附录H 无加劲钢管直接焊接节点刚度判别

admin1

H.0.1 空腹桁架、单层网格结构中无加劲圆钢管直接焊接节点的刚度应按下列规定计算。
  1 平面T形（或Y形）节点：[align=center]        [img]https://gf.1190119.cn/https://gf.1190119.cn/Web/uploads/allimg/200715/10-200G5111234326.png[/img][/align]
  2 平面/微曲面X形节点：
[img]https://gf.1190119.cn/https://gf.1190119.cn/Web/uploads/allimg/200715/10-200G5110524551.png[/img]
  式中：E——弹性模量(N／mm2)；
       D——主管的外径(mm)；
       β——支管和主管的外径比值；
       γ——主管的半径和壁厚的比值；
      τ——支管和主管的壁厚比值；
       θ——主支管轴线间小于直角的夹角；
       φ′——支管轴线在平面外的抬起角度。
H.0.2 空腹桁架中无加劲方管直接焊接节点的刚度计算宜符合下列规定。
  1 当β≤0.85时，T形节点的轴向刚度Kn（N/mm）可按下列公式计算：[align=center]        [img]https://gf.1190119.cn/https://gf.1190119.cn/Web/uploads/allimg/200715/10-200G511095Q25.png[/img][/align]
  2 当≤0.85时，T形节点的弯曲刚度Km（N·mm2/ mm）可按下式计算：[align=center]        [img]https://gf.1190119.cn/https://gf.1190119.cn/Web/uploads/allimg/200715/10-200G5111023628.png[/img][/align]
  式中：t——矩形主管的壁厚(mm)；
       b——矩形主管的宽度(mm)；
       β——支管截面宽度与主管截面宽度的比值；
       η——支管截面高度与主管截面宽度的比值。
H.0.3 空腹桁架采用无加劲钢管直接焊接节点时应按下列规定进行刚度判别：
1 符合T形节点相应的几何参数的适用范围；
2 当空腹桁架跨数为偶数时，在节点平面内弯曲刚度与支管线刚度之比不小于[img]https://gf.1190119.cn/https://gf.1190119.cn/Web/uploads/allimg/200715/1141245T8-0.jpg[/img]时，可将节点视为刚接，否则应视为半刚接；其中G为该节点相邻的支管线刚度与主管线刚度的比值；
3 当空腹桁架跨数为奇数时，在与跨中相邻节点的平面内弯曲刚度与支管线刚度之比不小于[img]https://gf.1190119.cn/https://gf.1190119.cn/Web/uploads/allimg/200715/1141245O3-1.jpg[/img]时，可将该节点视为刚接；在除与跨中相邻节点以外的其他节点的平面内弯曲刚度与支管线刚度之比不小于[img]https://gf.1190119.cn/https://gf.1190119.cn/Web/uploads/allimg/200715/1141245T8-0.jpg[/img]时，可将该节点视为刚接。[align=center]       
        [b]条文说明[/b]
        [/align]
H.0.1 本条为新增条文。近年来的研究表明，在工程常见的几何尺寸范围内，无加劲钢管直接焊接节点受荷载作用后，其相邻杆件的连接面会发生局部变形，从而引起相对位移或转动，表现出不同于铰接或完全刚接的非刚性性能。因此，相比原规范，本次修订增加了平面T形、Y形和平面或微曲面X形节点的刚度计算公式，与节点的刚度判别原则配套使用，可以确定结构计算时节点的合理约束模型。
本次修订列入的平面T形、Y形和平面或微曲面X形节点的刚度计算公式是在比较、分析国外有关规范和国内外有关资料的基础上，根据国内大学近十年来进行的试验、有限元分析和数值计算结果，通过回归分析归纳得出的。同时，将这些刚度公式的计算结果与23个管节点刚度试验数据进行了对比验证(表25～表29)，吻合良好。[align=center]        表25 T、Y形节点轴向刚度公式计算值与试验结果的比较
        [img]https://gf.1190119.cn/https://gf.1190119.cn/Web/uploads/allimg/200715/114124A28-3.jpg[/img][/align]
[align=center]        表26 T、Y形节点平面内弯曲刚度公式计算值与试验结果的比较
        [img]https://gf.1190119.cn/https://gf.1190119.cn/Web/uploads/allimg/200715/1141241034-4.jpg[/img][/align]
[align=center]        表27 X形节点轴向刚度公式计算值和试验结果的比较
        [img]https://gf.1190119.cn/https://gf.1190119.cn/Web/uploads/allimg/200715/1141245M4-5.jpg[/img]
        表28 X形节点平面内抗弯刚度公式计算值和试验结果的比较
        [img]https://gf.1190119.cn/https://gf.1190119.cn/Web/uploads/allimg/200715/1141243b0-6.jpg[/img][/align]
[align=center]        表29 X形节点平面外弯曲刚度公式计算值与试验结果的比较
        [img]https://gf.1190119.cn/https://gf.1190119.cn/Web/uploads/allimg/200715/11412432J-7.jpg[/img][/align]
H.0.2 本条为新增条文。
H.0.3 本条为新增条文。空腹桁架的主管与支管以90°夹角相互连接，因此支管与主管连接节点不能作为铰接处理，需承担弯矩，否则体系几何可变。
采用若干子结构模型来近似表达图52中的多跨空腹“桁架”的不同节点位置。这些子结构的选取原则是能够反映空腹“桁架”不同节点部位如图53所示的变形模式。所采用的子结构模型见图54。[align=center]        [img]https://gf.1190119.cn/https://gf.1190119.cn/Web/uploads/allimg/200715/114124NK-8.jpg[/img]
        图52 多跨空腹桁架
       
