拱架 在保证节点设计承载力大于支管设计内力的条件下 3-趾部 h 图34 这些试验涉及的节点形式为平面K形和KT形 无加劲节点直接焊接节点不能满足承载能力要求时 因此本次修订要求支管端部加工都采用自动切管机 纵向加劲板也可伸出主管外部连接支管或其他开口截面的构件[图34(b)] 在节点区域采用管壁厚于杆件部分的钢管是提高其承载力有效的方法之一 支管与主管的连接焊缝 图13.2.2 隐蔽部位无法从外部直接焊接 施焊可行的原则出发 构造要求 也是便于制作的首选办法 隐蔽部分施焊时搭接支管断开示意 考虑到连接焊缝以及主管可能存在弯角的原因 弯角部位的焊缝构造处理困难 不易保证装配焊缝质量 此时节点承载力并未降低 在计算受压主管承载力时应考虑偏心弯矩M＝△N·e(△N为节点两侧主管轴力之差值)的影响 支管壁厚不同以及焊接条件变化而异 日本建筑学会(AIJ)1990年版《钢管结构设计指南与解说》在6.7条解说中指出“组装后的隐蔽部位即使不焊也没有什么影响” 焊缝形式可沿全周采用角焊缝 另一方面 p Eutocode 如采用搭接型连接 不能满足强度要求时 当互相搭接的支管外部尺寸不同时 由于断续焊缝易产生咬边 6 当主管孔径较小难以施焊时 应设2道加劲板 限制最大焊脚尺寸的目的在于防止过度焊接的不利影响 主管外表面贴加强板的加劲方式 相反 由于受到搭接率规定的影响(本标准第13.2.2条第1款) 图30 1-断开位置 角焊缝尺寸应由计算确定 1-外周加劲环 p 在主管内设实心的或开孔的横向加劲板(本标准第13.2.3条) 加强板厚度不宜小于支管最大厚度的2倍 在搭接率小于60％时 1-四周围焊 ≤100％ 支管端部应使用自动切管机切割 θ 低强度管应搭接在高强度管上” 该支管与主管接触的一部分区域被搭接支管从上方覆盖 节点需满足抗弯连接要求时 可按式(13.2.4-2)确定 K形搭接节点中 主要针对主管受弯塑性破坏模式 两支管垂直于主管的内力分量相差20％以上时 搭接连接的隐蔽部位 K形间隙节点 定位后 外部尺寸较小者应搭接在尺寸较大者上 加强板宜包覆主管半圆[图13.2.4(a)] 1-焊接手孔 原规范规定“当支管钢材强度等级不同时 图32 从而保证实现计算规定的各种性能 k 焊后应用塞焊将孔封闭 如为提高与支管相连的主管表面的受弯承载力 夹渣等焊缝缺陷 且应确保在搭接的支管之间的连接焊缝能可靠地传递内力 加劲肋宜设置2块(图13.2.3-2) 对被搭接支管在搭接处的管壁承载力应进行计算 节点承受低周反复荷载时 支管搭接的构造 此外也可以采用其他局部加强措施 支管壁厚小于6mm时可不切坡口 但是隐蔽部位的疲劳性能还缺乏实验的支持 当主管为圆管 1 位于下方的被搭接支管在组装 加强板的宽度通常小于主管的名义宽度 较小壁厚者应搭接在较大壁厚者上 1 在主管内设置纵向加劲板 则其承载力大为降低 其中支管管壁与主管管壁之间的夹角大于或等于120°的区域宜采用对接焊缝或带坡口的角焊缝 3 K形搭接节点的隐蔽部位焊接时 本条为新增条文 3 加劲板宜设置在距相贯面冠点0.1D 有限元数值计算结果表明 13.2.3 图31 第10.2.5条 也不宜小于主管壁厚的2/3和主管内径的1/40 称为隐蔽部位 加劲板的焊接必须断开主管钢管时 支管为方管或矩形管时加劲板的位置 在支管与主管的连接处不得将支管插入主管内 同时国际焊接协会(IIW)最新规程亦无此规定 加强板长度l 当搭接率在不小于25％且不大于100％范围内时 1 在主管内设置纵向加劲板[图34(a)]时应使加劲板与主管管壁可靠焊接 如果不采用精密的机械加工 2 1 D 13.2.3 包括承受单调静力荷载与低周反复荷载的节点试件 b 在主管外周设环肋等 4 1 可按下列公式确定 加劲板中央开孔时 方(矩)形主管与支管连接一侧采用加强板 故主管和支管的连续焊缝应沿全周连续焊接 1 h 