解析模型
本研究采用 EN 1993-1-8 中规定的设计准则，利用表 3.4 中给出的极限状态公式，评估螺栓承载力（抗剪和抗拉）以及板件承载力（承压和冲切）。
等效 T 形件的设计承载力针对端板和柱翼缘组件分别进行评估。对于每个组件，控制设计承载力 FT,Rd 定义为三种潜在破坏机制中得出的最小值。
每种模式的单独承载力基于翼缘塑性弯矩承载力（Mpl,1,Rd 和 Mpl,2,Rd）以及螺栓组的抗拉承载力（∑Ft,Rd）进行计算。这些模式分别对应完全翼缘屈服（模式 1）、螺栓破坏伴随翼缘屈服（模式 2）以及纯螺栓断裂（模式 3）。
破坏模式：
塑性承载力弯矩：
梁柱连接的几何细节
按照标准施工惯例，所有梁和柱构件均采用 S355、Q690 和 Q960 钢材制造，而端板则使用更高强度的 Q690 和 Q960 等级。几何配置，包括端板和螺栓组布置，如图 2 和图 3 以及相应的试验矩阵所示。
试件 JD1（S355）采用 HEM 300 柱截面。为了评估弱柱/强梁层级性能，统一采用 HEA 320 梁截面以及 10 mm 厚的 S690 端板。JD2 采用 Q690 钢制造，JD3 采用 Q960 钢制造。JD2 的梁和柱截面分别为 H300×180×10×12 和 H340×200×10×12，JD3 的梁和柱截面分别为 H250×180×10×12 和 H300×200×10×12。螺栓采用 M24 等级 8.8 和 M27 等级 10.9。
讨论
RFEM 中的钢结构节点解答
本研究对三个外伸式高强钢端板梁柱连接的结构性能进行了试验和数值研究。
试验项目通过有针对性的 T 形件特征试验和高保真有限元分析进行了补充。连接设计使用基于有限元的 RFEM 6 钢结构节点模块完全集成到主结构模型中。在根据试验数据进行验证并在欧洲规范 3（EC3）框架内进行校核后，有限元模型被用于获取局部变形机制的细观信息。图 4 和图 5 以及表 1 和表 2 给出了试验结果、RFEM 中的钢结构节点模块以及 EC3 之间在抗弯承载力和刚度方面的对比，表 3 汇总了观察到的破坏模式。
| 试件 | 试验 | RFEM 中的钢结构节点 | EC3 | EC3/RFEM |
|---|---|---|---|---|
| JD1 | 188.00 | 199.60 | 184.00 | 0.92 |
| JD2 | 313.89 | 310.26 | 292.03 | 0.94 |
| JD3 | 267.82 | 263.25 | 280.40 | 1.07 |
| 试件 | 试验 | RFEM 中的钢结构节点 | EC3 | EC3/RFEM |
|---|---|---|---|---|
| JD1 | 19.90 | 10.00 | 34.30 | 1.72 |
| JD2 | 26.27 | 29.00 | 68.82 | 2.37 |
| JD3 | 17.36 | 20.60 | 47.46 | 2.30 |
| 试件 | EC-3 | RFEM 中的钢结构节点 | 试验 |
|---|---|---|---|
| JD1 | 端板和螺栓 | 端板和螺栓第 1、2 排 | 端板和螺栓第 1、2 排 |
| JD2 | 端板和螺栓 | 端板和螺栓第 1、2 排 | 端板和螺栓第 1、2 排 |
| JD3 | 端板和螺栓 | 端板和螺栓第 1、2 排 | 端板和螺栓第 1、2 排 |
结论
对三个螺栓端板节点（JD1–JD3）进行了研究，将试验结果与 RFEM 钢结构节点模型以及 EC3 手算结果进行了对比。在抗弯承载力方面，三种方法吻合良好。RFEM 与试验结果非常接近（约在 6% 以内），EC3 给出了安全且略偏保守的值。因此，EC3 可以可靠地用于强度设计。
主要差异在于初始刚度。RFEM 给出了合理的数值，但 EC3 严重高估了每个节点的刚度——大约为实测值的 1.7 至 2.7 倍。因此，EC3 的刚度值应谨慎使用，尤其是在正常使用极限状态和挠度验算中。
在破坏模式方面，RFEM 正确预测了试验中观察到的现象（端板屈服且两排螺栓均破坏），而 EC3 预测的是更简单的单螺栓模式。简而言之，RFEM 是预测节点承载力、刚度和破坏模式的可靠工具，可以减少对试验的需求。EC3 在强度方面是安全的，但往往会高估刚度。