钢结构节点组件校核（GB）

板件上计算得到的等效应力（HMH，冯·米塞斯）和塑性应变。当双线性材料图中的设计屈服强度 f（GB 50017，表 4.4.1–4.4.3）达到时，将对等效塑性应变进行校核。极限值 5 % 参照欧洲规范（EN 1993-1-5 附录 C，第 C8 条，注 1）建议采用。该值可在规范设置中修改，但验证研究均基于此推荐值进行。

板单元被划分为五层，并在每层中分别研究弹性/塑性行为。程序显示所有层中的最不利结果。

应力可能略高于设计屈服强度。原因在于应力-应变图中塑性段存在轻微斜率，该斜率在分析中用于提高计算的稳定性。

螺栓

螺栓按 GB 50017 第 11.4 条进行校核。每个螺栓的拉力和剪力由有限单元法分析确定。撬力由有限单元法分析确定并予以考虑。每个剪切面单独校核。承压板按附近剪切面剪力之和进行校核。

螺栓的设计抗拉强度和抗剪强度；f_ub[MPa] – 螺栓极限强度；由表 4.4.6 确定

受拉螺栓

受拉力作用的螺栓按第 11.4.1.2 条设计，应满足：

$$N_t \le N_t^b = A_s \cdot f_t^b$$

其中：

• N_t – 螺栓拉力
• N_t^b – 设计抗拉承载力
• $A_s = \frac{\pi d_e^2}{4}$ – 螺栓有效截面面积
• d_e – 螺栓螺纹段有效直径
• f_t^b – 螺栓设计抗拉强度

受剪螺栓

受剪力作用的螺栓按第 11.4.1.1 条设计，应满足：

$$N_v \le N_v^b = A_g \cdot f_v^b$$

其中：

• N_v – 所验算剪切面内螺栓的剪力
• $A_g = \frac{\pi d^2}{4}$ – 螺栓毛截面面积
• d – 螺栓公称直径
• f_v^b – 螺栓设计抗剪强度

每个剪切面单独校核，即剪切面数 n_v = 1。

拉剪复合受力螺栓

同时承受剪力和拉力的螺栓按第 11.4.1.3 条设计，应满足：

$$\sqrt{\left ( \frac{N_v}{N_v^b} \right ) ^2 + \left ( \frac{N_t}{N_t^b} \right ) ^2} \le 1.0$$

其中：

• N_v – 所验算剪切面内螺栓的剪力
• N_t – 螺栓拉力
• N_v^b – 螺栓设计抗剪承载力
• N_t^b – 螺栓设计抗拉承载力

承压螺栓

因受剪螺栓而承受承压力的板件按第 11.4.1.1 条设计，应满足：

$$N_v \le N_c^b = d\cdot t \cdot f_c^b$$

其中：

• N_v – 作用于板件的剪力；附近剪切面剪力的矢量和
• d – 螺栓公称直径
• t – 板件厚度
• f_c^b – 板件设计承压强度

板件设计承压强度；f_u – 板件极限强度；由表 4.4.6 确定

预应力螺栓

摩擦型高强度螺栓按第 11.4.2 条设计。

受拉预应力螺栓

预应力螺栓的抗拉承载力按下式确定：

$$N_t \le N_t^b = 0.8 \cdot P$$

其中：

• N_t – 螺栓拉力
• N_t^b – 设计抗拉承载力
• P – 高强度螺栓预拉力 – 表 11.4.2-2

表 11.4.2-2 – 高强度螺栓预拉力 P [kN]

不在表 11.4.2-2 中的预应力螺栓受拉时，按第 11.4.1.2 条设计，应满足：

$$N_t \le N_t^b = A_s \cdot f_t^b$$

其中：

• N_t – 螺栓拉力
• N_t^b – 设计抗拉承载力
• $A_s = \frac{\pi d_e^2}{4}$ – 螺栓有效截面面积
• d_e – 螺栓螺纹段有效直径
• f_t^b – 螺栓设计抗拉强度

受剪预应力螺栓

预应力螺栓的设计抗剪承载力按第 11.4.2.1 条确定：

$$N_v \le N_v^b = 0.9 k \mu P$$

其中：

• N_v – 所验算剪切面内的剪力
• N_v^b – 螺栓设计抗剪承载力
• k – 螺栓孔系数；标准孔取 k = 1，超大孔取 k = 0.85，槽孔取 k = 0.6
• μ – 摩擦面抗滑移系数，取自表 11.4.2-1；可在规范设置中编辑
• P = N_t^b / 0.8 – 不在表 11.4.2-2 中的高强度螺栓预拉力

每个剪切面单独校核，即剪切面数 n_f = 1。

拉剪复合受力预应力螺栓

同时承受剪力和拉力的螺栓按第 11.4.2.3 条设计，应满足：

$$\frac{N_v}{N_v^b} + \frac{N_t}{N_t^b} \le 1.0$$

其中：

• N_v – 所验算剪切面内的剪力
• N_t – 螺栓拉力
• N_v^b – 螺栓设计抗剪承载力
• N_t^b – 螺栓设计抗拉承载力

角焊缝根据 GB 50017 第 11 章进行校核。对接焊缝的强度假定与母材相同，不单独校核。

对接焊缝

假定为全熔透对接焊缝，其承载力视为与母材相同——第 11.2.1 条。

角焊缝

角焊缝的设计承载力根据第 11.2.2.2 条进行校核：

$$\sigma_w = \sqrt{ \left ( \frac{\sigma_f}{\beta_f} \right ) ^2 + \tau_f^2} \le f_f^w$$

