钢结构设计规范钢管结构杆件和节点承载力.docx

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钢结构设计规范钢管结构杆件和节点承载力

10.3.1  直接焊接钢管结构中支管和主管的轴心内力设计值不应超过由本规范第5章确定的杆件承载力设计值。

支管的轴心内力设计值亦不应超过节点承载力设计值。

10.3.2  在节点处，支管沿周边与主管相焊，焊缝承载力应等于或大于节点承载力。

    在管结构中，支管与主管的连接焊缝可视为全周角焊缝按本规范公式（7.1.3-1）进行计算，但取ΒF=1。

角焊缝的计算厚度沿支管周长是变化的，当支管轴心受力时，平均计算厚度可取0.7HF。

焊缝的计算长度可按下列公式计算:

    1　在圆管结构中，取支管与主管相交线长度:

当`D_I//D≤0.65`时：

`L_W=（3.25D_I-0.025D）（0.534/（SINΘ_I）+0.466）`

（10.3.2-1）

当`D_I//D＞0.65`时：

`L_W=（3.81D_I-0.389D）（0.534/（SINΘ_I）+0.466）`

（10.3.2-2）

式中D、DI——分别为主管和支管外径;

    ΘI——支管轴线与主管轴线的夹角。

    2　在矩形管结构中，支管与主管交线的计算长度应按下列规定计算:

    对于有间隙的K形和N形节点:

当ΘI≥60。

时：

`L_W=（2H_I）/（SINΘ_I）+B_I`

（10.3.2-3）

当ΘI≤50。

时：

`L_W=（2H_I）/（SINΘ_I）+2B_I`

（10.3.2-4）

当50。

＜ΘI＜60。

时,LW按插值法确定。

对于T、Y和X形节点（见图10.3.4）：

`L_W=（2H_I）/（SINΘ_I）`

（10.3.2-5）

式中HI、BI——分别为支管的截面高度和宽度。

    当支管为阅管、主管为矩形管时，焊缝计算长度取为支管与主管的相交线长度减去DI。

10.3.3  主管和支管均为圆管的直接焊接节点承载力应按下列规定计算，其适用范围为0.2≤Β≤1.0；DI/TI≤60；D/T≤100,Θ≥30。

，60。

≤Φ≤120。

（Β为支管外径与主管外径之比;DI、TI为支管的外径和壁厚,D、T为主管的外径和壁厚；Θ为支管轴线与主管轴线之夹角；Φ为空间管节点支管的横向夹角，即支管轴线在主管横截面所在平面投影的夹角）。

    为保证节点处主管的强度，支管的轴心力不得大于下列规定中的承载力设计值:

    1  X形节点（图10.3.3A）:

      1）受压支管在管节点处的承载力设计值NRXPJ应按下式计算:

`N_（CX）^（PJ）=5.45/（（1-0.81Β）SINΘ）Ψ_NT^2F`

（10.3.3-1）

式中ΨN——参数，`Ψ_N=1-0.3Σ/F_Y-0.3（Σ/F_Y）^2`，当节点两侧或一侧主管受拉时，则取势。

ΨN=1。

    F——主管钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值;

    FY——主管钢材的屈服强度;

    Σ——节点两侧主管轴心压应力的较小绝对值。

　　2）受拉支管在管节点处的承载力设计值NTXPJ应按下式计算:

`N_（TX）^（PJ）=0.78（D/T）^0.2 N_（CX）^（PJ）`

（10.3.3-2）

　　2　T形（或Y形）节点（图10.3.3B和C）:

　　1）受压支管在管节点处的承载力设计值NCTPJ应按下式计算:

`N_（CT）^（PJ）=11.51/（SINΘ）（D/T）^0.2Ψ_N Ψ_D T^2 F`

（10.3.3-3）

式中ΨD——参数；当Β≤0.7时，ΨD=0.069+0.93Β；当Β＞0.7时，ΨD＝2Β-0.68。

　　2）受拉支管在管节点处的承载力设计值NTTPJ应按下式计算;

