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钢管结构、构造要求、杆件和节点承载力

[ 关键词:钢管结构 发表日期:2015-09-22 11:10:17 ]

1 一般规定

(1)本章规定适用于不直接承受动力荷载,在节点处直接焊接的钢管(圆管、方管或矩形管)桁架结构。
(2)圆钢管的外径与壁厚之比不应超过 100(235/fy);方管或矩形管的最大边缘尺寸与壁厚之比不应超过 40 235/fy 。
(3)热加工管材和冷成型管材不应采用屈服强度 fy 超过 345N/mm2 以及屈强比 fy/fu>0.8 的钢材,且管壁厚不宜大于 25mm。
(4)在满足下列情况下,分析桁架杆件内力时可将节点视为铰接:

  <1> 符合各类节点相应的几何参数的适用范围;
  <2> 在桁架平面内杆件的节点长度或杆件长度与截面高度(或直径)之比不小于 12(主管)和 24(支管)时。

(5)若支管与主管连接节点偏心不超过式(10.1.5)限制时,在计算节点或受拉主管承载力时,可忽略因偏心引起的弯矩的影响,但受压主管必须考虑此偏心弯矩 M = ?N × e( ?N 为节点两侧主管轴力之差值)的影响。

2 构造要求

(1)钢管节点的构造应符合下列要求:

  <1> 主管的外部尺寸不应小于支管的外部尺寸,主管的壁厚不应小于支管壁厚,在支管与主管连接处不得将支管插入主管内;
  <2> 主管与支管或两支管轴线之间夹角不宜小于 30°;
  <3> 支管与主管的连接节点处,除搭接型节点外,应尽可能避免偏心;
  <4> 支管与主管的连接焊缝,应沿全周连续焊接并平滑过渡;
  <5> 支管端部宜使用自动切管机切割,支管壁厚小于 6mm 时可不切坡口。

(2)在有间隙的 K 形或 N 形节点中(图 10.1.5a、b),支管间隙 a 应不小于两支管壁厚之和。

(3)在搭接的 K 形或 N 形节点中(10.1.5c、d),其搭接率 QV = q/p×100% 应满足 25%≤QV ≤100%,且应确保在搭接部分的支管之间的连接焊缝可能地传递内力。

(4)在搭接节点中,当支管厚度不同时,薄壁管应搭在厚壁管上;当支管钢材强度等级不同时,低强度管应搭在高强度管上。

(5)支管与主管之间的连接可沿全周用角焊缝或部分采用对接焊缝、部分采用角焊缝。支管管壁与主管管壁之间的夹角大于或等于 120°的区域宜用对接焊缝或带坡口的角焊缝。角焊缝的焊角尺寸 hf 不宜大于支管壁厚的 2 倍。

(6)钢管构件在承受较大横向荷载的部位应采取适当的加强措施,防止产生过大的局部变形。构件的主要受力部位应避免开孔,如必须开孔时,应采取适当的补强措施。

3 杆件和节点承载力

(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。

(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: ? 0.534 ? lw = (3.25di ? 0.025d )? ? sinθ + 0.466 ? ? ? ? i 当 d i / d >0.65 时:(10.3.2-1) ? 0.534 ? lw = (3.81d i ? 0.389d )? ? sinθ + 0.466 ? ? i ? ?

  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 θ i ≥60°时: lw = 当 θ i ≤50°时: 2hi + bi sinθi (10.3.2-3) lw = 2hi + 2bi sinθi (10.3.2-4) 当 50°< θ i <60°时, lw 按插值法确定。 对于 T、Y 和 X 形节点(见图 10.3.4) : lw = 式中 2hi sinθ i (10.3.2-5) hi、bi ––––––分别为支管的截面高度和宽度。 当支管为圆管、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。

(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;d i / ti ≤60;d/t ≤100, θ≥30°,60°≤ φ ≤120°( β为支管外径与主管外径之比;d i、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)。

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