一种钢结构的钢梁柱端板连接节点承载力的计算方法与流程

本发明涉及建筑钢结构，特别涉及一种钢结构的钢梁柱端板连接节点承载力的计算方法。

背景技术：

1、螺栓端板连接是装配式钢结构中常用的梁柱连接形式，具有无焊接、装配效率高等优点。

2、目前大多采用欧标ec3进行计算钢结构的节点承载力，其中，欧标ec3的全称为‌eurocode 3:design of steel structures‌，又名欧洲钢结构设计规范，是一种钢结构工程通用设计标准体系，但此钢结构的节点承载力算法至少存在以下问题：

3、1).螺栓群需多次迭代组合，计算步骤繁琐、且重复性高；

4、2).工程设计依赖软件，难以人工快速计算、校核，执行效率低。

技术实现思路

1、为此，本发明为解决上述问题，提供一种钢结构的钢梁柱端板连接节点承载力的计算方法。

2、为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

3、本发明提供一种钢结构的钢梁柱端板连接节点承载力的计算方法，钢结构包括钢柱、钢梁、端板和螺栓，钢柱和钢梁之间通过端板和螺栓实现相连并形成节点，包括如下步骤：s1，所述螺栓包括用于受拉区的受拉螺栓，将钢柱的翼缘、钢柱的腹板和与之对应的受拉螺栓构成柱侧等效t型件，且将端板、钢梁的腹板和与之对应的受拉螺栓构成梁侧等效t型件，并共同形成用于计算每排受拉螺栓承载力的等效t型件模型；s2，根据欧标ec3分别计算在钢梁的翼缘侧以及钢柱的翼缘侧上每排受拉螺栓在其所有屈服线模式下所对应的等效t型件长度，并在等效t型件长度的全部计算结果中找出各排受拉螺栓分别对应的最小值，以用于每排受拉螺栓的受拉承载力的计算；s3，将各排受拉螺栓的受拉承载力分别在第一失效模式和第二失效模式下进行计算，且其计算方法如下：，，=，=1；s4，根据欧标ec3的等效t型件螺栓承载力计算公式，最终确定出每排受拉螺栓在钢梁的翼缘侧以及钢柱的翼缘侧所对应的最小值作为每排受拉螺栓的承载力。

4、进一步的，s4中，所述受拉螺栓设置为多排，且多排受拉螺栓从上到下依次设置；在欧标ec3中，等效t型件的受拉螺栓承载力计算公式包括：，，，以及且。

5、进一步的，还包括步骤s5；依据受拉螺栓的总承载力不超过钢结构的柱腹板受压区，梁翼缘受压区和柱腹板受剪区的承载力的最小值原则，以及螺栓力的塑性重分布原理，对除第一排以外的其他排受拉螺栓的受拉承载力进行折减，最终确定出其他排受拉螺栓的抗拉承载力。

6、进一步的，还包括步骤s6；将各排受拉螺栓的最终受拉承载力矩相叠加，以计算出钢结构的钢梁柱端板连接节点的极限受弯承载力矩。

7、进一步的，s3中，所述屈服线模式包括圆形屈服线模式和非圆形屈服线模式。

8、进一步的，s3中，所述第一失效模式对应翼缘受弯屈服；所述第二失效模式对应翼缘和螺栓同时屈服；所述第三失效模式对应螺栓被拉断而失效。

9、其中，为等效t型件在第一失效模式下的截面塑性抵抗矩，为等效t型件在第二失效模式下的截面塑性抵抗矩，为等效t型件在圆形屈服线模式下的有效长度，为等效t型件在非圆形屈服线模式下的有效长度，为等效t型件在所有屈服线模式下的最短有效长度，为等效t型件在非圆形屈服线模式下的最短有效长度，t为等效t型件在翼缘处的厚度，fy为等效t型件在翼缘处的屈服强度；为各排受拉螺栓的抗拉承载力；m为受拉螺栓的中心以及等效t型件的腹板边之间的距离；为受拉螺栓的中心以及等效t型件的翼缘边之间的最小距离，为每排受拉螺栓对应的等效t型件在第一失效模式下柱翼缘受弯区、梁腹板受拉区、柱腹板受拉区和端板受弯区的抗拉承载力，为每排受拉螺栓对应的等效t型件在第二失效模式下柱翼缘受弯区、梁腹板受拉区、柱腹板受拉区和端板受弯区的抗拉承载力，为每排受拉螺栓对应的等效t型件在第三失效模式下的抗拉承载力。

10、本发明提供的技术方案，具有如下有益效果：

11、1.节点承受弯矩作用时，压力由钢柱受压翼缘承担，拉力由受拉螺栓承担，形成力偶抵抗弯矩。在受拉区内的每排螺栓按最短传力路径屈服，采用等效t型件模型计算单排受拉螺栓承载力，直接叠加得到节点总抗弯承载力，无需迭代组合。且经算例验证，若设置3排受拉螺栓，则本发明的节点计算流程从传统13步缩减至7步，计算效率提升54%，误差控制在0.12～0.68%之间；若设置4排受拉螺栓，则本发明的节点计算流程更为简化，且计算效率更为突出；因此完全满足工程设计要求。

12、2.本发明的构造简单且受力明确，即受压中心靠近梁受压翼缘，受拉螺栓沿最短路径传力，且力学模型清晰可靠。

13、3.本发明取消传统的多步迭代与重复核算，计算大幅简化，且无需软件辅助计算，人工即可完成验算，因此可显著提升设计效率。

14、4.本发明与传统的欧标ec3之间的算法精度误差在工程允许的误差范围内，且保证工程安全，并具有较好的经济性。

15、5.本发明可工厂预制再现场螺栓装配，因此施工速度快，适用于多层钢框架、门式钢架等装配式钢结构工程场景。

1.一种钢结构的钢梁柱端板连接节点承载力的计算方法，钢结构包括钢柱、钢梁、端板和螺栓，钢柱和钢梁之间通过端板和螺栓实现相连并形成节点，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于：s4中，所述受拉螺栓设置为多排，且多排受拉螺栓从上到下依次设置；在欧标ec3中，等效t型件的受拉螺栓承载力计算公式包括：

3.根据权利要求2所述的计算方法，其特征在于：还包括步骤s5；依据受拉螺栓的总承载力不超过钢结构的柱腹板受压区，梁翼缘受压区和柱腹板受剪区的承载力的最小值原则，以及螺栓力的塑性重分布原理，对除第一排以外的其他排受拉螺栓的受拉承载力进行折减，最终确定出其他排受拉螺栓的抗拉承载力 。

4.根据权利要求3所述的计算方法，其特征在于：还包括步骤s6；将各排受拉螺栓的最终受拉承载力矩相叠加，以计算出钢结构的钢梁柱端板连接节点的极限受弯承载力矩。

5.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于：s3中，所述屈服线模式包括圆形屈服线模式和非圆形屈服线模式。

6.根据权利要求2所述的计算方法，其特征在于：s3中，所述第一失效模式对应翼缘受弯屈服；所述第二失效模式对应翼缘和螺栓同时屈服；所述第三失效模式对应螺栓被拉断而失效。