K型連接節(jié)點板算法
時間:2022-04-16 08:18:00
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現(xiàn)行GB50017—2003{鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中關(guān)于連接節(jié)點板處計算方法的計算公式,對桁架節(jié)點板既可以用板件在拉、剪作用下的強度計算公式計算,也可以用有效寬度法進行計算(eft件為軋制T型和雙板焊接T型截面者除外)。AISC規(guī)范對節(jié)點板的計算是將節(jié)點板看作一般構(gòu)件進行受拉和受壓的承載力計算。對于受壓計算,主要是考慮受壓狀態(tài)下的穩(wěn)定,根據(jù)長細比的不同采用不同的計算公式,構(gòu)件的長度為支撐端部沿支撐中心線至梁外緣的距離,并考慮有效的計算長度系數(shù)。構(gòu)件有效寬度為按30。應(yīng)力擴散角考慮的寬度范圍。對于受拉計算,按有效寬度考慮的板件進行屈服強度和撕裂強度的驗算,但需要注意以下兩點:
①如果應(yīng)力擴散角小于30。則取實際值;
②如果有效寬度包括梁的腹板,則應(yīng)對節(jié)點板和梁腹板分別進行驗算。限于篇幅,本文只對節(jié)點板的強度進行計算。對于支撐節(jié)點板的寬度按有效寬度法進行承載力計算,有效寬度即指支撐軸力通過連接件在節(jié)點板內(nèi)按照30。應(yīng)力擴散角傳至連接件端部,并與軸力相垂直的一定寬度范圍,該一定寬度即稱為有效寬度。
1按GB50017-2003規(guī)范計算本例
此K型節(jié)點支撐連接為單角鋼連接,具體參數(shù)如圖1所示。具體規(guī)范條文參見GB50017—2003規(guī)范中的第7.5節(jié)。
1.1材質(zhì)
梁:雙角鋼L200×10,Q235一B,廠一235MPa,一360MPa,廠一215MPa。支撐:L80×6,Q235一B,一235MPa,一360MPa,廠一215MPa。節(jié)點板:L80×6,Q235一B,=235MPa,一360MPa,廠一215MPa,一14mm。
1.2構(gòu)件幾何參數(shù)
LQR一137mm;LsT一193mm;LUv一638mm;一38。;L1一LAB—100mm;L2一Lm一80mm;L3一LcD一128mm;Lf===766rDxn;b1—78.8mill;b2—80mm;b3—78.8mm。
1.3板受壓承載力計算(材料強度215MP)
1—2.77×LQR/一2.77x137/14—27.1,按b類截面計算一().946,2—2.77×Lsr】、/t一2.77×193/14—38.2,,===0.905,.{-_2.77×LI}v/t=2.77×638/14===126.2,===().405.BAN--『/l.∥sin一1395kNA(、』\,=,/:z,’/sin一l。51kN.CI)N--tl3-//sin一764kN,取小值,即取N一764kN,自由邊長細比驗算,則有L,/t一766/14—54.7<60~/235//==6O,不需設(shè)置加勁肋。1.4板受拉承載力驗算1)節(jié)點板受拉承載力驗算按30。擴散角的有效寬度計算節(jié)點板的有效寬度b一80+(100/cos52。+128/cos38。)tan30。一267.5mm,則N一805kN.2)節(jié)點板受拉承載力驗算按掙、剪作用下的強度計算帶人數(shù)據(jù)可得贏≤,∑()一l一。N===725kN.
2按AISC規(guī)范計算本例
2.1支撐軸壓力作用下的穩(wěn)定承載力計算
根據(jù)AISC規(guī)范的E.1一E.3條,構(gòu)件受壓承載力強度為cPn一09fAg.式中:為構(gòu)件抗力系數(shù),為構(gòu)件彎曲應(yīng)力,A為構(gòu)件毛截面面積。構(gòu)件彎曲應(yīng)力按下列條件計算≤4.71√(或≥脅=[0.658]Fy,>4.71√(或<),F(xiàn)一0.877Fe.式中:為材料屈服強度;E為材料彈性模量;KL/r為構(gòu)件的長細比;為臨界彈性屈曲應(yīng)力,一;K為有效計算長度系數(shù),按表1取值。表1有效長度系數(shù)KII1•1-+一•P.守.’,。-|_.‘0『,1I亭I••_I柱的屈曲類型:II1-I}狀下0.650.81.21.02.12.0-推薦設(shè)計取值桿端方式.tI固定端丫鉸支端lf.滑動端r自由端
2.2支撐軸拉力作用下的強度計算公式
根據(jù)AISC規(guī)范的J.4條,構(gòu)件受拉承載力設(shè)計強度應(yīng)取受拉屈服強度和受拉破裂強度的小值。受拉屈服強度一0.9.受拉撕裂強度=:=0.75.A.式中:為構(gòu)件抗力系數(shù),R為構(gòu)件抗力,為鋼材極限強度,A為構(gòu)件凈截面面積,其他符號含義同前。
2.3板受壓承載力計算
板回轉(zhuǎn)半徑r一√一4•04mm,板的計算長度L1—193mm.根據(jù)圖2,板只有一邊與梁連接,有效計算長度系數(shù)K一1.2,長細比KL1/r一57•33<4•7一139•1.臨界彈性屈曲應(yīng)力一/r)一615MPa.(KL………構(gòu)件彎曲應(yīng)力===[O.658]F一2O0MPa.板的有效毛截面面積Ag—tb=3745mm2.板的凈截面面積A一Ag一3745mm.板受壓承載力設(shè)計強度P===0.9A一674kN.
2.4板受拉承載力計算
受拉屈服強度一0.9fyA一792kN.受拉撕裂強度缺一0.75A一1011kN.取小值,即取792kN。
3按文獻j-s]中建議公式計算本例
3.1受壓承載力計算公式如下
P一A,(1)%一,(2)一7瓜[1—0.22、],(3)一[,㈤一=lJ’k一1.154[b,/LO7.(5)式中:A為節(jié)點板有效截面面積,A一tb;t為節(jié)點板厚度;為節(jié)點板材料屈服強度;E為彈性模量:),為單角鋼連接節(jié)點板偏心受壓強度折減系數(shù),取0.6;k為屈曲系數(shù);為泊松比,鋼材取0.3;b為節(jié)點板有效寬度,取節(jié)點板實際寬度與圖3中二者中的較小值,取值同上;為節(jié)點板有效長度圖3中(z1,z2,c)的平均值,即L===155mm。
3.2代入數(shù)據(jù)
k一1.154[bJL£]n凹一0.997,k=:=0.968,:=:『]490.76MPa,一_二lJ一•Ma’一7[1—0.22而]一139MPa,一,%一——號—而一83.5MPa039(,~.+2.8c/t)_。‘
4結(jié)論
從以上計算結(jié)果對比可以看出:
1)節(jié)點板的受壓計算方面,依據(jù)GB500J7—2003規(guī)范計算出來的承載力要比依據(jù)AISC規(guī)范計算的結(jié)果大10~20,而[5]中建議公式計算結(jié)果比兩者要小大約一倍,說明建議公式計算太保守。此,建議用AISC規(guī)范計算節(jié)點板受壓承載力。
2)節(jié)點板的受拉強度用有效寬度法計算的結(jié)果兩規(guī)范幾乎相同。
3)GB50017-2003規(guī)范中用拉、剪作用下的強度法計算結(jié)果比用有效寬度法要小于10。因此,GBS0017—2003規(guī)范中節(jié)點板的受拉承載力建議用拉、剪作用下的強度法計算。