7.5.1 連接節(jié)點(diǎn)處板件在拉、剪作用下的強(qiáng)度應(yīng)按下列公式計(jì)算： 式中 N——作用于板件的拉力；
A_i——第i段破壞面的截面積，A_i＝tl_i；當(dāng)為螺栓（或鉚釘）連接時(shí)，應(yīng)取凈截面面積；
t——板件厚度；
l_i——第i破壞段的長(zhǎng)度，應(yīng)取板件中最危險(xiǎn)的破壞線的長(zhǎng)度(圖7.5.1)；
η_i——第i段的拉剪折算系數(shù)；
α_i——第i段破壞線與拉力軸線的夾角。 圖7.5.1 板件的拉、剪撕裂 7.5.2 桁架節(jié)點(diǎn)板（桿件為軋制T形和雙板焊接T形截面者除外）的強(qiáng)度除可按公式(7.5.1－1)計(jì)算外，也可用有效寬度法按下式計(jì)算： 式中 b_e—一板件的有效寬度(圖7.5.2)；當(dāng)用螺栓（或鉚釘）連接時(shí)（圖7.5.2b)，應(yīng)減去孔徑。 圖7.5.2 板件的有效寬度 注：θ為應(yīng)力擴(kuò)散角，可取30°。
7.5.3 桁架節(jié)點(diǎn)板在斜腹桿壓力作用下的穩(wěn)定性可用下列方法進(jìn)行計(jì)算：
1 對(duì)有豎腹桿相連的節(jié)點(diǎn)板，當(dāng)時(shí)（c為受壓腹桿連接肢端面中點(diǎn)沿腹桿軸線方向至弦桿的凈距離），可不計(jì)算穩(wěn)定。否則，應(yīng)按附錄F進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算。在任何情況下，c/t不得大于 。
2 對(duì)無(wú)豎腹桿相連的節(jié)點(diǎn)板，當(dāng)時(shí)，節(jié)點(diǎn)板的穩(wěn)定承載力可取為0.8b_etf。當(dāng)時(shí)，應(yīng)按本規(guī)范附錄F進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算，但在任何情況下，c/t不得大于。
7.5.4 當(dāng)用7.5.1～7.5.3條方法計(jì)算桁架節(jié)點(diǎn)板時(shí)，尚應(yīng)滿足下列要求：
1 節(jié)點(diǎn)板邊緣與腹桿軸線之間的夾角不應(yīng)小于15°；
2 斜腹桿與弦桿的夾角應(yīng)在30°～60°之間；
3 節(jié)點(diǎn)板的自由邊長(zhǎng)度l_f與厚度t之比不得大于，否則應(yīng)沿自由邊設(shè)加勁肋予以加強(qiáng)。

條文說(shuō)明 7.5 連接節(jié)點(diǎn)處板件的計(jì)算
本節(jié)為新增內(nèi)容。
7.5.1 連接節(jié)點(diǎn)處板件在拉、剪共同作用下的強(qiáng)度計(jì)算公式是根據(jù)我國(guó)對(duì)雙角鋼桿件桁架節(jié)點(diǎn)板的試驗(yàn)研究中擬合出來(lái)的，它同樣適用于連接節(jié)點(diǎn)處的其他板件，如規(guī)范中圖7.5.1。
我們?cè)囼?yàn)的桁架節(jié)點(diǎn)板大多數(shù)是弦桿和腹桿均為雙角鋼的K形節(jié)點(diǎn)，僅少數(shù)是豎桿為工字鋼的N形節(jié)點(diǎn)?？估囼?yàn)共有6種不同形式的16個(gè)試件。所有試件的破壞特征均為沿最危險(xiǎn)的線段撕裂破壞，即圖24中  與節(jié)點(diǎn)板的邊界線基本垂直。 圖24 節(jié)點(diǎn)板受拉計(jì)算簡(jiǎn)圖 規(guī)范公式(7.5.1)的推導(dǎo)過(guò)程如下：
在圖24中，沿BACD撕裂線割取自由體，由于板內(nèi)塑性區(qū)的發(fā)展引起的應(yīng)力重分布，假定在破壞時(shí)撕裂面上各線段的應(yīng)力σ＇_i在線段內(nèi)均勻分布且平行于腹桿軸力，當(dāng)各撕裂段上的折算應(yīng)力同時(shí)達(dá)到抗拉強(qiáng)度f(wàn)_u時(shí)，試件破壞。根據(jù)平衡條件并忽略很小的M和V，則： 式中l(wèi)_i為第i撕裂段的長(zhǎng)度，t為節(jié)點(diǎn)板厚度。設(shè)α_i為第i段撕裂線與腹桿軸線的夾角，則第i段撕裂面上的平均正應(yīng)力σ_i和平均剪應(yīng)力τ_i為： 式中 f——節(jié)點(diǎn)板鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；
