空間鋼結(jié)構(gòu)講解

1、崔崔 佳佳 重慶大學土木工程學重慶大學土木工程學院院 7. 大跨與空間鋼結(jié)構(gòu)主要用于公共建筑，如大會大跨與空間鋼結(jié)構(gòu)主要用于公共建筑，如大會堂、影劇院、展覽館、音樂廳、體育館、加蓋體育堂、影劇院、展覽館、音樂廳、體育館、加蓋體育場、航空港等。場、航空港等。 大跨度結(jié)構(gòu)也用于工業(yè)建筑，如飛機制造廠的大跨度結(jié)構(gòu)也用于工業(yè)建筑，如飛機制造廠的總裝配車間、飛機庫、造船廠的船體結(jié)構(gòu)車間等等?？傃b配車間、飛機庫、造船廠的船體結(jié)構(gòu)車間等等。這些建筑采用大跨結(jié)構(gòu)是受裝配機器（如船舶、飛這些建筑采用大跨結(jié)構(gòu)是受裝配機器（如船舶、飛機）的大型尺寸或工藝過程要求所決定的。機）的大型尺寸或工藝過程要求所決定的。展覽館

2、展覽館日本大分體育公園綜合競技場倫敦千年穹頂 大跨度結(jié)構(gòu)的跨度沒有統(tǒng)一的衡量標準，國家大跨度結(jié)構(gòu)的跨度沒有統(tǒng)一的衡量標準，國家標準標準鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設計與施工網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設計與施工規(guī)程規(guī)程將將6060m以上定義為以上定義為大跨度結(jié)構(gòu)，計算和構(gòu)造大跨度結(jié)構(gòu)，計算和構(gòu)造均有特殊規(guī)定。我國目前最大跨度做到均有特殊規(guī)定。我國目前最大跨度做到153153m，以，以鋼索和膜材做成的索膜結(jié)構(gòu)最大已做到鋼索和膜材做成的索膜結(jié)構(gòu)最大已做到320m。 大跨度結(jié)構(gòu)主要是在自重荷載下工作，主要矛大跨度結(jié)構(gòu)主要是在自重荷載下工作，主要矛盾是減輕結(jié)構(gòu)自重，故最適宜采用鋼結(jié)構(gòu)。在大跨盾是減輕結(jié)構(gòu)自重，故

3、最適宜采用鋼結(jié)構(gòu)。在大跨度屋蓋中應盡可能使用輕質(zhì)屋面結(jié)構(gòu)及輕質(zhì)屋面材度屋蓋中應盡可能使用輕質(zhì)屋面結(jié)構(gòu)及輕質(zhì)屋面材料，如彩色涂層壓型鋼板、壓型鋁合金板等。料，如彩色涂層壓型鋼板、壓型鋁合金板等。 平面結(jié)構(gòu)體系平面結(jié)構(gòu)體系梁式體系梁式體系框架式體系框架式體系拱式體系拱式體系空間結(jié)構(gòu)體系空間結(jié)構(gòu)體系網(wǎng)架及網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架及網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)懸索結(jié)構(gòu)懸索結(jié)構(gòu)膜結(jié)構(gòu)膜結(jié)構(gòu) 梁式結(jié)構(gòu)體系一般采用簡支桁架的形式，桁架梁式結(jié)構(gòu)體系一般采用簡支桁架的形式，桁架的優(yōu)點是制作與安裝都比較簡單，其上、下弦及腹的優(yōu)點是制作與安裝都比較簡單，其上、下弦及腹桿僅承受拉力或壓力，對支座也沒有橫推力。桿僅承受拉力或壓力，對支座也沒有橫推力。

4、 適用跨度：適用跨度：4040 6060m，更大的跨度由于耗鋼量，更大的跨度由于耗鋼量過大而不經(jīng)濟。過大而不經(jīng)濟。 重點是支撐系統(tǒng)的布置，對保證整個結(jié)構(gòu)體系重點是支撐系統(tǒng)的布置，對保證整個結(jié)構(gòu)體系的整體剛度是非常重要的。的整體剛度是非常重要的。 大跨度梁式結(jié)構(gòu)的外形及腹桿體系，決定于跨大跨度梁式結(jié)構(gòu)的外形及腹桿體系，決定于跨度、屋面型式及吊天棚結(jié)構(gòu)的形式，常用的有梯形度、屋面型式及吊天棚結(jié)構(gòu)的形式，常用的有梯形和拱形桁架。按重量最優(yōu)確定的桁架的高跨比一般和拱形桁架。按重量最優(yōu)確定的桁架的高跨比一般為為1/61/61/81/8。 常用形式：常用形式： （1 1）角鋼（或）角鋼（或T型鋼）桁架型鋼

