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技术支持中心验证示例矩形空心截面(HSS)支管/贯通板节点(AISC)
矩形空心截面(HSS)支管/贯通板节点(AISC)
SteelConnection designVerificationsConnectionAISC (USA)

矩形空心截面(HSS)支管/贯通板节点(AISC)

本文也提供以下语言版本
ENCZDEESFRITPTNLHUROKRPLTHTRVIZH
AI从英语翻译

将板插入空心截面柱中。将CBFEM(基于组件的有限元模型)承载力与AISC 360第K章的计算方法进行比较。

该示例取自AISC设计指南24——算例7.1:

焊接HSS节点承受由斜撑构件产生的板轴向拉力。柱承受轴向压力恒载和活载,分别为PD = 20.0 kips和PL = 60.0 kips。确定该节点作为支管板节点是否满足要求,或是否需要采用贯通板节点。注意,该节点在板力垂直于柱的分量作用下进行校核,因为该分量起主导作用。

设计指南中的结果

柱采用ASTM A500 Gr. B钢材,板采用A36钢材。

HSS弦管壁塑化极限状态的可用承载力为:

  • 23.1 kips < 40 kips(LRFD)
  • 12.5 kips < 25 kips(ASD)

将该节点作为支管板节点处理不满足要求。

假定为贯通板节点时的弦管壁塑化:

  • 46.2 kips > 40 kips(LRFD)
  • 30.4 kips > 25 kips(ASD)

该节点满足要求。

板受拉屈服极限状态的名义承载力:

  • 64.8 kips > 40 kips(LRFD)
  • 43.1 kips > 25 kips(ASD)

IDEA StatiCa Connection

IDEA StatiCa采用几何和材料双重非线性分析对空心截面节点进行校核。承载力由四个准则确定:

  • 任一组件(焊缝、螺栓等)规范校核达到承载力
  • 板件塑性应变达到5%限值
  • 收敛终止(即屈曲破坏)
  • 截面变形达到3%限值 

有关空心截面节点分析的更多信息,请参见空心截面构件节点。 

采用平衡荷载以允许对柱施加压力。

结果如下:

通过对节点进行超载并在规范设置中选择"在极限应变处停止"功能,可确定承载力。ASD对应值为27.35 kips,LRFD对应值为39.65 kips。截面变形为2.3%,接近限值。该节点因空心截面塑性极限应变达到5%而破坏。

对比

IDEA StatiCa Connection的结果略偏保守。主要原因之一是IDEA Connection中对所有板件采用的安全(抗力)系数Ω=1.67\Omega=1.67Ω=1.67和ϕ=0.9\phi=0.9ϕ=0.9。在同一模型中无法使用不同的安全(抗力)系数。 

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