在隐蔽部位施焊结束后封闭 5 但其共同工作的机理分析复杂 承受轴心压力的支管宜在下方 主管的壁厚不应小于支管的壁厚 节点承载力将有较大程度地降低 p 部分采用角焊缝 试验结果表明 此时格构式构件(桁架 研究表明(图30) 支管互相搭接时 1 应以所采取的措施能够保证节点承载力高于支管承载力为原则 偏心不可避免时 主管为方矩形管时 施焊十分困难 设置2道加劲板时 e——偏心距(图13.1.4) D——圆管主管外径(mm) 1-内部焊接 但可能影响外观 4-主管拼缝 2 受压支管在下时 焊接手孔示意 支管搭接型的直接焊接节点的构造尚应符合下列规定 构造要求 格构式构件在一定条件下可近似按铰接杆件体系进行内力分析 加强板件和主管是共同工作的 实际工程中还可能遇到如外部尺寸较大支管反而壁厚较小的情况 本条为新增条文 1 3中指出 形状合理 但同济大学的试验表明 当搭接支管轴线在同一平面内时 在主管外表面贴加强板(本标准第13.2.4条) 塔架等)可按有偏心架进行内力分析 因此节点连接处应尽可能避免偏心 故搭接节点中需限制搭接率 加劲板中面宜垂直于主管轴线 当主管采用冷成型方矩形管时 1-搭接支管 主管与支管或支管轴线间的夹角不宜小于30° 搭接型连接中 加强板长度公式(13.2.4-1)～式(13.2.4-3)可参见J.A.Packer等著《空心管结构连接设计指南》第3.7节(曹俊杰译 h——连接平面内的方(矩)形管主管截面高度(mm) 被搭接支管隐蔽部位必须焊接时 隐蔽部位施焊后再接上其余管段(图33) 综合考虑 长度方向两侧均应超过支管最外侧焊缝50mm以上 允许在搭接管上设焊接手孔(图32) 搭接率对节点承载力的影响 或部分采用对接焊缝 也会导致承载后期节点性能的劣化 1997) a——两支管在主管表面的距离(mm) 搭接型连接时 13.2.1 可能突破式(13.2.1)的限制 试验结果表明 构造措施可参照本条规定 13.2.2 在计算节点和受拉主管承载力时 焊缝尺寸应适中 焊接前宜在加强板上先钻一个排气小孔 p 第10.2.2条 加强板长度l ov 其搭接率η 本条基本沿用原规范第10.2.3条 3-加劲板 按中震弹性设计的节点以及对结构整体性能有重要影响的节点外 为支管外径 13.2.1 可不考虑偏心引起的弯矩作用 本条沿用原规范第10.1.5条的一部分及第10.2.1条 当主管直径较小 并预留适当的焊缝位置 除能采用验证过的计算公式确定节点承载力或采用数值方法计算节点承载力外 可按下列规定在主管内设置横向加劲板 b “连接处主管与支管轴线间夹角以及各支管轴线间夹角不宜小于30°”的规定是为了保证施焊条件 1 环板宽度与板厚的比值不宜大于15ε 4 支管以承受轴力为主时 此时因外部尺寸较大管置于下方 应符合下列规定 故支管隐蔽部位可不焊接的适用范围暂宜在6度 两支管间应有足够的搭接区域以保证支管间内力平顺地传递 1-搭接支管 受拉支管在下时承载力略高 适用于支管与主管的直径比β不超过0.7时 因此支管宽度宜小于主管宽度 主管侧壁承载力不足时采用侧壁加强的方式 当支管壁厚不同时 4-跟部 2轴线和主管轴线的夹角 我国成规模的钢结构加工制造企业已经普遍装备了自动切管机 2 在主管表面焊接的相邻支管的间隙a不应小于两支管壁厚之和[图13.1.4(a) 如果发生很大的非弹性变形 第10.2.4条 考虑到实际工程中很少出现这种情况 2的截面高度(mm) 在主管外周设环肋(图35)有助于提高节点强度 应沿全周连续焊接并平滑过渡 图13.2.4 13.2.4 无加劲直接焊接方式不能满足承载力要求时 图13.2.2(b)] 空间节点中 承受轴心压力的支管宜在下方 附近[图13.2.3-1(b)] N形节点焊缝有效高度不应小于腹杆壁厚 支管端部形状及焊缝形式随支管和主管相交位置 本次修订从正文中删去这一规定 2 对K 图13.2.3-1 设置1道加劲板时 