(wěn)定驗算的表達(dá)式為.其中l(wèi)1、l2、l3分別為各區(qū)屈折線BA。AC CD的長度,b1 b2，b3為各屈折線在有效寬度線上的投影長度。t為板厚、φi為各受壓板區(qū)的軸壓穩(wěn)定系數(shù),按λi計算 對lf t,60εk且沿自由邊加勁的無豎腹桿節(jié)點板失穩(wěn)時.一般呈BA。AC兩屈折線屈曲,顯然.在CD區(qū)因加勁后其穩(wěn)定承載力大為提高，已不起控制作用、故只需用上述方法驗算BA區(qū)和AC區(qū)的穩(wěn)定 用上述擬合的近似法計算穩(wěn)定的結(jié)果表明,試件的極限承載力計算值NcR、c.與試驗值N0R，c之比平均為85，計算值偏于安全、3.為了盡量縮小穩(wěn)定計算的范圍 對于無豎腹桿的節(jié)點板 我們利用國家標(biāo)準(zhǔn)圖集，梯形鋼屋架,05G511和,鋼托架，05G513中的16個節(jié)點 用同一根斜腹桿對節(jié)點板做穩(wěn)定和強度計算,并進(jìn)行對比以達(dá)到用強度計算的方法來代替穩(wěn)定計算的目的、對比結(jié)果表明,當(dāng)c t、10εk時、大多數(shù)節(jié)點的Ncc大于0、9Nct，Ncc,Nct為節(jié)點板的穩(wěn)定和強度計算承載力.僅少數(shù)節(jié)點的Ncc.0.83。0、9,Nct，此時的斜腹桿傾角θ1大多接近60,這說明θ1的大小對穩(wěn)定承載力的影響較大、因為強度計算時的有效寬度be,AC,lf1，lf2,tan30,而穩(wěn)定計算中假定斜腹桿軸壓力N分配的有效寬度 bi，b。e。AC，lf1，lf2。sinθ1cosθ1,式中l(wèi)f1、lf2為斜腹桿兩側(cè)角焊縫的長度，當(dāng)θ1。60，或30，時 sinθ1cosθ1、0、433,與tan30。0.577、相差最大 此時的穩(wěn)定計算承載力亦最低、設(shè)AC、k.lf1、lf2 經(jīng)統(tǒng)計.k，0，356,因此當(dāng)θ1。60.或30,時的b、e。be值分別為，因此對無豎腹桿的節(jié)點板.當(dāng)c，t。10εk且30,θ1、60.時、可將按強度計算,公式 54，的節(jié)點板抗力乘以折減系數(shù)0.784作為穩(wěn)定承載力，考慮到穩(wěn)定計算公式偏安全近15。故可將折減系數(shù)取為0 8 0、8、0，784,1,020、以方便計算.當(dāng)然，必要時亦可專門進(jìn)行穩(wěn)定計算.若c、t、10εk時、則應(yīng)按近似公式計算穩(wěn)定、12,2.5。本條為新增條文、根據(jù)試驗研究、在節(jié)點板板件。或梁翼緣,拉力作用下、柱翼緣有如兩塊受線荷載作用的三邊嵌固板ABCD,A.B C，D,見圖18.拉力在柱翼緣板的影響長度為p.12tc，每塊板所能承受的拉力可近似取為3。5fyct2fc。兩嵌固邊之間CC,范圍的受拉板，或梁翼緣,屈服.因此板件、或梁翼緣.傳來拉力平衡式為.圖18,柱翼緣受力示意1、荷載 T 拉力、P。影響長度,式 58 即是歐洲鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范EC3 Design，of,steel structuresEurocode.3,BS EN1993。1、8。2005.中采用的板件或工字形、H形截面梁的翼緣與工字形,H形截面的未設(shè)水平加勁肋的柱相連,形成T形接合時 板件或梁的翼緣的有效寬度計算公式,考慮到柱翼緣中間和兩側(cè)部分剛度不同。難以充分發(fā)揮共同作用.翼緣承擔(dān)的部分應(yīng)有所折減.為安全起見。同時與本標(biāo)準(zhǔn)第12、3.4條翼緣受拉情況公式建立條件 考慮了0、8折減系數(shù),協(xié)調(diào)、系數(shù)7改為5，這樣與按有限元模擬加載試驗所得結(jié)果較為接近。12、2。6。本條沿用原規(guī)范第8 4，6條,第8、2。11條。取消了角鋼的L形圍焊，在桁架節(jié)點處各相互桿件連接焊縫之間宜留有一定的凈距.以利施焊且改善焊縫附近鋼材的抗脆斷性能,本條根據(jù)我國的實踐經(jīng)驗對節(jié)點處相鄰焊縫之間的最小凈距作出了具體規(guī)定.管結(jié)構(gòu)相貫連接節(jié)點處的焊縫連接另有較詳細(xì)的規(guī)定、見本標(biāo)準(zhǔn)第13 2節(jié).故不受此限制,圍焊中有端焊縫和側(cè)焊縫、端焊縫的剛度較大,彈性模量E、1,5 106.而側(cè)焊縫的剛度較小、E，0.7。1，106，所以在彈性工作階段，端焊縫的實際負(fù)擔(dān)要高于側(cè)焊縫、但圍焊試驗中 在靜力荷載作用下、屆臨塑性階段時、應(yīng)力漸趨于平均，其破壞強度與僅有側(cè)焊縫時差不多，但其破壞較為突然且塑性變形較小 此外.從國內(nèi)外幾個單位所做的動力試驗證明。就焊縫本身來說圍焊比側(cè)焊的疲勞強度高,國內(nèi)某些單位曾在桁架的加固中使用了圍焊，效果亦較好.但從、焊接桁架式鋼吊車梁下弦及腹桿的疲勞性能 的研究報告中 認(rèn)為當(dāng)腹桿端部采用圍焊時.對桁架節(jié)點板受力不利、節(jié)點板有開裂現(xiàn)象 故建議在直接承受動力荷載的桁架腹桿中、節(jié)點板應(yīng)適當(dāng)加大或加厚。鑒于上述情況.本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。宜采用兩面?zhèn)群?、也可用三面圍?圍焊的轉(zhuǎn)角處是連接的重要部位。如在此處熄火或起落弧會加劇應(yīng)力集中的影響 故規(guī)定在轉(zhuǎn)角處必須連續(xù)施焊、