概括
高强螺栓端板连接在弯矩作用下，端板在拉力作用下会发生弯曲变形，产生撬力。在刚度较弱的连接节点设计中，撬力不可忽视。按照国内标准设计的端板连接节点普遍存在螺栓数量较多、端板厚度较大等问题。需要分析撬力Q、节点承载力Nt、螺栓拉力Nb和螺栓抗拉承载力。
通过对现行规范公式及其参数进行比较研究，可以找出我国标准趋于保守的原因。拉伸T型件模型可用于模拟高强度螺栓端板连接节点。国内外对张拉T件接头的试验和理论分析表明，具有明显撬力效应的张拉T件接头首先出现的塑性铰链首先出现在T件翼根部附近。随着外拉力Nt逐渐增大，T型翼板从弹性状态逐渐进入弹塑性状态，撬力也从无到有逐渐增大，直至螺栓被拉断或T型翼板被拉断。完全损坏（在螺栓孔中）附近出现第二个塑料铰链）。外拉力Nt分为两部分Nt1和Nt2。其中，Nt1对应于T形翼板根部发生塑性铰时的外拉力。 Nt2与螺栓附近的撬力Q形成弯矩平衡。外拉力Nt的力臂为T，异型件根部到螺栓孔的距离，撬力Q的杠杆臂为螺栓孔到T型件边缘的距离片。根据节点失效模式和失效状态下螺栓孔弯矩平衡条件，得到节点受拉承载力Nt、撬力Q、螺栓拉力Nb以及失效模式临界板厚计算公式。根据节点抗拉承载力公式，可以绘制节点承载力曲线钢材抗拉强度设计值，并得到三种失效模式的控制条件以及三种失效模式之间的关系。
国内外考虑撬力效应的高强度螺栓连接设计方法存在差异。与国外标准的对比结果表明：1）中国标准和美国标准均以已知外力Nt计算板厚；欧洲标准使用已知的板厚度并计算节点。抗拉承载力 Nt.三者虽然形式上有差异，但其计算公式原理相同，可以相互转换。 2）GB 50017-2017《钢结构设计标准》中高强螺栓的拉伸承载力
已考虑撬力效应；其他相关钢结构标准中节点承载力的计算公式仍依据
由于高强螺栓的抗拉承载力上限，会造成撬力效应的重复计算。 3）同等条件下，欧美标准的计算结果与试验结果比较接近，而中国标准的计算结果则较为保守。塑料铰链位置没能纠正是导致我国现行标准保守的一个重要因素。 4）美国最新标准进一步限制了T形翼缘板受拉时的计算宽度。欧洲标准中等效T型翼缘板的有效计算长度lef是以各种可能失效模式下的最小屈服线长度为节点。承载力计算的基础。我国对于T型件机翼宽度的计算标准比较笼统，建议对其进行限制。
0 简介
随着我国大跨度门式刚架结构的广泛使用，端板连接以其可现场快速安装的高强度螺栓，已广泛应用于建筑钢结构工程的梁柱节点，并将未来将得到更广泛的推广。用于各种钢结构工程。在实际项目中，特别是采用国外标准设计时，发现按国内标准设计的同一节点螺栓较多，节点较大。有必要对常用的端板连接节点进行研究，探索国内外相关标准手册中端板连接节点承载力和撬力的计算方法，找出差异以及我国标准保守的原因，并提出解决问题的建议。
1 国内外标准手册的设计方法
高强螺栓端板连接节点的设计方法在国内外标准手册中都有不同的形式表述，但都考虑了撬力的影响。目前的撬力计算公式存在参数多、计算过程复杂的问题，需要进一步研究。
1.1 欧洲钢结构设计标准
为了简化计算过程，欧洲钢结构设计标准EN 1993-1-8采用等效拉力T形件模型，根据塑性铰的分布情况选择T形件的等效长度，并确定等效拉力T形件的等效长度。张力 T 形件。节点承载能力。
1.2 美国钢结构设计标准及手册