当Β≤0.6时：

`N_（TT）^（PJ）=1.4N_（CT）^（PJ）`

（10.3.3-4）

当Β＞0.6时：

`N_（TT）^（PJ）=（2-Β）N_（CT）^（PJ）`

（10.3.3-5）

　　3　K形节点（图10.2.2D）:

　　1）受压支管在管节点处的承载力设计值NCKPJ应按下式计算：

`N_（CK）^（PJ）=11.51/（SINΘ_C）（D/T）^0.2Ψ_NΨ_DΨ_AT^2F`

（10.3.3-6）

式中ΘC——受压支管轴线与主管轴线之夹角;

    ΨA——参数，按下式计算：

`Ψ_A=1+2.19/（1+（7.5A）/D）（1-20.1/（6.6+D/T））（1-0.77Β）`

（10.3.3-7）

　　A——两支管间的间隙;当A＜0时，取A=0。

　　2）受拉支管在管节点处的承载力设计值NTKPJ应按下式计算：

`N_（TK）^（PJ）=（SINΘ_C）/（SINΘ_T）N_（CK）^（PJ）`

（10.3.3-8）

式中Θ1——受拉支管轴线与主管轴线之夹角。

　　4　TT形节点（图10.3.3E）:

　　1）受压支管在管节点处的承载力设计值NCTTPJ应按下式计算：

`N_（CTT）^（PJ）=Ψ_G N_（CT）^（PJ）`

（10.3.3-9）

式中ΨG=1.28-0.64`G/D`≤1.1，G为两支管的横向间距。

　2）受拉支管在管节点处的承载力设计值应按下式计算：

`N_（TT T）^（PJ）=N_（TT）^（PJ）`

（10.3.3-10）

　　5　KK形节点（图10.3.3F）:

    受压或受拉支管在管节点处的承载力设计值NPJCKK或NPITKK应等于K形节点相应支管承载力设计值NPJCK或NPITK的0.9倍。

10.3.4　矩形管直接焊接节点（图10.3.4 ）的承载力应按一F列规定计算，其适用范围如表10.3.4所示。

注:

 1　标注*处当A/B＞1.5（1-Β），则按T形或Y形节点计算

    2 　BI、HI、TI，分别为第I个矩形支管的截而宽度、高度和壁厚；

      　DI、TI分别为第I个圆支管的外径和壁厚；

      　B、H、T分别为矩形L管的截面宽度、高度和壁厚:

      　A为支管问的间隙。

见图10.3.4；

      　OV为搭接率，见第10.2.3条；

      　Β为参数；对T、Y、X形节点Β＝`B_I/B`或`D_I/B`；对K、N形节点，`Β=（B_1+B_2+H_1+H_2）/（4B）或Β=（D_1+D_2）/（2D）`；

       　FYI为第I个支管钢材的屈服强度:

    为保证节点处矩形主管的强度，支管的轴心力N1和主管的轴心力NI不得大于下列规定的节点承载力设计值:

    1　支管为矩形管的和T、Y和X形一节点（图10.3.4A、B）:

      1）当Β≤0.85时，支管在节点处的承载力设计值NPJI应按下式汁算:

`N_I^（PJ）=1.8（H^I/（BCSINΘ_I）+2）（T^2F）/（C SINΘ_I）Ψ_N`

（10.3.4-1）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　`C=（1-Β）^0.5`

式中ΨN——参数;当主管受压时，ΨN＝1.0-`0.25/Β`.`Σ/F`;当主管受拉时，ΨN＝1.0;

　　Σ——节点两侧主管轴心压应力的较大绝对值。

　　2）当Β＝1.0时，支管在节点处的承载力设计值NPJI,应按下式计算：

`N_I^（PJ）=2.0（H_I/SINΘ_I+5T）（TFK）/（SINΘ_I）Ψ_N`

（10.3.4-2）

当为X形节点，Θ＜90。

且H≥HI/COSΘI时，尚应按下式验算：

`N_I^（PJ）=（2HTF_V）/（SINΘ_I）`

（10.3.4-3）

式中FK——主管强度设计值;当支管受拉时，FK=F；当支管受压时，对T、Y形节点；对X形节点，FK=（0.65SINΘI）ΦF；Φ为按长细比`Λ=1.73（H/T-2）（1/（SINΘ_I））^0.5`确定的轴心受压构件的稳定系数；

