Idea Statica
  • 钢结构
  • 混凝土
  • BIM与工作流程
  • 支持与学习
  • 定价
  • 公司
  • 钢结构概述
  • 节点设计
  • 构件设计
  • 参数化设计
  • 钢结构案例研究
  • 混凝土概述
  • 墙体与 D 区
  • 锚固设计
  • 混凝土案例研究
  • BIM 概述
  • 兼容与协作软件
  • Checkbot
  • Viewer
  • API
  • 技术支持中心
  • E-learning & 认证
  • 博客
  • 下载与许可
  • 方案
  • 免费社区工具
  • 企业客户
  • 学生与教育工作者
  • 您能节省多少?
  • 关于我们
  • 联系我们
  • 研究与开发
  • 授权经销商
  • 走进我们的客户
  • 钢结构
    钢结构概述节点设计构件设计参数化设计钢结构案例研究
  • 混凝土
    混凝土概述墙体与 D 区锚固设计混凝土案例研究
  • BIM与工作流程
    BIM 概述兼容与协作软件CheckbotViewerAPI
  • 支持与学习
    技术支持中心E-learning & 认证博客下载与许可
  • 定价
    方案免费社区工具企业客户学生与教育工作者您能节省多少?
  • 公司
    关于我们联系我们研究与开发授权经销商走进我们的客户
14天试用
14天试用
  • 钢结构
  • 混凝土
  • BIM与工作流程
  • 支持与学习
  • 定价
  • 公司

订阅我们的新闻通讯

公司

  • 关于我们
  • 合作伙伴关系
  • 职业机会
  • 面向结构工程师的专利技术

资源

  • 客户项目
  • Case studies(案例研究)
  • IDEA StatiCa 节点库
  • 验证手册

法律

  • IDEA StatiCa 最终用户许可协议
  • 全球隐私政策
  • 服务条款 – IDEA StatiCa Viewer
  • 许可授权

帮助

  • 联系我们
  • 报价申请
  • 经销商
  • 下载
FacebookInstagramLinkedInYouTube

© IDEA StatiCa 2009-2026

受到全球工程师、制造商和顾问的信赖与使用。

技术支持中心验证示例加腋节点 – 能力设计
SteelVerificationsConnectionCBFEMCapacity design

加腋节点 – 能力设计

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

梁 IPE 450 与柱 HEB 340

节点类型:单侧加腋节点

单位制: 公制

设计依据: EN 1993-1-8 和 EN 1998-1

验算内容:板件、螺栓

钢材: S355 级

螺栓:M30 10.9 级

本算例取自 R. Landolfo 等人所著《地震区建筑钢结构设计》,ECCS 欧洲规范设计手册,Wiley,2017 年。

几何尺寸

梁 IPE 450 通过加腋端板节点与柱 HEB 340 相连。加腋与腹板成 35° 角,腹板厚度为 9.4 mm,翼缘厚度为 18 mm。加腋高度为 178 mm,长度为 250 mm。柱采用厚度为 15 mm 的连续板加劲,并在两侧各设置厚度为 10 mm 的腹板补强板。补强板高度与端板高度相同。端板厚度为 35 mm。

施加荷载

节点承受梁中塑性铰形成时的可能弯矩 MEd = γsh ⋅ fy,ov ⋅ Wpl 及相应剪力 VEd = 2 ⋅ MEd / Lh,其中:

  • γsh = 1.2 – 应变硬化系数
  • fy,ov = γov ⋅ fyk = 1.25 ⋅ 355 = 443.75 MPa – 梁的可能屈服强度
  • γov = 1.25 – 超强系数
  • fyk = 355 MPa – 屈服强度标准值
  • Lh = 6 150 mm – 梁上塑性铰之间的距离

荷载作用位置设置在梁中预期塑性铰的位置。

手算验算

节点各组件承受柱面处的弯矩,即 Mj,Ed = 981.5 kNm。

加腋截面的塑性抗弯承载力:955.6 kNm – 不满足

柱腹板受剪区: 承受剪力 Vwp,Ed = 1581.2 kN,组件抗力 Vwp,Rd = 1631.5 kN – 满足

端板 T 形件(负弯矩,仅考虑最远的 3 排螺栓):MT,Rd = 1018.8 kNm – 满足

端板 T 形件(正弯矩,仅考虑最远的 3 排螺栓):MT,Rd = 1080.6 kNm – 满足

柱翼缘 T 形件(负弯矩,仅考虑最远的 3 排螺栓):MT,Rd = 876.1 kNm – 不满足

柱翼缘 T 形件(正弯矩,仅考虑最远的 3 排螺栓):MT,Rd = 929.2 kNm – 不满足

节点负弯矩抗弯承载力为 Mj,Rd = 876.1 kNm,正弯矩抗弯承载力为 Mj,Rd = 929.2 kNm。

不考虑超强系数和应变硬化系数时,柱面处弯矩:MEd = 654.3 kNm,相应剪力 VEd = 196.5 kNm。在此荷载下,所有组件验算均满足要求。

宏观组件可分类为:

