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2024-12-30

RFEM 6 中的 AISC 角焊缝设计

面之间的焊缝应力可以使用 RFEM 6 中的应力-应变分析模块进行计算。 此外,可以输入根据相关规范确定的应力极限值,以确定焊缝的应力比。 本文将通过两个来自 AISC 第 1 卷的示例,按照规范 [1] 对角焊缝设计进行说明: 设计举例 [2].

AISC 示例 J.1 角焊缝

如上面图 01 所示,一块 1/4 英寸厚的板被焊接到一块 3/8 英寸厚的板上。 板的强度为 ASTM A572 Grade 50。 焊缝: 70 ksi 焊条,焊脚尺寸 3/16 英寸,长 27 英寸。

用户可以选择不同的连接类型,例如对接、角接、搭接和 T 形连接。 对于第一个示例,我们选择了搭接和单角接连接(图02)。 焊缝布置控制着焊缝布置在所连接面的顶部还是底部。 如果初始选择不正确,则会出现一条错误消息,建议反转方向。 请输入 3/16 英寸 x 0.707 = 0.13256 英寸作为焊缝尺寸。首先选择焊缝线,然后选择需要连接的两个面。焊缝长度等于所选线的总长度。

应力-应变分析文件夹下,线焊连接默认的配置可以被编辑(图03)。 停用不相关的应力类型。

极限应力可按LRFD设计中的AISC公式J2-4(不包括焊缝区域)计算。 然后将该值与得到的应力 σ 进行比较|j+s+w|RWIND 3。

使用“特殊选项”(图04)可以在焊缝长度上重新分布局部应力峰值。 为剪力和法向荷载选择“恒定”。 对弯矩荷载选择“无”时,轴力结果中不需要的弯矩可以忽略不计。

可用的应力分析方法是简化的和方向性的,按照欧洲规范 EN 1993-1-8 {%于#参考 [3]]]。 在本例中选择“简化”方法。

计算完成后,从下拉菜单中选择线焊应力,可以查看应力结果(图05)。 在 AISC 示例中得出的应力比为 200 kips/206 kips = 0.971。这相当于 RFEM 中应力比为 1.0。

AISC 示例 J.2A 以一定角度加载角焊缝

在第二个示例中,在梁翼缘的顶部焊接了一块 3/4 英寸厚的节点板(模型中假定有 1.0 英寸厚的翼缘和腹板)。 荷载与焊缝轴线呈 60° 角。 板的强度为 ASTM A572 Grade 50。 焊缝: 70 ksi、焊缝直径为5/16英寸,长度为15.4英寸(图01)。

与上面所示的工作流程类似,创建一个新的线焊连接。 选择“T形连接”和“双角焊缝”(图06)。 请输入 5/16 英寸 x 0.707 = 0.221 英寸作为焊缝尺寸。

因为在这个例子中使用了不同的极限应力,所以需要添加一个新的线焊连接配置

根据 AISC 公式 J2-5 的方向强度增加系数可用于增加倾斜角焊缝的极限应力。

LRFD 设计的极限应力按照 AISC 公式 J2-4(不包括焊缝区域):

RFEM 中的应力比为 1.0,验证了 AISC 示例中计算得出的所需长度。 除了应力外,还可以图形方式显示内力。 总的剪应力 W 乘以焊缝长度,可以得到总的作用荷载(图 07)。

注意,必须检查 AISC 对角焊缝的附加要求。 这包括最小和最大尺寸、最小长度、有效长度以及 AISC 第 J2.2b 节中介绍的其他限制。


作者

Cisca 负责北美市场的客户技术支持和持续的程序开发。

参考
  1. 美国钢结构协会 (2022)。 Specification for Structural Steel Buildings, ANSI/AISC 360-22. Chicago: AISC.
  2. AISC。 (2023). Design Examples – Companion to the AISC Steel Construction Manual – Version 16.0. Chicago: AISC.
  3. EN 1993-1-8 钢结构设计 - 第1-8部分: 节点设计。 (2010)。柏林:Beuth Verlag GmbH


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