        [img]https://gf.1190119.cn/https://gf.1190119.cn/Web/uploads/allimg/200715/114124G42-9.jpg[/img]
        图53 空腹格构梁的变形模式
       
        [img]https://gf.1190119.cn/https://gf.1190119.cn/Web/uploads/allimg/200715/114124L52-10.jpg[/img]
        图54 子结构模型[/align]
节点刚度对格构梁在正常使用极限状态的行为有较大的影响。因此采用以下通过位移定义的标准来区分节点的刚性与半刚性：[align=center]        [img]https://gf.1190119.cn/https://gf.1190119.cn/Web/uploads/allimg/200715/1141241D4-11.jpg[/img][/align]
  其中，δs为具有半刚性连接的格构梁的位移；δr为具有刚性连接的格构梁的位移。
用于计算位移的荷载条件如图54所示。下文基于格构梁的变形行为推导节点刚度介于刚性与半刚性之间的分界线。在位移δs和δr的计算中由于基于格构梁正常使用极限状态，所以采用小位移理论，且半刚性连接的刚度假定为线弹性。
对于具有半刚性连接的子结构A，竖向位移δs经理论推导得：[align=center]        [img]https://gf.1190119.cn/https://gf.1190119.cn/Web/uploads/allimg/200715/10-200G511205Hb.png[/img][/align]
同理，对于具有刚性连接的子结构A，竖向位移δs经理论推导得：[align=center]        [img]https://gf.1190119.cn/https://gf.1190119.cn/Web/uploads/allimg/200715/10-200G511213ES.png[/img][/align]
  对于子结构B，格构梁的竖向位移与节点弯曲刚度无关，所以无需进行分界值的推导。对于具有半刚性连接的子结构C，竖向位移δs
经理论推导得：[align=center]        [img]https://gf.1190119.cn/https://gf.1190119.cn/Web/uploads/allimg/200715/11412453O-12.jpg[/img][/align]
  同理，对于具有刚性连接的子结构C，竖向位移δs经理论推导得：[align=center]        [img]https://gf.1190119.cn/https://gf.1190119.cn/Web/uploads/allimg/200715/11412411R-13.jpg[/img][/align]
  若取△＝0.05，则得到本标准条文中所述的节点弯曲刚度分界值。