加强板宽度b 2-鞍点 被搭接部位应考虑加劲措施 不宜在此部位焊接支管 13.2 2-被搭接支管 式中 支管为圆管时横向加劲板的位置 在单调荷载作用下 其值不宜超过下式的限制 因此在采取局部加强措施时 加劲板厚度不得小于支管壁厚 13.2.4 式中 加强板与主管应采用四周围焊 圆钢管直接焊接节点中 搭接率小于25％时 可以实现节点承载力高于相连支管承载力的要求 ——支管1的截面宽度(mm) 4 ——支管1 1-加劲板 图35 数值分析还表明 科学出版社 也有利于减少尖端处焊缝的撕裂应力 应在主管上下开槽后将加劲板插入焊接 此时主管管壁塑性可能成为控制模式 从传力合理 以及不均匀热影响区的材质缺陷 钢管直接焊接节点的构造应符合下列规定 加强板厚度不宜小于4mm 加强板最小厚度的建议来自上述同一文献 可采用该连接表面贴加强板的方式 但当支管设计内力接近支管设计承载力时 宜接近主管宽度 但如隐蔽部位不焊接 5-主管 角焊缝尺寸只有达到2倍支管厚度才能满足承载要求 角焊缝的焊脚尺寸不宜大于支管壁厚的2倍 支管搭接的平面K形或N形节点[图13.2.2(a) 图13.1.4(b)] 便于焊根熔透 钢管间直接焊接节点采用本章未予规定的措施进行加劲时 其承载力均变化不大(＜7％) T和Y形节点的加强板长度l 则可采用主管侧表面贴加强板的方式 主管外周设置加劲环的节点 5 主管为方管时 主管为圆管的表面贴加强板方式 搭接支管周边焊缝宜为2倍支管壁厚 2-开槽后焊接 除需要进行疲劳计算的节点 但如遇见此种情况仍可按此原则处理 主管为方管的加劲板靠支管一边与两侧边宜采用部分熔透焊接 可按下式确定 目前其受力性能的研究也很少 如 但当偏心不可避免(如为使支管间隙满足本条第6款要求而调整支管位置)但未超过式(13.2.1)限制时 或将搭接管在节点近旁处断开 3 可在主管内设1道或2道加劲板[图13.2.3-1(a) 主管内纵向加劲的节点 被搭接支管的隐蔽部位(图31)可不焊接 4 2 2 目前的研究还未提出针对这种构造的节点承载力计算公式 钢管直接焊接节点采用主管表面贴加强板的方法加强时 支管与主管的连接节点处宜避免偏心 1-冠点 如果支管与主管同宽 主管的外部尺寸不应小于支管的外部尺寸 ——加强板的长度和宽度(mm) 加劲板宜设置在支管与主管相贯面的鞍点处 p 2-加强板 图13.2.3-2 内隐蔽部位应予焊接 θ ＝q/p×100％应满足25％≤η 近年来同济大学进行了多批次搭接节点隐蔽部位焊接与否的对比试验 满足本条第1款～第3款的构造规定 但在单一支管的下方如设置第3道加劲板所取得的增强效应就不明显了 p 图13.2.3-1(b)] 主管为圆管时 2-被搭接支管 隐蔽部分焊接与否对节点部位弹性阶段的变形以及极限承载力没有显著影响 2 如主管侧壁承载力不足时 除支管搭接应符合本标准第13.2.2条的规定外 设置主管内的横向加劲板对提高节点极限承载力有显著作用 ov 需对不同搭接支管(位于上方)与被搭接支管(位于下方)的相对关系予以规定 与支管连接反向一边可不焊接 ——支管1 恶化焊缝的性能 无论隐蔽部位焊接与否 1 图33 主管为方(矩)形管且在与支管相连表面设置加强板[图13.2.4(b)]时 建议搭接节点中 主管的拼接焊缝宜设置在距支管相贯焊缝最外侧冠点80mm以外处[图13.2.3-1(c)] 支管轴线不在同一平面内时 6-被搭接支管内隐蔽部分 加劲板宜采用部分熔透焊缝焊接 13.2.2 应有充分依据 满足受力条件时不必过分加大 7度抗震设防地区的建筑结构考虑 其弯角部位的钢材受加工硬化作用产生局部变脆 l 主管为方(矩)形管且在主管两侧表面设置加强板[图13.2.4(c)]时 3 本节各项构造规定是用于保证节点连接的施工质量 多数情况下角焊缝焊脚尺寸达到1.5倍支管厚度是可以满足承载要求的 但不宜超过支管直径的2/3 13.2