5、）桁架 （2） H型鋼重型桁架型鋼重型桁架* （3）鋼管桁架（圓鋼管或矩形管）鋼管桁架（圓鋼管或矩形管）* 桁架設計的難點在節(jié)點和支座，桁架設計的難點在節(jié)點和支座，跨度大于跨度大于35354040m時，梁式結(jié)構(gòu)的支座之一必須作成可移動的，時，梁式結(jié)構(gòu)的支座之一必須作成可移動的，以減小對支承墻體或支柱傳遞的橫向反力，橫向反以減小對支承墻體或支柱傳遞的橫向反力，橫向反力一般由屋架下弦的彈性變形產(chǎn)生。力一般由屋架下弦的彈性變形產(chǎn)生。* * 上海證卷大廈上海證卷大廈 連接兩幢主樓連接兩幢主樓的天橋桁架跨度的天橋桁架跨度63m，共支承著從，共支承著從17層至層至26層共層共8個個樓層，采用了樓層，采用了

6、H型型鋼重型桁架。鋼重型桁架。上海浦東國際機場 上海上海浦東國際機場候機樓屋架梁跨度浦東國際機場候機樓屋架梁跨度83m，跨中高度超過跨中高度超過11m，單榀屋架梁重，單榀屋架梁重55噸。噸。 為了增加屋架結(jié)構(gòu)的剛度，同時為保證屋架為了增加屋架結(jié)構(gòu)的剛度，同時為保證屋架梁在風吸力作用下始終處于受拉狀態(tài)，下弦布置梁在風吸力作用下始終處于受拉狀態(tài)，下弦布置了一根預應力鋼索，對下弦施加足夠的預應力。了一根預應力鋼索，對下弦施加足夠的預應力。 一般用節(jié)點板連接，過去采用的方法是按桁架一般用節(jié)點板連接，過去采用的方法是按桁架弦桿或腹桿的最大內(nèi)力選擇節(jié)點板厚，當受力較復弦桿或腹桿的最大內(nèi)力選擇節(jié)點板厚，當受

7、力較復雜時不可靠。國外有些規(guī)范（如美國雜時不可靠。國外有些規(guī)范（如美國AISC規(guī)范）規(guī)規(guī)范）規(guī)定需進行計算。定需進行計算。 88規(guī)范后的規(guī)范后的9090年代，重慶鋼鐵設計研究院會同年代，重慶鋼鐵設計研究院會同云南省建筑設計院作了一系列雙角鋼桿件桁架節(jié)點云南省建筑設計院作了一系列雙角鋼桿件桁架節(jié)點板的試驗，其中受拉試件板的試驗，其中受拉試件1616個，受壓試件個，受壓試件8 8個。個。 a. .受拉節(jié)點受拉節(jié)點 試件的破壞特征均為沿最危險的試件的破壞特征均為沿最危險的 線段撕裂破壞，即圖線段撕裂破壞，即圖b中的三折線撕裂，中的三折線撕裂， 和和 均與節(jié)點板邊緣線基本垂直均與節(jié)點板邊緣線基本垂直。

8、* *CDACBACDBA 鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范建議用撕裂面法，沿建議用撕裂面法，沿BACD撕裂線割取自由體，假定由于板內(nèi)塑性區(qū)的撕裂線割取自由體，假定由于板內(nèi)塑性區(qū)的發(fā)展引起應力重分布，破壞時撕裂面各線段上的折發(fā)展引起應力重分布，破壞時撕裂面各線段上的折算應力算應力 均勻分布且平行于腹桿軸力均勻分布且平行于腹桿軸力* *，當各撕裂，當各撕裂段上的折算應力均達到抗拉強度段上的折算應力均達到抗拉強度fu時板件破壞。根時板件破壞。根據(jù)平衡條件并忽略據(jù)平衡條件并忽略M和和V，則第，則第i 段撕裂面的平均正段撕裂面的平均正應力應力 i 和平均剪應力和平均剪應力 i 為為: : iiiiiiit