N——斜腹桿的軸向內(nèi)力設(shè)計(jì)值；
A_i——為第i段撕裂面的凈截面積。
公式(70)符合破壞機(jī)理，其計(jì)算值與試驗(yàn)值之比平均為87.5％，略偏于安全且離散性較小。
7.5.2 考慮到桁架節(jié)點(diǎn)板的外形往往不規(guī)則，用規(guī)范公式(7.5.1)計(jì)算比較麻煩，加之一些受動(dòng)力荷載的桁架需要計(jì)算節(jié)點(diǎn)板的疲勞時(shí)，該公式更不適用，故參照國(guó)外多數(shù)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，建議對(duì)桁架節(jié)點(diǎn)板可采用有效寬度法進(jìn)行承載力計(jì)算。所謂有效寬度即認(rèn)為腹桿軸力N將通過(guò)連接件在節(jié)點(diǎn)板內(nèi)按照某一個(gè)應(yīng)力擴(kuò)散角度傳至連接件端部與N相垂直的一定寬度范圍內(nèi)，該一定寬度即稱為有效寬度b_e。
在試驗(yàn)研究中，假定b_e范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)板應(yīng)力達(dá)到f_u，并令b_etf_u＝N_u(N_u為節(jié)點(diǎn)板破壞時(shí)的腹桿軸力)，按此法擬合的結(jié)果：當(dāng)應(yīng)力擴(kuò)散角θ＝27°時(shí)精確度最高，計(jì)算值與試驗(yàn)值的比值平均為98.9％；當(dāng)θ＝30°時(shí)此比值為106.8％?？紤]到國(guó)外多數(shù)國(guó)家對(duì)應(yīng)力擴(kuò)散角均取30°，為與國(guó)際接軌且誤差較小，故亦建議取θ＝30°。
有效寬度法計(jì)算簡(jiǎn)單，概念清楚，適用于腹桿與節(jié)點(diǎn)板的多種連接情況，如側(cè)焊、圍焊和鉚釘、螺栓連接等(當(dāng)采用鉚釘或螺栓連接時(shí)，b_e應(yīng)取為有效凈寬度)。
當(dāng)桁架弦桿或腹桿為T形鋼或雙板焊接T形截面時(shí)，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造方式有所不同，節(jié)點(diǎn)內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)更加復(fù)雜，故規(guī)范公式(7.5.1)和(7.5.2)均不適用。
用有效寬度法可以制作腹桿內(nèi)力N與節(jié)點(diǎn)板厚度t的關(guān)系表，我們先制作了N-（t/b）表，反映了影響有效寬度的斜腹桿連接肢寬度b和側(cè)焊縫焊腳尺寸h_f1、h_f2的作用，因而該表比以往的N-t表更精確。但由于表形較復(fù)雜且參數(shù)b和h_f的可變性較大，使用不便。為方便設(shè)計(jì)，便在N-（t/b）表的基礎(chǔ)上按不同參數(shù)組合下的最不利情況整理出N-t包絡(luò)圖表(表10)，使該表具有較充分的依據(jù)，而且在常用不同參數(shù)b、h_f下亦是安全的。 表10 單壁式桁架節(jié)點(diǎn)板厚度選用表 注：1本表的適用范圍為：
1)適用于焊接桁架的節(jié)點(diǎn)板強(qiáng)度驗(yàn)算，節(jié)點(diǎn)板鋼材為Q235，焊條E43；
2)節(jié)點(diǎn)板邊緣與腹桿軸線之間的夾角應(yīng)不小于30°；
3)節(jié)點(diǎn)板與腹桿用側(cè)焊縫連接，當(dāng)采用圍焊時(shí)，節(jié)點(diǎn)板的厚度應(yīng)通過(guò)計(jì)算確定；
