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技术支持中心验证示例防火设计:焊接搭接节点
防火设计:焊接搭接节点
SteelConnection designVerificationsFire resistanceWelds

防火设计:焊接搭接节点

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

搭接节点角焊缝在火灾工况下的基于组件的有限元模型(CBFEM(基于组件的有限元模型))与组件法(CM)进行了验证。

描述

三块板以两种构型连接,即横向焊缝和纵向焊缝。钢材等级、焊缝长度和焊喉厚度是本研究的变量参数。节点承受法向力作用。

模型在 IDEA StatiCa Connection 软件中创建。

图 1:横向焊缝焊接搭接节点几何形状

分析模型

火灾工况下角焊缝单位长度设计承载力应按下式确定:

Fw,t,Rd=Fw,Rdkw,θγM2γM,fiF_{w,t,Rd}=F_{w,Rd}k_{w,\theta}\frac{\gamma_{M2}}{\gamma_{M,fi}}Fw,t,Rd​=Fw,Rd​kw,θ​γM,fi​γM2​​

其中 kw,θk_{w,\theta}kw,θ​ 根据 EN 1993-1-2 表 D.1 按相应焊缝温度取值;Fw,RdF_{w,Rd}Fw,Rd​ 按 EN 1993-1-8 第 4.5.3 条确定。

验证

表 1:横向角焊缝

图 2:横向焊缝温度参数化研究

图 3:横向焊缝钢材等级参数化研究

图 4:横向焊缝长度及焊喉厚度参数化研究

横向角焊缝的承载力在大多数情况下,CBFEM(基于组件的有限元模型)结果略高于分析模型(平均高 3%)。例外情况为温度 350 °C。在该温度下,焊缝承载力受火灾影响较小,分项系数 γM,fi=1.0\gamma_{M,fi}=1.0γM,fi​=1.0 与 γM2=1.25\gamma_{M2}=1.25γM2​=1.25 之间的差异超过了火灾引起的承载力降低。IDEA StatiCa 不允许火灾工况下螺栓或焊缝承载力高于常温承载力,取以下两者的最小值:

  • 承载力乘以温度折减系数 kθk_{\theta}kθ​,再除以火灾设计工况分项系数 γM,fi\gamma_{M,fi}γM,fi​
  • 承载力除以螺栓和焊缝分项系数 γM2\gamma_{M2}γM2​

表 2:纵向角焊缝

图 5:纵向焊缝温度参数化研究

图 6:纵向焊缝钢材等级参数化研究

图 7:纵向焊缝长度及焊喉厚度参数化研究

纵向角焊缝的承载力在大多数情况下,CBFEM(基于组件的有限元模型)结果略低于分析模型(平均低 4%)。例外情况与横向焊缝相同,即温度为 350 °C 时。

基准算例

输入参数

板 2-3:自定义 I 形截面

  • 厚度 t2-3 = 12 mm
  • 宽度 b2-3 = 40 mm
  • 钢材 S355

板 1

  • 厚度 t1 = 12 mm
  • 宽度 b1 = 50 mm
  • 钢材 S355
  • 模型类型 N-Vy-Vz

焊缝,横向角焊缝

  • 焊喉厚度 ab = 3 mm
  • 焊缝长度 Lb = 40 mm

温度:两个构件

  • θ=550 ∘C\theta=550\,^\circ Cθ=550∘C

输出结果

  • 受拉设计承载力 FRd = 48 kN

图 8:焊接搭接节点基准算例 

在查看器中打开下载

如需了解其他验证研究,请访问我们的 支持中心 - 验证。

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