9、lNsinsiniiiiiitlNcoscosuiiitflN2cos211折算應力為折算應力為即即令令第第i 段的拉剪折算系數(shù)段的拉剪折算系數(shù) 則則 由由 寫成計算式則為寫成計算式則為 （b b）ii2cos211uiiitflNuiiuiiifAftlNN)()(fANiiuiiiiiiiiiredft lNt lN22222cos21cos3sin3 第第i段撕裂面與拉力作用線的夾角。段撕裂面與拉力作用線的夾角。 公式（公式（b）符合破壞機理，其計算結(jié)果與試驗值之）符合破壞機理，其計算結(jié)果與試驗值之比平均為比平均為87.5%，略偏安全且離散性小。，略偏安全且離散性小。 公式還適用于下圖兩

10、種板件的撕裂面的計算。公式還適用于下圖兩種板件的撕裂面的計算。 i 由于桁架節(jié)點板的外形往往不規(guī)則，同時，一些由于桁架節(jié)點板的外形往往不規(guī)則，同時，一些受動力荷載的桁架還需要計算節(jié)點板的疲勞，用撕受動力荷載的桁架還需要計算節(jié)點板的疲勞，用撕裂面法推導出來的公式計算比較麻煩。故參照國外裂面法推導出來的公式計算比較麻煩。故參照國外多數(shù)國家的經(jīng)驗，規(guī)范建議對桁架節(jié)點板也可采用多數(shù)國家的經(jīng)驗，規(guī)范建議對桁架節(jié)點板也可采用有效寬度法進行承載力計算。有效寬度法進行承載力計算。 有效寬度法假定腹桿軸力有效寬度法假定腹桿軸力通過連接件在節(jié)點板通過連接件在節(jié)點板內(nèi)按照應力擴散角度傳至連接件端部與內(nèi)按照應力擴散角

11、度傳至連接件端部與N 相垂直的相垂直的一定寬度范圍內(nèi)，稱為有效寬度一定寬度范圍內(nèi)，稱為有效寬度be 。 假定假定b be e范圍內(nèi)的節(jié)點板應力達范圍內(nèi)的節(jié)點板應力達到到fu，并令，并令betfu=Nu(節(jié)點板破壞節(jié)點板破壞時的腹桿軸力時的腹桿軸力) )，按此法擬合的結(jié)，按此法擬合的結(jié)果，當應力擴散角果，當應力擴散角 =270時精度最時精度最高，計算值與試驗值的比高，計算值與試驗值的比值平均值平均為為98.9%；當；當 =300時，比值為時，比值為106.8%，考慮到國外多數(shù)國家對，考慮到國外多數(shù)國家對應力擴散角均取為應力擴散角均取為300，為與國際，為與國際接軌且誤差較小，建議取接軌且誤差較小

12、，建議取 =300。 有效寬度法適用于腹桿與節(jié)點板采用側(cè)焊、有效寬度法適用于腹桿與節(jié)點板采用側(cè)焊、圍焊、鉚釘、螺栓等多種連接情況，（采用鉚釘圍焊、鉚釘、螺栓等多種連接情況，（采用鉚釘或螺栓連接時，或螺栓連接時，be應取為有效凈寬度）。應取為有效凈寬度）。 b. .受壓節(jié)點受壓節(jié)點 在壓力作用下，與受壓桿件相連的節(jié)點板區(qū)域在壓力作用下，與受壓桿件相連的節(jié)點板區(qū)域除強度破壞外，還有可能喪失穩(wěn)定。試驗共作了除強度破壞外，還有可能喪失穩(wěn)定。試驗共作了8個個受壓斜腹桿的試件，其中有、無豎腹桿的試件各受壓斜腹桿的試件，其中有、無豎腹桿的試件各4 4個。個。試驗結(jié)果有以下特點：試驗結(jié)果有以下特點： 當節(jié)點板

