新型齒式半剛性節(jié)點靜動力性能研究.pdf

1、半剛性節(jié)點通常采用單根或多根螺栓現(xiàn)場裝配而成，是一種介于剛接節(jié)點和鉸接節(jié)點之間的節(jié)點形式，半剛性節(jié)點網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)具有受力合理、施工方便、施工精度高等優(yōu)點。自由曲面形式的單層網(wǎng)殼造型自由、富于動感，網(wǎng)格劃分美觀流暢，逐漸成為建筑領(lǐng)域的熱點與趨勢。然而，目前國內(nèi)廣泛應(yīng)用的裝配式螺栓球節(jié)點因剛度不足，在中國《空間結(jié)構(gòu)網(wǎng)格技術(shù)規(guī)程》中明確限制了此節(jié)點在單層網(wǎng)殼中的應(yīng)用。而其他剛度較好的半剛性節(jié)點，如End-face節(jié)點，又不能很好地適應(yīng)自由曲面網(wǎng)殼

2、結(jié)構(gòu)變化較大的曲率。鑒于此，本文研發(fā)了一種既具有良好抗轉(zhuǎn)動剛度又具有“萬向性”的半剛性節(jié)點，并做了以下工作：
　　(1)齒式半剛性節(jié)點研發(fā)
　　針對自由曲面單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的適用范圍及其工作特點，設(shè)計并研發(fā)了齒式半剛性節(jié)點，本節(jié)點同時具有良好剛度與萬向性，建立數(shù)值模擬模型，采取理論分析、數(shù)值模擬的等手段，對齒式節(jié)點進行優(yōu)化，確定了更合理、經(jīng)濟的節(jié)點連接尺寸。
　　(2)齒式半剛性節(jié)點的靜力特性研究
　　基于不同球厚、

3、齒式螺栓直徑、齒高比、齒數(shù)等參數(shù)，開展了一系列彎剪作用下的節(jié)點的靜力試驗研究，獲得了節(jié)點在不同參數(shù)影響下的彎矩-轉(zhuǎn)角曲線及其破壞模式?；贏BAQUS有限元軟件，建立了齒式節(jié)點的數(shù)值分析模型，考察彎剪、壓彎、拉彎三種典型荷載作用下節(jié)點的受力性能和破壞機理，并通過試驗的結(jié)果對節(jié)點彎剪作用下的性能進行驗證，試驗與數(shù)值模擬結(jié)果擬合較好。
　　(3)齒式半剛性節(jié)點的動力特性研究
　　在節(jié)點靜力特性研究的基礎(chǔ)上，基于不同齒式螺栓直徑、

4、齒高比、齒數(shù)等參數(shù)，采用擬靜力方法對彎剪作用下節(jié)點的滯回性能進行了試驗研究，并開展了相應(yīng)的數(shù)值模擬分析，得到了不同參數(shù)影響下的節(jié)點滯回曲線和骨架曲線，充分掌握了節(jié)點的滯回性能，為進一步改進節(jié)點的動力性能提供了依據(jù)。
　　(4)齒式半剛性節(jié)點理論研究
　　基于冪函數(shù)模型及等效柱法得到了齒式節(jié)點初始剛度和極限彎矩的理論公式，擬合出了齒式半剛性節(jié)點彎矩-轉(zhuǎn)角曲線預(yù)測公式，通過與節(jié)點試驗結(jié)果的對比分析，驗證了預(yù)測公式的有效性，為進一