其中：

• σ_f – 焊缝有效面积上垂直于焊缝长度方向的应力
• β_f – 角焊缝强度设计值的增大系数；静力荷载且熔合面夹角 α = 90° 时，β_f = 1.22；其他情况 β_f = 1.0
• τ_f – 焊缝有效面积上平行于焊缝长度方向的剪应力
• f_f^w – 角焊缝强度设计值

焊接电极的角焊缝强度设计值 f_f^w；取自表 4.4.5

默认电极选取规则：连接板中最弱板件 f_u < 470 MPa 时选用 E43，470 MPa ≤ f_u < 520 MPa 时选用 E50，520 MPa ≤ f_u 时选用 E55。

焊缝图示中的应力按以下公式计算：

$$\sigma = \sqrt{ \frac{1}{\beta_f^2}(\sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2) + \tau_{\parallel}^2 }$$

螺栓

螺栓的最小允许距离按表 11.5.2 进行校核。

螺栓最小允许距离；d₀ – 螺栓孔直径

焊缝

最小焊脚尺寸 h_f 按表 11.3.5 进行校核。焊脚尺寸由焊缝有效厚度确定：$h_f = \sqrt{2} \cdot h_e$。

最小焊脚尺寸 h_f

底板下方的混凝土采用具有均匀刚度的Winkler地基模型进行模拟，以提供接触应力。承压区的平均应力用于压力校核。

混凝土承压

用户可在钢筋混凝土垫块局部承压承载力校核（GB 50010，公式 6.6.1-1）和素混凝土垫块（GB 50010，公式 D.5.1-1）之间进行选择。

钢筋混凝土垫块

$$F_l \le F_c = 1.35 \beta_c \beta_l f_c A_{ln}$$

素混凝土垫块

$$F_l \le F_c = \omega \beta_l f_{cc} A_l$$

其中：

• F_l – 压力
• F_c – 抗压承载力
• β_c – 混凝土强度影响系数；混凝土强度等级不超过C50时，β_c = 1；混凝土强度等级为C80时，β_c = 0.8；C50至C80之间采用线性插值
• $\beta_l = \sqrt{\frac{A_b}{A_l}}$ – 局部承压强度提高系数
• A_b – 与A_l同心的混凝土支承面积
• A_l – 底板与混凝土表面接触的面积
• A_ln – 扣除底板锚栓孔后的A_l面积
• f_c – 混凝土轴心抗压强度设计值；GB50010，表 4.1.4-1
• f_cc = 0.85 f_c – 素混凝土轴心抗压强度设计值；GB50010，表 4.1.4-1
• ω – 压力荷载分布系数；荷载分布不均匀时ω = 0.75，荷载分布均匀时ω = 1.0

剪力传递

底板处的剪力作用假定通过以下方式从柱传递至混凝土基础：

1. 底板与混凝土/灌浆料之间的摩擦力
2. 抗剪键
3. 锚栓

锚栓

锚栓中的拉力包含撬力，由有限单元法分析确定。

软件中不对锚栓进行校核。

节点按刚度分类为：

• 刚性 – 构件间原始角度变化可忽略不计的节点，
• 半刚性 – 假定具有提供可靠且已知弯曲约束程度能力的节点，
• 铰接 – 不产生弯矩的节点。

GB 50017 中节点类别之间没有明确的界限，因此节点按 EN 1993-1-8 – 第 5.2.2 条进行分类。

• 刚性 – $\frac{S_{j,ini} L_b}{E I_b} \ge k_b$
• 半刚性 – $0.5 < \frac{S_{j,ini} L_b}{E I_b} < k_b$
• 铰接 – $\frac{S_{j,ini} L_b}{E I_b} \le 0.5$

其中：

• S_j,ini – 节点初始刚度；节点刚度在 M_j,Rd 的 2/3 以内假定为线性
• L_b – 被分析构件的理论长度；在构件属性中设置
• E – 弹性模量
• I_b – 被分析构件的惯性矩
• k_b = 8，适用于支撑体系将水平位移减少至少 80% 的框架；k_b = 25，适用于其他框架，前提是每层 K_b/K_c ≥ 0.1。除非用户在规范设置中设定"有支撑体系"，否则使用 k_b = 25。
• M_j,Rd – 节点设计弯矩承载力
• K_b = I_b / L_b
• K_c = I_c / L_c

能力设计是抗震校核的一部分，用于确保节点具有足够的变形能力。

节点必须能够安全传递在耗能构件中形成塑性铰所需的力。耗能构件由用户选定，同时需指定取自 GB 50017-2017 表 17.2.9 的节点连接系数 η_j。连接系数 η_j 由超强系数 γ_ov 和应变硬化系数 γ_sh 组成；η_j = γ_ovγ_sh。应变硬化系数 γ_sh 由用户定义，对于抗弯框架中的梁，建议取 γ_sh = 1.1，对于其他耗能构件，建议取 γ_sh = 1.0。建议选取偏安全的 η_j 值；例如，对于抗弯框架中钢材等级为 Q345 的耗能梁，在焊缝和螺栓校核中均取 η_j = 1.35。

表 17.2.9 中的连接系数 η_j

耗能构件的材料图