13、的自由邊長度當節(jié)點板的自由邊長度 lf 與厚度與厚度 t 之比之比 時（一般出現(xiàn)在無豎腹桿的時（一般出現(xiàn)在無豎腹桿的節(jié)點板），節(jié)點板），* *節(jié)點板穩(wěn)定性很差，此時應沿自由邊加節(jié)點板穩(wěn)定性很差，此時應沿自由邊加勁。加勁后，穩(wěn)定承載力有較大提高。勁。加勁后，穩(wěn)定承載力有較大提高。yfftl/23560/ 在斜腹桿壓力作用下，失穩(wěn)形式一般為在在斜腹桿壓力作用下，失穩(wěn)形式一般為在ABBCCD 線附近或前方呈三折線屈折破壞。屈線附近或前方呈三折線屈折破壞。屈折線的位置和方向與受拉時的撕裂線類似，而且一折線的位置和方向與受拉時的撕裂線類似，而且一般在般在 區(qū)的前方首先失穩(wěn)，其它各區(qū)相繼失穩(wěn)。區(qū)的前方首先

14、失穩(wěn)，其它各區(qū)相繼失穩(wěn)。* *BC* * 節(jié)點板的抗壓性能取決于節(jié)點板的抗壓性能取決于c/t 的大?。ǖ拇笮。╟為為受壓斜腹桿連接肢端面中點沿腹桿軸線方向至弦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），在一般情況下，桿的凈距），在一般情況下，c/t 愈大穩(wěn)定承載力愈大穩(wěn)定承載力愈低，對有豎腹桿的節(jié)點板，當愈低，對有豎腹桿的節(jié)點板，當時，可不驗算節(jié)點板的穩(wěn)定。時，可不驗算節(jié)點板的穩(wěn)定。yftc/23515/ 對無豎腹桿的節(jié)點板，當對無豎腹桿的節(jié)點板，當 時，時，節(jié)點板的穩(wěn)定承載力約為強度承載力的節(jié)點板的穩(wěn)定承載力約為強度承載力的80%，故可，故可將受壓腹桿的內(nèi)力乘以增大系數(shù)將受壓腹桿的

15、內(nèi)力乘以增大系數(shù)1.25后再按受拉節(jié)點后再按受拉節(jié)點板的強度計算進行計算，當板的強度計算進行計算，當 時應按時應按規(guī)范附錄規(guī)范附錄F進行穩(wěn)定計算。但當進行穩(wěn)定計算。但當 時，規(guī)范規(guī)定的計算值將大于試驗值，不安全，故時，規(guī)范規(guī)定的計算值將大于試驗值，不安全，故規(guī)定規(guī)定 c/t 不能超過不能超過 。對自由邊加勁的無。對自由邊加勁的無豎腹桿節(jié)點板，要求與有豎腹桿的相同。豎腹桿節(jié)點板，要求與有豎腹桿的相同。yftc/23510/ yftc/2355 .17/ yf/2355 .17yftc/23510/ 桁架節(jié)點板厚度選用表桁架節(jié)點板厚度選用表 一般的鋼結(jié)構(gòu)教科書和手冊均列有一般的鋼結(jié)構(gòu)教科書和手冊均

16、列有“桁架節(jié)點板桁架節(jié)點板厚度選用表厚度選用表”，但都系互相參考，缺乏科學依據(jù)。這，但都系互相參考，缺乏科學依據(jù)。這次該研究組先制作了次該研究組先制作了N- t/b關系表（關系表（N為腹桿最大拉力為腹桿最大拉力；t為節(jié)點板厚度；為節(jié)點板厚度；b為連接肢寬度），反映了側(cè)焊縫為連接肢寬度），反映了側(cè)焊縫焊腳尺寸焊腳尺寸hf1、hf2的影響。同時又在上述參數(shù)組合的的影響。同時又在上述參數(shù)組合的最不利情況下，重新整理出偏于安全的最不利情況下，重新整理出偏于安全的Nt表。相對表。相對來說它比以往的來說它比以往的Nt表更符合實際。表更符合實際。 為保證節(jié)點板受壓時的穩(wěn)定，桁架桿件間間隙不為保證節(jié)點板受壓時