4)對(duì)有豎腹桿的節(jié)點(diǎn)板，當(dāng)c/t≤15 時(shí)，可不驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)板的穩(wěn)定；對(duì)無(wú)豎腹桿的節(jié)點(diǎn)板，當(dāng)c/t≤10 時(shí)，可將受壓腹桿的內(nèi)力乘以增大系數(shù)1.25后再查表求節(jié)點(diǎn)板厚度，此時(shí)亦可不驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)板的穩(wěn)定；式中c為受壓腹桿連接肢端面中點(diǎn)沿腹桿軸線方向至弦桿的凈距離。
2 支座節(jié)點(diǎn)板的厚度宜較中間節(jié)點(diǎn)板增加2mm。
7.5.3 本條為桁架節(jié)點(diǎn)板的穩(wěn)定計(jì)算要求。
1 共作了8個(gè)節(jié)點(diǎn)板在受壓斜腹桿作用下的試驗(yàn)，其中有無(wú)豎腹桿的各4個(gè)試件。試驗(yàn)表明：
1)當(dāng)節(jié)點(diǎn)板自由邊長(zhǎng)度l_f與其厚度t之比l_f/t＞60 時(shí)，節(jié)點(diǎn)板的穩(wěn)定性很差，將很快失穩(wěn)，故此時(shí)應(yīng)沿自由邊加勁。
2)有豎腹桿的節(jié)點(diǎn)板或l_f/t≤60 的無(wú)豎腹桿節(jié)點(diǎn)板在斜腹桿壓力作用下，失穩(wěn)均呈  三折線屈折破壞，其屈折線的位置和方向，均與受拉時(shí)的撕裂線類同。
3)節(jié)點(diǎn)板的抗壓性能取決于c/t的大小(c為受壓斜腹桿連接肢端面中點(diǎn)沿腹桿軸線方向至弦桿的凈距，t為節(jié)點(diǎn)板厚度)，在一般情況下，c/t愈大，穩(wěn)定承載力愈低。
①對(duì)有豎腹桿的節(jié)點(diǎn)板，當(dāng)c/t≤15 時(shí)，節(jié)點(diǎn)板的抗壓極限承載力N_R.c與抗拉極限承載力N_R.t大致相等，破壞的安全度相同，故此時(shí)可不進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算。當(dāng)c/t＞15 時(shí)，N_R.c＜N_R.t，應(yīng)按本規(guī)范附錄F的近似法驗(yàn)算穩(wěn)定；當(dāng)c/t＞22 時(shí)，近似法算出的計(jì)算值將大于試驗(yàn)值，不安全，故規(guī)定c/t≤22 。
②對(duì)無(wú)豎腹桿的節(jié)點(diǎn)板，N_R.c＜N_R.t，故一般都應(yīng)該驗(yàn)算穩(wěn)定，當(dāng)c/t＞17.5  時(shí)，節(jié)點(diǎn)板用近似法的計(jì)算值將大于試驗(yàn)值，不安全，故規(guī)定c/t≤17.5 。
4)l_ft＞60 的無(wú)豎腹桿節(jié)點(diǎn)板沿自由邊加勁后，在受壓斜腹桿作用下，節(jié)點(diǎn)板呈 — 兩折線屈折，這是由于  區(qū)因加勁加強(qiáng)后，穩(wěn)定承載力有較大提高所致。但此時(shí)N_R.c＜N_R.t，故仍需驗(yàn)算穩(wěn)定，不過(guò)，僅需驗(yàn)算區(qū)和 區(qū)而不必驗(yàn)算區(qū)而已。
 2 本規(guī)范附錄F所列桁架節(jié)點(diǎn)板在斜腹桿軸壓力作用下的穩(wěn)定計(jì)算公式是根據(jù)8個(gè)試件的試驗(yàn)結(jié)果擬合出來(lái)的。根據(jù)破壞特征，節(jié)點(diǎn)板失穩(wěn)時(shí)的屈折線主要是 — — 三折線形(見(jiàn)本規(guī)范附錄F圖F.0.1)。為計(jì)算方便且與實(shí)際情況基本相符，假定 平行于弦桿， ⊥ 。
從試驗(yàn)可知，在斜腹桿軸壓力N作用下，節(jié)點(diǎn)板內(nèi)存在三個(gè)受壓區(qū)，即 區(qū)(FBGHA板件)、 區(qū)(AIJC板件)和  區(qū)(CKMP板件)。當(dāng)其中某一個(gè)受壓區(qū)先失穩(wěn)后，其他各區(qū)立即相繼失穩(wěn)，因此有必要對(duì)三個(gè)區(qū)分別進(jìn)行驗(yàn)算。其中 區(qū)往往起控制作用。