  • 柱腹板受剪区 – 强
  • 节点 – 均衡

IDEA StatiCa 计算结果

所有组件及非耗能板件的应变验算均满足要求,因此宏观组件可分类为:

  • 柱腹板受剪区:强
  • 节点:强

为确定 IDEA Connection 中的最大承载力,通过迭代方式逐步增大应变硬化系数及施加荷载,直至验算不满足为止。该节点在柱面处的承载力为 1 016 kNm,相应剪力为 305 kN。

对比分析

按组件法(EN 1993-1-8)手算确定的节点抗弯承载力为 Mj,Rd = 876.1 kNm,计算假定转动轴位于加腋高度中点,且仅考虑最远的三排螺栓对抗弯承载力的贡献。因此,该节点为均衡型。

IDEA Connection 采用 CBFEM(基于组件的有限元模型)方法,确定柱面处的抗弯承载力为 Mj,Rd = 1 016 kNm。与手算结果相比,差异为 15 %。按 CBFEM(基于组件的有限元模型)方法,该节点为强型。

焊缝

焊缝未进行验算,因为焊缝的构造要求按 Equaljoints(R. Landolfo 等人,《欧洲预认证钢结构节点——EQUALJOINTS》,最终报告,2016 年)规定执行。在 IDEA 项目中,所有焊缝均设置为对接焊缝。

在查看器中打开下载

梁 IPE 360 与柱 HEB 280

节点类型:单侧加腋节点

单位制: 公制

设计依据: EN 1993-1-8 和 EN 1998-1

验算内容:板件、螺栓

钢材: S355 级

螺栓:M27 10.9 级

本算例取自 EQUALJOINTS 算例第 264 号:https://itunes.apple.com/us/app/equal-joints/id1406825195?mt=8

几何尺寸

梁 IPE 360 通过加腋端板节点与柱 HEB 280 相连。加腋与腹板成 45° 角,腹板厚度为 8 mm,翼缘厚度为 12.7 mm。加腋高度和长度均为 200 mm。柱采用厚度为 12 mm 的连续板加劲,并在两侧各设置厚度为 10 mm 的腹板补强板。补强板高度与端板高度相同。端板厚度为 25 mm。

施加荷载

节点承受梁中塑性铰形成时的可能弯矩 MEd = γsh ⋅ fy,ov ⋅ Wpl 及相应剪力 VEd = 2 ⋅ MEd / Lh,其中:

  • γsh = 1.2 – 应变硬化系数
  • fy,ov = γov ⋅ fyk = 1.25 ⋅ 355 = 443.75 MPa – 梁的可能屈服强度
  • γov = 1.25 – 超强系数
  • fyk = 355 MPa – 屈服强度标准值
  • Lh = 7 320 mm – 梁上塑性铰之间的距离

荷载作用位置设置在梁中预期塑性铰的位置。

手算验算

节点各组件承受柱面处的弯矩,即 Mj,Ed = 572.8 kNm。

加腋截面的塑性抗弯承载力:582.3 kNm – 满足

柱腹板受剪区: 承受剪力 Vwp,Ed = 1 034.6 kN,组件抗力 Vwp,Rd = 1 202.8 kN – 满足

端板 T 形件(负弯矩,仅考虑最远的 3 排螺栓):MT,Rd = 573.0 kNm – 满足

端板 T 形件(正弯矩,仅考虑最远的 3 排螺栓):MT,Rd = 697.5 kNm – 满足

柱翼缘 T 形件(负弯矩,仅考虑最远的 3 排螺栓):MT,Rd = 545.4 kNm – 不满足

柱翼缘 T 形件(正弯矩,仅考虑最远的 3 排螺栓):MT,Rd = 579.5 kNm – 不满足

节点负弯矩抗弯承载力为 Mj,Rd = 545.4 kNm,正弯矩抗弯承载力为 Mj,Rd = 579.5 kNm。

不考虑超强系数和应变硬化系数时,柱面处弯矩:MEd = 381.9 kNm,相应剪力 VEd = 98.9 kNm。在此荷载下,所有组件验算均满足要求。

宏观组件可分类为:

  • 柱腹板受剪区 – 强
  • 节点 – 均衡

IDEA StatiCa 计算结果

所有组件及非耗能板件的应变验算均满足要求,因此宏观组件可分类为:

  • 柱腹板受剪区:强
  • 节点:强

为确定 IDEA Connection 中的最大承载力,通过迭代方式逐步增大应变硬化系数及施加荷载,直至验算不满足为止。该节点在柱面处的承载力为 657.4 kNm,相应剪力为 170.3 kN。

对比分析

按组件法(EN 1993-1-8)手算确定的节点抗弯承载力为 Mj,Rd = 545.4 kNm,计算假定转动轴位于加腋高度中点,且仅考虑最远的三排螺栓对抗弯承载力的贡献。因此,该节点为均衡型。

