描述

三块板以两种构型连接，即横向焊缝和纵向焊缝。钢材等级、焊缝长度和焊喉厚度是本研究的变量参数。节点承受法向力作用。

模型在 IDEA StatiCa Connection 软件中创建。

图 1：横向焊缝焊接搭接节点几何形状

分析模型

火灾工况下角焊缝单位长度设计承载力应按下式确定：

$$F_{w,t,Rd}=F_{w,Rd}k_{w,\theta}\frac{\gamma_{M2}}{\gamma_{M,fi}}$$

其中 $k_{w,\theta}$ 根据 EN 1993-1-2 表 D.1 按相应焊缝温度取值；$F_{w,Rd}$ 按 EN 1993-1-8 第 4.5.3 条确定。

验证

表 1：横向角焊缝

图 2：横向焊缝温度参数化研究

图 3：横向焊缝钢材等级参数化研究

图 4：横向焊缝长度及焊喉厚度参数化研究

横向角焊缝的承载力在大多数情况下，CBFEM（基于组件的有限元模型）结果略高于分析模型（平均高 3%）。例外情况为温度 350 °C。在该温度下，焊缝承载力受火灾影响较小，分项系数 $\gamma_{M,fi}=1.0$ 与 $\gamma_{M2}=1.25$ 之间的差异超过了火灾引起的承载力降低。IDEA StatiCa 不允许火灾工况下螺栓或焊缝承载力高于常温承载力，取以下两者的最小值：

• 承载力乘以温度折减系数 $k_{\theta}$，再除以火灾设计工况分项系数 $\gamma_{M,fi}$
• 承载力除以螺栓和焊缝分项系数 $\gamma_{M2}$

表 2：纵向角焊缝

图 5：纵向焊缝温度参数化研究

图 6：纵向焊缝钢材等级参数化研究

图 7：纵向焊缝长度及焊喉厚度参数化研究

纵向角焊缝的承载力在大多数情况下，CBFEM（基于组件的有限元模型）结果略低于分析模型（平均低 4%）。例外情况与横向焊缝相同，即温度为 350 °C 时。

基准算例

输入参数

板 2-3：自定义 I 形截面

• 厚度 t_2-3 = 12 mm
• 宽度 b_2-3 = 40 mm
• 钢材 S355

板 1

• 厚度 t₁ = 12 mm
• 宽度 b₁ = 50 mm
• 钢材 S355
• 模型类型 N-Vy-Vz

焊缝，横向角焊缝

• 焊喉厚度 a_b = 3 mm
• 焊缝长度 L_b = 40 mm

温度：两个构件

• $\theta=550\,^\circ C$

输出结果

• 受拉设计承载力 F_Rd = 48 kN

图 8：焊接搭接节点基准算例 

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