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技术支持中心验证示例角钢座节点
角钢座节点
SteelVerificationsAS (Australia)Connection

角钢座节点

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

该节点按照 AS 4100 和 CBFEM(基于组件的有限元模型)进行计算,并对结果进行比较。

节点类型:双角钢夹板节点

单位制:公制

设计依据:AS 4100

验算内容:螺栓、母材

钢板材料:Grade 300

螺栓:M20 Grade 8.8

算例来源:B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – Chapter 9.4.1.2

几何尺寸

梁 UB 406×178×60 与柱 UC 254×254×89 相连。梁搁置在由角钢 L150×90×12 制成的座上。梁腹板通过另一角钢 L100×75×6 与柱翼缘相连。选用 M20 Grade 8.8 螺栓。

施加荷载

在梁腹板螺栓群重心位置处施加 160 kN 的剪力。

手算结果

手算采用 B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – Chapter 9.4.1.1 的结果。被支承构件的节点最大承载力为 Vcap = 186.2 kN;被支承构件的腹板屈曲承载力 Vb = 179.2 kN;角钢座在柱翼缘处螺栓的抗力 V = 370.4 kN。起控制作用的螺栓抗力为抗剪承载力——92.6 kN,其他抗力包括角钢座螺栓孔处的承压承载力——304.1 kN,角钢座螺栓孔处的撕裂承载力——228.1 kN。

IDEA StatiCa 验算

IDEA StatiCa 采用 von Mises 应力确定钢板的抗力。钢材的材料图为双线性,屈服强度乘以承载力系数 ϕ = 0.9。钢材的屈服强度取决于其材料和厚度。变形后的 von Mises 应力云图如下图所示。两个角钢和梁腹板均已屈服。

B. Kirke, I.H. Al-Jamel 识别了腹板屈曲问题,并按腹板完全无约束的情况进行计算。然而,腹板实际上由第二块角钢上的螺栓加以约束。屈曲模态和屈曲系数如下图所示。系数 6.46 对于此类屈曲模态而言已足够大。

根据手算结果,螺栓受力并不大。IDEA 中的情况相同。柱翼缘与座角钢处的螺栓为 B7–B10。承压和抗剪承载力按 AS 4100 计算,因此结果与 B. Kirke, I.H. Al-Jamel 的结果基本一致。

转动刚度

该节点的转动刚度极低,被归类为铰接。

结论

手算将梁腹板的屈曲承载力识别为控制破坏模式,Vb = 179.2 kN。IDEA StatiCa 允许略高的承载力,在钢板达到 5% 极限应变前可承受 192 kN。差异为 7%,原因在于手算评估中忽略了上部角钢对腹板屈曲的稳定作用。

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