美国ANSI/AISC 358-16提供了基于屈服破坏模式的端板连接承载力计算公式；美国AISC钢结构手册提供了受拉T型构件承载力计算公式和撬力计算公式；相关文献提供了计算公式，对美国AISC钢结构手册中的节点承载力计算公式进行了进一步解释。
1.3 中国标准
我国不同的设计标准对高强螺栓端板连接节点有不同的设计规定。
相关文献指出，GB 50017-2017《钢结构设计标准》通过降低高强螺栓抗拉承载力的设计值来考虑撬力的影响。
GB 50122-2015《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》是根据具体屈服模式制定的。结论是当螺栓达到极限拉力且板区材料达到全截面屈服条件时,采用螺栓拉伸承载条件计算端板的计算厚度。用力设计值代替螺栓极限拉力，用钢材强度设计值代替屈服强度。
JGJ 82-2011《钢结构高强度螺栓连接技术规范》和GB/T 22395-2008《锅炉钢结构设计规范》明确介绍了考虑撬动影响的受拉T形件连接的设计方法力量。
2 连接失效形式及T形件分析模型
在高强螺栓加长端板连接节点的设计方法中，常采用等效拉力T形件分析模型对连接节点进行应力分析和设计。根据端板连接的实验研究，不同节点表现出三种失效形式：连接板失效、板与螺栓失效、螺栓失效。 T形件在拉力作用下相应的失效模型可以简化为图1中的三种模式。
a—模式1：极板失效； b—模式2：螺栓-板失效； c—模式3：螺栓失效。
图1 T形件受拉破坏模式
2.1 单板损坏
板失效适用于T型翼板厚度较小但螺栓强度较大的节点。此时翼板厚度较小，T形翼板在拉力作用下最先发生塑性变形而失效。
板失效被简化为模式 1 的分析失效模型，其表现为塑性铰链出现在 T 形件法兰根部和 T 形件法兰螺栓孔处。
2.2 螺栓板失效
螺栓板失效是指螺栓和板同时失效。适用于T型翼板厚度适中、螺栓强度相对匹配的节点。此时，T形构件的拉力由螺栓和撬力来抵抗，节点的抗拉承载力小于螺栓的抗拉承载力。抗拉承载力设计值。
将板和螺栓失效简化为模式2的分析失效模型，表现为T形件翼缘根部的塑性铰+螺栓失效。
2.3 螺栓损坏（连接板弹性）
螺栓破坏适用于T型翼板厚度较大、螺栓较弱的节点。此时翼板厚度较大，在拉力作用下变形较小。撬力的影响可以忽略不计钢材抗拉强度设计值，板材处于弹性应力状态。此时T形件的抗拉承载力设计值就等于螺栓的抗拉承载力设计值。螺栓失效简化为模式3的解析失效模型。
从以上三种破坏模式分析可知，模式1和模式2中受拉的T型件法兰会产生明显的弯曲变形，产生的撬力也会对节点承载力产生显着影响，因此撬力的影响设计时应考虑力。
3 拉伸承载能力
撬力的计算过程可以用梁模型来描述。利用对称原理，可以考虑一半的计算模型。不同失效模式下的计算模型如图2所示。图中：Q为撬力，Nt为单个螺栓对应节点的拉力承载力，Nt=Nt2+Nt3。
a——失效模式3下的弯矩； b——失效模式1和2下的弯矩； c——塑性铰对应的弯矩； d——螺栓位置对应的弯矩。
图2 受拉T形件承载力计算简图
3.1 螺栓损坏节点无撬力的抗拉承载力
螺栓失效为图2a中的失效模式3，撬力Q为零，故节点板的控制弯矩为：M3=
b、C点截面全塑性弯曲承载力：Mbp=
，其中p为T形件的计算宽度，令M3=Mbp，可得到模态3的节点抗拉承载力，见计算公式（1）：