    FV——主管钢材的搞剪强度设计值。

　　3）当0.85＜Β＜1.0时，支管在节点处承载力的设计值应按公式（10.3.4-1）与（10.3.4-2）或公式（10.3.4-3）所得的值，根据Β进行线性插值。

此外，还不应超过下列二式的计算值：

`N_I^（PJ）=2.0（H_I-2T_I+B_E）T_I F_I`

（10.3.4-4）

`B_E=10/（B//T）*（F_YT）/（F_（YI）T_I）*B_I≤B_I`

当0.85≤Β≤1-（2T）/B时：

`N_I^（PJ）=2.0（H_I/（SINΘ_I）+B_（EP））（TF_V）/（SINΘ_I）`

（10.3.4-5）

`B_（EP）=10/（B//T）*B_I≤B_I`

式中HI、TI、FI——分别为支管的截面高度、壁厚以及抗拉（抗压和抗弯）强度设计值。

    2　支管为矩形管的有间隙的K形和N形节点（图10.3.4C）:

    L）　节点处任一支管的承载力设计值应取下列各式的较小值:

`N_I^（PJ）=1.42（B_1+B_2+H_1+H_2）/（B SINΘ_I）（B/T）^0.5F^2FΨ_N`

（10.3.4-6）

`N_I^（PJ）=（A_VF_V）/（SINΘ_I）`

（10.3.4-7）

`N_I^（PJ）=2.0（H_I-2T_I+（B_I+B_E）/2）T_I F_I`

（10.3.4-8）

当`Β≤1-（2T）/B`时，尚应小于：

`N_I^（PJ）=2.0（H_I/（SINΘ_I）+（B_I+B_（EP））/2）（TF_V）/（SINΘ_I）`

（10.3.4-9）

式中AV——弦杆的受剪面积，按下弄公式计算：

`A_V=（2H+AB）T`

（10.3.4-10）

`A=SQRT（（3T^2）/（3T^2+4A^2））`

（10.3.4-11）

      2）节点间隙处的弦杆轴心受力承载力设计值为：

`N^（PJ）=（A-A_VA_V）F`

（10.3.4-12）

式中ΑV——考虑剪力对弦杆轴心承载力的影响系数，按下式计算：

`A_V=1-SQRT（1-（V/V_P）^2）`

（10.3.4-13）

　　　　　　　　　　　　　　　`V_P=A_VF_V`

    V——节点间隙处弦杆所受的剪力，可按任一支管的竖向分力计算。

　　3　支管为矩形管的搭接的K形和N形节点（图10.3.4D）搭接支管的承载力设计值应根据不同的搭接率OV按下列公式计算（下标J表示被搭接的支管）:

　　1）当25%≤O_V＜50%时：

              `N_I^（PJ）=2.0[（H_I-2T_I）O_V/0.5+（B_E+B_（EJ））/2]T_I F_I`                （10.3.4-14）

`B_（EJ）=10/（B_J//T_J）*（T_JF_（YJ））/（T_JF_（YJ））B_I≤B_I`

　　2）当50%≤O_V＜80%时：

`N_I^（PJ）=2.0（H_I-2T_I+（B_E+B_（EJ））/2）T_I F_I`

（10.3.4-15）

　　3）当80%≤O_V＜100%时：

`N_I^（PJ）=2.0（H_I-2T_I+（B_I+B_（EJ））/2）T_I F_I`

（10.3.4-16）

　　被搭接支管的承载力应满足下式要求:

`（N_J^（PJ））/（A_JF_（YI））≤（N_I^（PJ））/（A_I F_（YI））`

（10.3.4-17）

    4　支管为圆管的各种形式的节点：

　　当支管为圆管时，上述各节点承载力的计算公式仍可使用，但需用DI取代BI和HI,并将各式右侧乘以系数Π/4,同时应将式（10.3.4-10）中的Α值取为零。