IDEA Connection 采用 CBFEM(基于组件的有限元模型)方法,确定柱面处的抗弯承载力为 Mj,Rd = 657.4 kNm。与手算结果相比,差异为 20 %。增大网格密度会略微降低节点承载力。采用密网格(构件腹板划分 24 个单元)时,在设定荷载下螺栓承载比为 99 %,端板塑性应变为 4.1 %。因此,柱面处 Mj,Ed = 572.8 kNm 非常接近极限承载力。该承载力比默认网格密度低 15 %,比手算结果高 5 %。建议对较长端板增大网格密度。按 CBFEM(基于组件的有限元模型)方法,该节点为强型。

在查看器中打开下载

梁 IPE 600 与柱 HEB 500

节点类型:单侧加腋节点

单位制: 公制

设计依据: EN 1993-1-8 和 EN 1998-1

验算内容:板件、螺栓

钢材: S355 级

螺栓:M36 10.9 级

本算例取自 EQUALJOINTS 算例第 267 号:https://itunes.apple.com/us/app/equal-joints/id1406825195?mt=8

几何尺寸

梁 IPE 600 通过加腋端板节点与柱 HEB 500 相连。加腋与腹板成 35° 角,腹板厚度为 12 mm,翼缘厚度为 19 mm。加腋高度为 270 mm,长度为 386 mm。柱采用厚度为 20 mm 的连续板加劲,并在两侧各设置厚度为 15 mm 的腹板补强板。补强板高度与端板高度相同。端板厚度为 35 mm。

施加荷载

节点承受梁中塑性铰形成时的可能弯矩 MEd = γsh ⋅ fy,ov ⋅ Wpl 及相应剪力 VEd = 2 ⋅ MEd / Lh,其中:

  • γsh = 1.2 – 应变硬化系数
  • fy,ov = γov ⋅ fyk = 1.25 ⋅ 355 = 443.75 MPa – 梁的可能屈服强度
  • γov = 1.25 – 超强系数
  • fyk = 355 MPa – 屈服强度标准值
  • Lh = 6 658 mm – 梁上塑性铰之间的距离

荷载作用位置设置在梁中预期塑性铰的位置。

手算验算

节点各组件承受柱面处的弯矩,即 Mj,Ed = 2 105.4 kNm。

加腋截面的塑性抗弯承载力:1 903.3 kNm – 不满足

柱腹板受剪区: 承受剪力 Vwp,Ed = 2 446.8 kN,组件抗力 Vwp,Rd = 2 773.7 kN – 满足

端板 T 形件(负弯矩,仅考虑最远的 4 排螺栓):MT,Rd = 1 998.9 kNm – 不满足

端板 T 形件(正弯矩,仅考虑最远的 4 排螺栓):MT,Rd = 2 317.7 kNm – 满足

柱翼缘 T 形件(负弯矩,仅考虑最远的 4 排螺栓):MT,Rd = 2 015.1 kNm – 不满足

柱翼缘 T 形件(正弯矩,仅考虑最远的 4 排螺栓):MT,Rd = 2 106.5 kNm – 满足

节点负弯矩抗弯承载力为 Mj,Rd = 1 903.3 kNm,正弯矩抗弯承载力为 Mj,Rd = 1 903.3 kNm。加腋截面的抗弯承载力起控制作用。超强系数适用于整根梁,因此加腋截面也可采用提高后的屈服强度,从而获得更高的抗弯承载力。次控制组件为端板和柱翼缘 T 形件。在此假定下,节点负弯矩和正弯矩的抗弯承载力分别为 Mj,Rd = 1 998.9 kNm 和 Mj,Rd = 2 106.5 kNm。在此假定下,当 γsh = 1.1 时(如 EN 1998-1 所建议),节点将达到全强度。

不考虑超强系数和应变硬化系数时,柱面处弯矩:MEd = 1 403.6 kNm,相应剪力 VEd = 374.3 kNm。在此荷载下,所有组件验算均满足要求。

宏观组件可分类为:

  • 柱腹板受剪区 – 强
  • 节点 – 均衡

IDEA StatiCa 计算结果

图中显示变形放大系数为 5 的变形图,塑性铰清晰可见。螺栓承载比略超过 100 %,受力最大板件的最大塑性应变分别为:加宽板翼缘 1.4、端板 1.1、柱翼缘 1.1。预计承载力略低于设定荷载。宏观组件可分类为:

  • 柱腹板受剪区:强
  • 节点:均衡

对比分析

按组件法(EN 1993-1-8)手算确定的节点抗弯承载力为 Mj,Rd = 1 903.3 kNm,计算假定转动轴位于加腋高度中点,且仅考虑最远的三排螺栓对抗弯承载力的贡献。因此,该节点为均衡型。若考虑端板面处梁屈服强度的提高,控制组件的承载力将更高。次控制组件为端板,其 Mj,Rd = 1 998.9 kNm。

IDEA Connection 采用 CBFEM(基于组件的有限元模型)方法,确定柱面处的抗弯承载力为 Mj,Rd = 2 100 kNm。与手算结果相比,差异为 5 %。增大网格密度会略微降低节点承载力。采用密网格(构件腹板划分 16 个单元)时,承载力仅降低 2 %。按 CBFEM(基于组件的有限元模型)方法,该节点为均衡型。

在查看器中打开下载