計(jì)算時(shí)要先將腹桿軸壓力N分解為三個(gè)平行分力各自作用于三個(gè)受壓區(qū)屈折線的中點(diǎn)。平行分力的分配比例假定為各屈折線段在有效寬度線(在本規(guī)范附錄F圖F.0.1中為 的延長(zhǎng)線)上投影長(zhǎng)度b_i與∑b_i的比值。然后再將此平行分力分解為垂直于各屈折線的力N_i，N_i應(yīng)小于或等于各受壓區(qū)板件的穩(wěn)定承載力。而受壓區(qū)板件則可假定為寬度等于屈折線長(zhǎng)度的鋼板，按軸壓構(gòu)件計(jì)算其穩(wěn)定承載力。鋼板長(zhǎng)度取為板件的中線長(zhǎng)度c_i，計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)經(jīng)擬合后取為0.8，長(zhǎng)細(xì)比 。這樣各受壓板區(qū)穩(wěn)定驗(yàn)算的表達(dá)式為： 其中l(wèi)₁、l₂、l₃分別為各區(qū)屈折線 、 、 的長(zhǎng)度；b₁、b₂、b₃為各屈折線在有效寬度線上的投影長(zhǎng)度；t為板厚；φ_i為各受壓板區(qū)的軸壓穩(wěn)定系數(shù)，按λ_i計(jì)算。
對(duì)l_f/t＞60 且沿自由邊加勁的無(wú)豎腹桿節(jié)點(diǎn)板失穩(wěn)時(shí)，一般呈 —  兩屈折線屈曲，顯然，在 區(qū)因加勁后其穩(wěn)定承載力大為提高，已不起控制作用，故只需用上述方法驗(yàn)算BA區(qū)和 區(qū)的穩(wěn)定。
用上述擬合的近似法計(jì)算穩(wěn)定的結(jié)果表明，試件的極限承載力計(jì)算值N^c_R.c與試驗(yàn)值N⁰_R.c之比平均為85％，計(jì)算值偏于安全。
3 為了盡量縮小穩(wěn)定計(jì)算的范圍，對(duì)于無(wú)豎腹桿的節(jié)點(diǎn)板，我們利用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖梯形鋼屋架(G511)和鋼托架(G513)中的16個(gè)節(jié)點(diǎn)，用同一根斜腹桿對(duì)節(jié)點(diǎn)板作穩(wěn)定和強(qiáng)度計(jì)算，并進(jìn)行對(duì)比以達(dá)到用強(qiáng)度計(jì)算的方法來(lái)代替穩(wěn)定計(jì)算的目的。對(duì)比結(jié)果表明：
當(dāng)c/t≤10 時(shí)，大多數(shù)節(jié)點(diǎn)的N^c_c大于0.9N^c_t(N^c_c、N^c_t為節(jié)點(diǎn)板的穩(wěn)定和強(qiáng)度計(jì)算承載力)，僅少數(shù)節(jié)點(diǎn)的N^c_c＝(0.83～0.9)N^c_t，此時(shí)的斜腹桿傾角θ_t大多接近60°，這說(shuō)明θ_t的大小對(duì)穩(wěn)定承載力的影響較大。
因?yàn)閺?qiáng)度計(jì)算時(shí)的有效寬度b_e＝  ＋(l_f1＋l_f2)tan30°而穩(wěn)定計(jì)算中假定斜腹桿軸壓力N分配的有效寬度∑b_i＝b＇_e＝ ＋(l_f1＋l_f2)sinθ₁cosθ₁(式中l(wèi)_f1、l_f2為斜腹桿兩側(cè)角焊縫的長(zhǎng)度)。當(dāng)θ₁＝60°或30°時(shí)，sinθ₁cosθ₁＝0.433，與tan30°(＝0.577)相差最大，此時(shí)的穩(wěn)定計(jì)算承載力亦最低。設(shè) ＝k(l_f1＋l_f2)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，k≈0.356，因此，當(dāng)θ₁＝60°或30°時(shí)的b＇_e、b_e值分別為： 因此，對(duì)無(wú)豎腹桿的節(jié)點(diǎn)板，當(dāng)c/t≤10 ，且30°≤θ₁≤60°時(shí)，可將按強(qiáng)度計(jì)算[公式(70)]的節(jié)點(diǎn)板抗力乘以折減系數(shù)0.784作為穩(wěn)定承載力?？紤]到穩(wěn)定計(jì)算公式偏安全近15％，故可將折減系數(shù)取為0.8(0.8/0.784＝1.020)，以方便計(jì)算。當(dāng)然，必要時(shí)亦可專門進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算，若c/t＞10 時(shí)，則應(yīng)按近似公式計(jì)算穩(wěn)定。