17、的穩(wěn)定，桁架桿件間間隙不能太大，例如有豎腹桿的節(jié)點板（或自由邊有加勁能太大，例如有豎腹桿的節(jié)點板（或自由邊有加勁的節(jié)點板）的節(jié)點板） ，不能理解為，不能理解為c c 值愈小愈值愈小愈好。規(guī)范規(guī)定好。規(guī)范規(guī)定“弦桿與腹桿、腹桿與腹桿之間的間弦桿與腹桿、腹桿與腹桿之間的間隙，不應小于隙，不應小于20mm”，是由于間隙過小，焊接殘余，是由于間隙過小，焊接殘余應力影響過大。而對吊車桁架，為避免疲勞破壞又應力影響過大。而對吊車桁架，為避免疲勞破壞又規(guī)定此間隙規(guī)定此間隙“不宜小于不宜小于50mm”；同時還規(guī)定在工作；同時還規(guī)定在工作溫度溫度-20 C地區(qū)的桁架，為防冷脆，地區(qū)的桁架，為防冷脆，“腹桿與弦桿

18、相腹桿與弦桿相鄰焊縫焊趾間凈距不宜小于鄰焊縫焊趾間凈距不宜小于2.5t ”。同樣，這些規(guī)。同樣，這些規(guī)定不能理解為桿件間間隙愈大愈好，在某些情況如定不能理解為桿件間間隙愈大愈好，在某些情況如出現(xiàn)矛盾，應妥善處理。出現(xiàn)矛盾，應妥善處理。yftc/23515 隨著熱軋隨著熱軋H型鋼在我國投產(chǎn)，剖分型鋼在我國投產(chǎn)，剖分T型鋼用于型鋼用于桁桁架弦桿或腹桿的情況越來越多。架弦桿或腹桿的情況越來越多。T 型鋼桁架的優(yōu)點型鋼桁架的優(yōu)點是：無離縫、防腐易處理、用鋼量省。是：無離縫、防腐易處理、用鋼量省。 問題：問題： （1 1）節(jié)點施工不方便；）節(jié)點施工不方便； （2 2）節(jié)點構(gòu)造方式不同，節(jié)點內(nèi)的應力狀態(tài)更

19、加）節(jié)點構(gòu)造方式不同，節(jié)點內(nèi)的應力狀態(tài)更加復雜，同時，對節(jié)點受力研究不夠，故規(guī)范公式均復雜，同時，對節(jié)點受力研究不夠，故規(guī)范公式均不適用；不適用； （3 3）板件的局部穩(wěn)定難以滿足）板件的局部穩(wěn)定難以滿足8888規(guī)范的規(guī)定。規(guī)范的規(guī)定。 軸心受壓構(gòu)件和彎矩使自由邊受拉的壓彎構(gòu)件，軸心受壓構(gòu)件和彎矩使自由邊受拉的壓彎構(gòu)件， 對熱軋剖分對熱軋剖分T型鋼的局部穩(wěn)定：型鋼的局部穩(wěn)定： 原原88規(guī)范規(guī)定的寬厚比限值：規(guī)范規(guī)定的寬厚比限值： 新規(guī)范規(guī)定的寬厚比限值：新規(guī)范規(guī)定的寬厚比限值： 計算模型為考慮翼緣與腹板完全嵌固，取屈曲計算模型為考慮翼緣與腹板完全嵌固，取屈曲系數(shù)為系數(shù)為1.28，不近合理，需試

20、驗驗證。，不近合理，需試驗驗證。yf/235)1 . 010(yf/235)2 . 015( 桁架節(jié)點鉸接是一種近似，條件是桿件較細長，桁架節(jié)點鉸接是一種近似，條件是桿件較細長，以以H型鋼作型鋼作弦桿或腹桿的弦桿或腹桿的重型桁架，設計時應注意重型桁架，設計時應注意節(jié)點的次應力，或按剛接節(jié)點設計，對重要的節(jié)點節(jié)點的次應力，或按剛接節(jié)點設計，對重要的節(jié)點還應進行有限元分析。還應進行有限元分析。 鋼管桁架節(jié)點受力復雜，原鋼管桁架節(jié)點受力復雜，原8888規(guī)范只有直接焊規(guī)范只有直接焊接的平面桁架式圓管結(jié)構(gòu)的條文。近幾年同濟大學接的平面桁架式圓管結(jié)構(gòu)的條文。近幾年同濟大學對圓鋼管空間桁架節(jié)點作了一些試驗和

