13.2 构造要求

13.2.1 钢管直接焊接节点的构造应符合下列规定：
    1 主管的外部尺寸不应小于支管的外部尺寸，主管的壁厚不应小于支管的壁厚，在支管与主管的连接处不得将支管插入主管内。
    2 主管与支管或支管轴线间的夹角不宜小于30°。
    3 支管与主管的连接节点处宜避免偏心；偏心不可避免时，其值不宜超过下式的限制；     式中：e——偏心距(图13.1.4)；
              D——圆管主管外径(mm)；
              h——连接平面内的方(矩)形管主管截面高度(mm)。
    4 支管端部应使用自动切管机切割，支管壁厚小于6mm时可不切坡口。
    5 支管与主管的连接焊缝，除支管搭接应符合本标准第13.2.2条的规定外，应沿全周连续焊接并平滑过渡；焊缝形式可沿全周采用角焊缝，或部分采用对接焊缝，部分采用角焊缝，其中支管管壁与主管管壁之间的夹角大于或等于120°的区域宜采用对接焊缝或带坡口的角焊缝；角焊缝的焊脚尺寸不宜大于支管壁厚的2倍；搭接支管周边焊缝宜为2倍支管壁厚。
    6 在主管表面焊接的相邻支管的间隙a不应小于两支管壁厚之和[图13.1.4(a)、图13.1.4(b)]。
13.2.2 支管搭接型的直接焊接节点的构造尚应符合下列规定：
    1 支管搭接的平面K形或N形节点[图13.2.2(a)、图13.2.2(b)]，其搭接率 η_ov＝q／p×100％应满足25％≤η_ov≤100％，且应确保在搭接的支管之间的连接焊缝能可靠地传递内力；
    2 当互相搭接的支管外部尺寸不同时，外部尺寸较小者应搭接在尺寸较大者上；当支管壁厚不同时，较小壁厚者应搭接在较大壁厚者上；承受轴心压力的支管宜在下方。 13.2.3 无加劲直接焊接方式不能满足承载力要求时，可按下列规定在主管内设置横向加劲板：
    1 支管以承受轴力为主时，可在主管内设1道或2道加劲板[图13.2.3-1(a)、图13.2.3-1(b)]；节点需满足抗弯连接要求时，应设2道加劲板；加劲板中面宜垂直于主管轴线；当主管为圆管，设置1道加劲板时，加劲板宜设置在支管与主管相贯面的鞍点处，设置2道加劲板时，加劲板宜设置在距相贯面冠点0.1D₁附近[图13.2.3-1(b)]，D₁为支管外径；主管为方管时，加劲肋宜设置2块(图13.2.3-2)；
    2 加劲板厚度不得小于支管壁厚，也不宜小于主管壁厚的2／3和主管内径的1／40；加劲板中央开孔时，环板宽度与板厚的比值不宜大于15ε_k；
    3 加劲板宜采用部分熔透焊缝焊接，主管为方管的加劲板靠支管一边与两侧边宜采用部分熔透焊接，与支管连接反向一边可不焊接；
    4 当主管直径较小，加劲板的焊接必须断开主管钢管时，主管的拼接焊缝宜设置在距支管相贯焊缝最外侧冠点80mm以外处[图13.2.3-1(c)]。

图13.2.3-2 支管为方管或矩形管时加劲板的位置
1-加劲板

13.2.4 钢管直接焊接节点采用主管表面贴加强板的方法加强时，应符合下列规定：
    1 主管为圆管时，加强板宜包覆主管半圆[图13.2.4(a)]，长度方向两侧均应超过支管最外侧焊缝50mm以上，但不宜超过支管直径的2／3，加强板厚度不宜小于4mm。
    2 主管为方(矩)形管且在与支管相连表面设置加强板[图13.2.4(b)]时，加强板长度l_p可按下列公式确定，加强板宽度b_p宜接近主管宽度，并预留适当的焊缝位置，加强板厚度不宜小于支管最大厚度的2倍。

    式中：l_p、b_p——加强板的长度和宽度(mm)；
              h₁、h₂——支管1、2的截面高度(mm)；
              b₁——支管1的截面宽度(mm)；
              θ₁、θ₂——支管1、2轴线和主管轴线的夹角；
              a——两支管在主管表面的距离(mm)。
    3 主管为方(矩)形管且在主管两侧表面设置加强板[图13.2.4(c)]时，K形间隙节点：加强板长度l_p可按式(13.2.4-2)确定，T和Y形节点的加强板长度l_p可按下式确定：
    4 加强板与主管应采用四周围焊。对K、N形节点焊缝有效高度不应小于腹杆壁厚。焊接前宜在加强板上先钻一个排气小孔，焊后应用塞焊将孔封闭。

