圆管相贯节点角焊缝计算问题

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1、第16卷第1期Vo1．16No．12014年2月Feb．2014圆管相贯节点角焊缝计算问题郭成喜(西安建筑科技大学土木工程学院，西安710055)摘要：详尽而严谨地讨论了圆管相贯线上角焊缝有效厚度的分布规律，指出现行《钢结构设计规范》(GB500172003)中关于两管相贯线角焊缝计算条文存在的问题，给出了有效厚度极大值和极小值的计算公式，并提出建了改进强度校核方法的建议。文末给出了支管下料长度的理论计算公式。关键词：圆管结构；相贯线；两面角；角焊缝有效厚度；对接焊缝；下料长度筑中图分类号：TU392．3文献标识码：A文章编号：167l一9379(2014)O1—0023—

2、05钢∞结ComputationalIssuesofFilletWeldsalongtheIntersecting构．嘴LinesofPipeStructuresS进CGUOCheng—xi展(SchoolofCivilEngineering，XianUniversityofArchitectureandTechnology，Xian710055，China)GUOCheng—xi：xasteel@126．cornAbstract：Thispaperpresentedadetailedstudyontheeffectivethicknessoffilletweldsalon

3、gtheintersectinglinesofpipestructures．SomeproblemsincurrentChineseCodeforDesignofStee1Structures(GB50017—2OO3)werediscussed．Theformulasforthemaximumandminimumvaluesofeffectivethicknessoffilletweldswerederivedandtheapproacheswereproposedforimprovingthecalculationmethodofultimatestrengthoffi

4、lletweldsontheintersectinglines．Intheend，atheoreticalformulawasalsoprovidedinthispapertocalculatethecuttinglengthofbranchpipes．Keywordspipestructure；intersectingline；dihedralangle；effectivethicknessoffilletweld；buttweld；cuttinglength主管和支管作为曲面，由上列表达式可将其法线方1问题提出向用单位矢量N和N，分别表达如下：圆管相贯结构愈来愈广泛地应

5、用于钢结构的各个领NR一(0，y／R，／R)(2)域中，相贯线上的焊缝强度直接关系到这种结构的安全性能。相贯线上的角焊缝计算涉及到其两面角的计算。本文试图详尽且严谨地讨论圆管相贯线上两面角的变化趋势，据此研究相贯线上角焊缝有效厚度的分布规律，进而考察现行《钢结构设计规范》(GB50017—2()(]3)的相关计算方法。2理论分析-在图1所示的坐标系中，两管构件成角相贯连接，记主管和支管的半径分别为R和r，△为构件端部与节点的距离。则相贯线可由下列空间曲线表达：f(ycos0一xsin0)+。=r，1、图1两管构件成0角相贯连接1Y+。一R。Fig．1Jointwithint

6、ersectionangle日收稿日期：2OO2—26；收到修改稿日期：2013—05—06作者简介：郭成喜(51一)，男，硕士，教授，主要从事钢结构的教学和科研工作。E—mail：xasteel@126．com。24建筑钢结构进展第16卷N一!：二~／r!!!二!!兰2(3)3结论及建议依据式(13)或式(14)确定COS(／2)的最小值之后，文献[1]中并未给出斜角角焊缝计算厚度的表达式。原则上就可以按照文献[2]确定角焊缝计算厚度h的最文献[2]中有关斜角角焊缝计算厚度h的表达式中，引入小值，进而完成这种相贯焊缝的设计和计算。这种以h了称为两面角的参数，其几何意义是两

7、曲面在相交点的最小值控制角焊缝强度的设计方法，可能导致焊缝的处的切面夹角。由式(2)和式(3)，可将两面角表达为：大部分区段常处于弹性工作状态，从设计理论角度讲，通cos~一一NR·N(4)常会表现得保守些。更合理的方法应当建立在相贯焊缝的极限承载力研究的基础上。咖引入正则化坐标一()／()，分别取r／Rc。s詈一~／1y(xsinOcosO-ycos20)-z2(5)为0．25、0．50和0．80时，COS(／2)与的关系如图2～图4所示。不难发现，随着相贯角的增大，跟部附近注意到式(1)，相贯线上的两面角可表达