21、分析；哈建對圓鋼管空間桁架節(jié)點作了一些試驗和分析；哈建大對直接焊接的方管桁架結(jié)構(gòu)（主管為方管，支管大對直接焊接的方管桁架結(jié)構(gòu)（主管為方管，支管為方管或圓管）的節(jié)點作了一些試驗和分析，為方管或圓管）的節(jié)點作了一些試驗和分析，鋼鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范結(jié)構(gòu)設計規(guī)范修訂時，其成果已部分納入。修訂時，其成果已部分納入。直接焊接的平面圓鋼管節(jié)點直接焊接的平面圓鋼管節(jié)點a) X型節(jié)點；型節(jié)點；b) T型或型或Y型節(jié)點；型節(jié)點； c）K型節(jié)點型節(jié)點直接焊接的空間圓鋼管節(jié)點直接焊接的空間圓鋼管節(jié)點e ) TT型節(jié)點；型節(jié)點；f ) KK型節(jié)點型節(jié)點 XX型管節(jié)點的數(shù)據(jù)量較少，計算結(jié)果與試驗型管節(jié)點的數(shù)據(jù)量較少，計算結(jié)果

22、與試驗結(jié)果吻合情況也不甚理想，而這種節(jié)點類型目前結(jié)果吻合情況也不甚理想，而這種節(jié)點類型目前在實際應用中較少用到，故在規(guī)范內(nèi)未予列入。在實際應用中較少用到，故在規(guī)范內(nèi)未予列入。直接焊接的矩形管（含方管）平面管節(jié)點直接焊接的矩形管（含方管）平面管節(jié)點 a) T、Y型節(jié)點；型節(jié)點；b) X型節(jié)點；型節(jié)點；c) K、N型節(jié)點，有間隙；型節(jié)點，有間隙；d） K、N型節(jié)點，搭接。型節(jié)點，搭接。管結(jié)構(gòu)的適用范圍：管結(jié)構(gòu)的適用范圍：（1 1）不直接承受動力荷載。對于承受交變荷載的）不直接承受動力荷載。對于承受交變荷載的直接焊接鋼管節(jié)點，其疲勞問題遠較其它型鋼桿件直接焊接鋼管節(jié)點，其疲勞問題遠較其它型鋼桿件節(jié)點

23、受力情況復雜。節(jié)點受力情況復雜。（2 2）為防止鋼管發(fā)生局部屈曲，限制鋼管的徑厚）為防止鋼管發(fā)生局部屈曲，限制鋼管的徑厚比或?qū)捄癖缺然驅(qū)捄癖?； （或（或 ） （3 3）管結(jié)構(gòu)采用的管材不應采用屈服強度）管結(jié)構(gòu)采用的管材不應采用屈服強度fy超過超過345N/mm2以及屈強比以及屈強比fy/fu0.8的鋼材，且鋼管壁厚的鋼材，且鋼管壁厚不宜大于不宜大于25mm。因為目前國內(nèi)外對鋼管節(jié)點的試。因為目前國內(nèi)外對鋼管節(jié)點的試驗研究工作僅限于此范圍。驗研究工作僅限于此范圍。yftd235100tbthyf23540管結(jié)構(gòu)節(jié)點的失效模式管結(jié)構(gòu)節(jié)點的失效模式 鋼管結(jié)構(gòu)構(gòu)件的管壁一般很薄，而管徑較大，鋼管結(jié)構(gòu)

24、構(gòu)件的管壁一般很薄，而管徑較大，在節(jié)點處直接焊接的鋼管節(jié)點實際上是由幾個圓筒殼在節(jié)點處直接焊接的鋼管節(jié)點實際上是由幾個圓筒殼交匯在一起的一個空間薄殼結(jié)構(gòu)。理論上采用有限元交匯在一起的一個空間薄殼結(jié)構(gòu)。理論上采用有限元方法或彈性薄殼理論進行分析是可行的，全過程分析方法或彈性薄殼理論進行分析是可行的，全過程分析需考慮局部材料進入塑性造成的材料非線形和節(jié)點處需考慮局部材料進入塑性造成的材料非線形和節(jié)點處主管局部變形造成的幾何非線形。但目前主要依賴試主管局部變形造成的幾何非線形。但目前主要依賴試驗。圓形和矩形的管節(jié)點有驗。圓形和矩形的管節(jié)點有7種破壞模式：種破壞模式：（1 1）主管壁因沖切或剪切而破壞