图13.2.4 主管外表面贴加强板的加劲方式
1-四周围焊；2-加强板

条文说明

13.2.1 本条沿用原规范第10.1.5条的一部分及第10.2.1条、第10.2.2条、第10.2.5条。本节各项构造规定是用于保证节点连接的施工质量，从而保证实现计算规定的各种性能。
    1 当主管采用冷成型方矩形管时，其弯角部位的钢材受加工硬化作用产生局部变脆，不宜在此部位焊接支管；另一方面，如果支管与主管同宽，弯角部位的焊缝构造处理困难，因此支管宽度宜小于主管宽度。
    2 “连接处主管与支管轴线间夹角以及各支管轴线间夹角不宜小于30°”的规定是为了保证施焊条件，便于焊根熔透，也有利于减少尖端处焊缝的撕裂应力。
    3 格构式构件在一定条件下可近似按铰接杆件体系进行内力分析，因此节点连接处应尽可能避免偏心。但当偏心不可避免(如为使支管间隙满足本条第6款要求而调整支管位置)但未超过式(13.2.1)限制时，在计算节点和受拉主管承载力时，可不考虑偏心引起的弯矩作用，在计算受压主管承载力时应考虑偏心弯矩M＝△N·e(△N为节点两侧主管轴力之差值)的影响；搭接型连接时，由于受到搭接率规定的影响(本标准第13.2.2条第1款)，可能突破式(13.2.1)的限制，此时格构式构件(桁架、拱架、塔架等)可按有偏心架进行内力分析。
    4 支管端部形状及焊缝形式随支管和主管相交位置、支管壁厚不同以及焊接条件变化而异，如果不采用精密的机械加工，不易保证装配焊缝质量。我国成规模的钢结构加工制造企业已经普遍装备了自动切管机，因此本次修订要求支管端部加工都采用自动切管机。
    5 由于断续焊缝易产生咬边、夹渣等焊缝缺陷，以及不均匀热影响区的材质缺陷，恶化焊缝的性能，故主管和支管的连续焊缝应沿全周连续焊接，焊缝尺寸应适中，形状合理。在保证节点设计承载力大于支管设计内力的条件下，多数情况下角焊缝焊脚尺寸达到1.5倍支管厚度是可以满足承载要求的；但当支管设计内力接近支管设计承载力时，角焊缝尺寸只有达到2倍支管厚度才能满足承载要求。角焊缝尺寸应由计算确定，满足受力条件时不必过分加大，限制最大焊脚尺寸的目的在于防止过度焊接的不利影响。
13.2.2 本条基本沿用原规范第10.2.3条、第10.2.4条。空间节点中，支管轴线不在同一平面内时，如采用搭接型连接，构造措施可参照本条规定。
    K形搭接节点中，两支管间应有足够的搭接区域以保证支管间内力平顺地传递。研究表明(图30)，搭接率小于25％时，节点承载力将有较大程度地降低，故搭接节点中需限制搭接率。

图30 搭接率对节点承载力的影响

    支管互相搭接时，从传力合理、施焊可行的原则出发，需对不同搭接支管(位于上方)与被搭接支管(位于下方)的相对关系予以规定。原规范规定“当支管钢材强度等级不同时，低强度管应搭接在高强度管上”，考虑到实际工程中很少出现这种情况，本次修订从正文中删去这一规定，但如遇见此种情况仍可按此原则处理。实际工程中还可能遇到如外部尺寸较大支管反而壁厚较小的情况，此时因外部尺寸较大管置于下方，对被搭接支管在搭接处的管壁承载力应进行计算，不能满足强度要求时，被搭接部位应考虑加劲措施。
    搭接型连接中，位于下方的被搭接支管在组装、定位后，该支管与主管接触的一部分区域被搭接支管从上方覆盖，称为隐蔽部位。隐蔽部位无法从外部直接焊接，施焊十分困难。圆钢管直接焊接节点中，当搭接支管轴线在同一平面内时，除需要进行疲劳计算的节点、按中震弹性设计的节点以及对结构整体性能有重要影响的节点外，被搭接支管的隐蔽部位(图31)可不焊接；被搭接支管隐蔽部位必须焊接时，允许在搭接管上设焊接手孔(图32)，在隐蔽部位施焊结束后封闭，或将搭接管在节点近旁处断开，隐蔽部位施焊后再接上其余管段(图33)。

图31 搭接连接的隐蔽部位
1-搭接支管；2-被搭接支管；3-趾部；4-跟部；5-主管；6-被搭接支管内隐蔽部分

图32 焊接手孔示意
1-焊接手孔

图33 隐蔽部分施焊时搭接支管断开示意
1-断开位置