式中：fy为T形件钢材的屈服强度； p是T形部分的计算宽度。我国JGJ 82-2011仅笼统规定计算宽度应为“一排螺栓覆盖的法兰板的计算宽度”，建议进一步明确；美国AISC 325-17钢结构手册中建议保守取p=3.5b且不大于螺栓间距；欧洲标准中，等效T形件的有效计算长度lef以各种可能损坏形式中的最小屈服线长度作为计算依据；
为高强螺栓的抗拉承载力设计值； tnp 为 Nt=
为相应的板厚； tb 是节点板的厚度。
3.2 撬力节点的拉力承载力
板破坏模式和螺栓板破坏模式下的弯矩可等效为两部分：悬臂梁根部弯矩M1+简支梁中部弯矩M2，见图2b、c， d.利用式(1)可以计算出弯矩M1对应的力Nt3，并根据失效模式确定第二部分Nt2的结果。
3.2.1 极板损坏
在这种失效模式下，螺栓保持完好，节点板首先完全损坏，即B点截面弯矩M2首先达到屈服状态。考虑螺栓孔的弱化作用，可得：
式中：δ为净截面系数； d0为螺栓孔直径。
3.2.2 螺栓板失效
根据B点受力平衡和弯矩平衡，当螺栓首先失效时，螺栓承受的拉力Nt等于螺栓的抗拉承载力减去撬力，即Nt=
-Q，可以得到：
此时，由螺栓强度控制的节点抗拉承载力Nt为：
3.3 总结
根据失效模式，可得到三种失效模式对应的受拉T形件承载力计算公式如式（1）、（2）和（4）。
由受拉T形件承载力计算公式可知，减小外拉力Nt和力臂长度b（即螺栓中心到螺栓表面的距离）法兰板）可有效减少端板厚度，减少螺栓的弯曲变形。 。当b值较小时，节点的失效状态将呈现螺栓-板失效模式。否则，很容易表现出板材的失效模式。相关研究已经证明了这一点。因此，在实际工程设计中，在满足建筑空间要求的前提下，应尽量减小b的值。美国标准中习惯取b=50mm，端板宽度不超过梁翼缘宽度+25mm。控制端板宽度的目的是为了控制单个螺栓的宽度不至于过大。
4撬力
由于在节点抗拉承载力的计算过程中已经考虑了撬力，因此通常不需要计算撬力值。需要计算时，可根据失效模式进行计算：螺栓失效模式对应的撬力为零；螺栓板失效模式对应的撬力为： Q =
- 新台币；电路板失效模式，通常撬力Q<
-Nt，对应的撬力值Q可利用式(5)计算得到。
无论失效模式如何，撬力 Q 都可以根据螺栓处的弯矩平衡使用公式 (6) 计算：
利用式(2)和式(5)或(6)可得到板失效模式的螺栓拉力Nb。此时螺栓拉力Nb等于节点拉力承载力Nt与撬力Q之和：
美国AISC钢结构手册和JGJ 82-2011均提供了撬力计算公式。其原理与式（6）相同，但形式上有所不同。
相关文献根据式（6）推导了撬力的近似计算公式，该公式只能用于螺栓板破坏模式。当节点失效模式为板失效时，该公式不再适用。
5 国内外标准设计内容对比
5.1 节点板厚度计算
当节点张力Nt已知并求出板厚tb时，将式（1）、（2）、（4）转化为板厚计算公式，如下：
螺栓失效模式：
板损坏模式：
螺栓板失效模式：
公式中计算参数的定义可以参见本文第3节。
上述节点板厚度计算公式与美国AISC钢结构手册和中国JGJ 82-2011中受拉T型翼板厚度计算公式一致。
5.2 计算模型
美国AISC钢结构手册中，根据试验结果对节点板厚度计算公式的材料强度和几何尺寸进行了修订。调整后的计算模型如图3a所示。
