按照EN 1993-1-8使用CHS型截面设计K型节点

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空间桁架梁

基本

背景技术细长的由封闭截面构成的桁架结构在建筑领域非常流行。 由于裁剪和连接几何尺寸的计算机辅助设计，也可以设置复杂的空间节点。 该技术文章介绍了K节点的设计。 具体到节点的定义和设计。

弯曲的CHS空间桁架

模型的详细信息

材料: S355
弦杆截面： 只读（RO）108x6.3 | DIN 2448，DIN 2458
杆件截面： 只读60.3x4 | DIN 2448，DIN 2458
翘曲区域尺寸: 查看图形

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桁架尺寸

将节点分配给连接点类型

空心截面节点的连接类型不仅取决于几何形状，而且还取决于支撑杆中轴力的方向。 在本示例中，杆件编号为3的拉力存在。 35（杆件1）。节点编号36（支柱2）上的图28待验算。 考虑到内力和弯矩的这种分布，连接类型是K节点。 如果两个支杆同时受压或受拉，则连接类型为Y节点。

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轴力内力图

检查有效极限

遵守有效期极限值对任何设计都是至关重要的。 杆件和弦杆的直径比是重要的。 如果不是在0.2范围≤D_我/_dø≤1.0，则不可能进行设计。 直径比d_i/d_o也称为β。 欧洲规范EN 1993-1-8 [1]在表7.1中规定了支杆和弦杆的有效极限以及支座重叠的极限。 如果要在两个支撑杆之间设置一个间距，那么最小尺寸必须达到_{g≥t 1} + t_2。 t是支撑柱子的壁厚。 受压构件的截面分类也分为1或2。 相应的检查按照规范EN 1993-1-1 [2]中章节5.5进行。

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在RF-/HSS中显示窗口1.3几何

设计过程

本例题中的连接达到了表7.1中的有效性极限。 因此，按照欧洲钢结构规范EN 1993-1-8中章节7.4.1（2）的规定，计算该杆件的翼缘破坏和冲切应力是足够的。

按照欧洲规范EN 1993-1-8，表格7.2，行3.2，轴力作用引起的弦杆翼缘破坏：

计算壁厚比γ

γ= 8.57

确定系数k_g

k_g = 1.72

计算弦杆张拉系数k_p

f_p是轴力N_p产生的弦拉力以及偏心附加力。 由于在弦中存在压缩和受拉，所以我们假设N_p = 0。 此外，万向节的偏心非常小，以致于无需考虑任何由杆件的偏心连接产生的附加扭矩。 因此辅助系数f_p为零。 RFEM和RSTAB中受压和受拉的符号规则与欧洲规范EN 1993-1-8的符号规则不同。 因此对k_p的公式进行了调整。

k_p = 1.0

计算容许内力N_Rd

N_1，Rd = N_2，Rd = 257.36 kN

N_1，Ed/N_1，Rd = 197.56/257.36 = 0.77 <1.0

N_2，Ed/N_2，Rd = 186.89/257.36 = 0.73 <1.0

按照欧洲规范EN 1993-1-8，表7.2，行4通过轴力冲切弦杆件：

计算容许内力N_Rd

N_1，Rd = N_2，Rd = 417.58 kN

N_1，Ed/N_1，Rd = 197,56/417.58 = 0.47 <1.0

N_2，Ed/N_2，Rd = 186.89/417.58 = 0.45 <1.0

根据EN 1993-1-8，表7.5，第2行由于力矩M_运算的弦构件的凸缘失败：

这种设计只适用于桁架平面上也会出现弯矩的3D结构。

计算容许内力_Mop，Rd

M_op，1，Rd = M_op，2，Rd = 5.92 kNm

M_op，1，Ed/M_op，1，Rd = 0.08/5.92 = 0.01 <1.0

M_op，2，Ed/M_op，2，Rd = 0.01/5.92 = 0.00 <1.0

根据EN 1993-1-8，表7.5，第1行由于力矩M_IP弦构件的凸缘失败：

计算容许内力M_ip，Rd

M_ip，1，Rd = M_ip，2，Rd = 9.53 kNm

M_ip，1，Ed/M_{ip，1 Rd} = 0.37/9.53 = 0.04 <1.0

M_ip，2，Ed/M_ip，2，Rd = 0.14/9.53 = 0.01 <1.0

按照EN 1993-1-8，表7.5，行3.2冲切_{弯矩M op}引起的弦杆件：

这种设计只适用于桁架平面上也会出现弯矩的3D结构。

计算容许内力_Mop，Rd

M_op，1，Rd = M_op，2，Rd = 8.70 kNm

M_op，1，Ed/M_op，1，Rd = 0.08/8.70 = 0.01 <1.0

M_op，2，Ed/M_op，2，Rd = 0.01/8.70 = 0.00 <1.0

按照欧洲规范EN 1993-1-8中表格7.5行3.1冲切_{弯矩M ip：}

计算容许内力M_ip，Rd

M_ip，1，Rd = M_ip，2，Rd = 7.33 kNm

M_ip，1，Ed/M_{ip，1 Rd} = 0.37/7.33 = 0.05 <1.0

M_ip，2，Ed/M_ip，2，Rd = 0.14/7.33 = 0.02 <1.0

相互作用条件按照EN 1993-1-8，第7.4.2章，公式7.3：

在这个设计步骤中，杆件是承受轴力和弯矩作用的共同荷载。 目前仅考虑与桁架平面垂直的弯曲。

小结

在技术文章中可以看到，对K节点的设计并不简单。 Dlubal公司通过附加模块RF-/HSS可以对欧洲规范中规定的所有节点类型，包括CHS，SHS和RHS部分进行设计。