25、；）主管壁因沖切或剪切而破壞；（2 2）主管壁因受拉屈服或受壓局部失穩(wěn)而破壞；）主管壁因受拉屈服或受壓局部失穩(wěn)而破壞； （3 3）與支管相連的）與支管相連的主管壁因形成塑性鉸線主管壁因形成塑性鉸線而失效；而失效； （4 4）支管與主管間）支管與主管間連接焊縫的破壞；連接焊縫的破壞； （5 5）受壓支管管壁）受壓支管管壁的局部屈曲；的局部屈曲； （6 6）受拉支管側(cè)主）受拉支管側(cè)主管壁的局部屈曲；管壁的局部屈曲；（7 7）有間隙的）有間隙的K、N形節(jié)點中，主管在間隙處被剪形節(jié)點中，主管在間隙處被剪壞或喪失軸向承載力而破壞。壞或喪失軸向承載力而破壞。 以上幾種失效模式，有時會同時發(fā)生。規(guī)范針對以上

26、幾種失效模式，有時會同時發(fā)生。規(guī)范針對不同破壞模式給出了節(jié)點承載力的計算公式及構(gòu)造不同破壞模式給出了節(jié)點承載力的計算公式及構(gòu)造要求，這些公式只有少數(shù)是理論推出的，大部分是要求，這些公式只有少數(shù)是理論推出的，大部分是經(jīng)驗公式。經(jīng)驗公式。例如：例如： （1 1）當由支管與主管間連接焊縫的破壞控制時，）當由支管與主管間連接焊縫的破壞控制時，可視支管與主管的連接焊縫為全周角焊縫按正面角可視支管與主管的連接焊縫為全周角焊縫按正面角焊縫公式進行計算，但取焊縫公式進行計算，但取 f1 1。角焊縫的計算厚度。角焊縫的計算厚度沿支管周長是變化的，當支管軸心受力時，平均計沿支管周長是變化的，當支管軸心受力時，平均

27、計算厚度可取算厚度可取0.7hf。 焊縫的長度實際上是支管與主管相交線長度，焊縫的長度實際上是支管與主管相交線長度，主、支管均為圓管的節(jié)點焊縫傳力較為均勻，焊縫主、支管均為圓管的節(jié)點焊縫傳力較為均勻，焊縫的計算長度取為相交線長度，該相交線是一條空間的計算長度取為相交線長度，該相交線是一條空間曲線。規(guī)范取為：曲線。規(guī)范取為： 當當di/d0.65時：時： lw(3.25di0.025d)(0.466) 當當di/d0.65時：時： lw(3.81di0.389d)(0.466) 式中式中 d、di分別為主管和支管外徑；分別為主管和支管外徑； i支管軸線與主管軸線的夾角。支管軸線與主管軸線的夾角。

28、（2）當由主管壁塑性鉸線的失效模式控制時，對）當由主管壁塑性鉸線的失效模式控制時，對X形節(jié)點，受壓支管在管節(jié)點處的承載力設計值按下形節(jié)點，受壓支管在管節(jié)點處的承載力設計值按下式計算：式計算：式中式中 n參數(shù)；參數(shù)； n1-0.3 -0.3( )2；當節(jié)點兩；當節(jié)點兩 側(cè)或一側(cè)主管受拉時，側(cè)或一側(cè)主管受拉時， n1。 t主管壁厚；主管壁厚； 支管軸線與主管軸線之夾角；支管軸線與主管軸線之夾角； f主管鋼材抗拉、抗壓和抗彎強度設計值；主管鋼材抗拉、抗壓和抗彎強度設計值； fy主管鋼材的屈服強度；主管鋼材的屈服強度； 節(jié)點兩側(cè)主管較小軸心壓應力的絕對值。節(jié)點兩側(cè)主管較小軸心壓應力的絕對值。 ftNnpjcX2sin)81. 01 (45. 5yfyf 與梁式結(jié)構(gòu)體系相比，框架式體系比較經(jīng)濟，與梁式結(jié)構(gòu)體系相比，框架式體系比較經(jīng)濟，且橫梁高度可以取得比梁式結(jié)構(gòu)的高度小，剛度且橫梁高度可以取得比梁式結(jié)構(gòu)的高度小，剛度也較大，常用于工業(yè)建筑。也較大，常用于工業(yè)建筑。 框架柱柱腳可以作成鉸接，也可以作成剛接。框架柱柱腳