大跨度空間鋼網(wǎng)格結構K型空心彎管錐頭節(jié)點力學性能分析.pdf

1、鋼管結構外形美觀，體態(tài)輕巧，經(jīng)濟效益良好。本文以水利部南京水利科學研究院150m×150m超大跨度空間鋼網(wǎng)格結構為例，當鋼網(wǎng)格結構的跨度超限(l≥120m)時，若通長采用受力較大的桿件，由于內力梯度變化過大，將造成極大的浪費，同時由于跨度超限，這些桿件的直徑均相對偏大，直接匯交節(jié)點時，若弦桿直徑不增大，腹桿切弧相貫焊接很難實現(xiàn)。因此，超大跨度時，我們在彎曲的上弦采用“空心彎管錐頭節(jié)點”來解決上述難點，以方便制作和節(jié)約鋼材。
　　本

2、文選取典型的上弦空心彎管錐頭節(jié)點即K型空心彎管錐頭節(jié)點進行分析，分析方法主要采用有限元法，在建立有限元模型時，假定所選用鋼材均無初始缺陷。建立有限元模型中單元采用ANSYS彈塑性SHELL181，材料本構關系采用雙線性強化模型，服從von-Mises屈服準則和隨動強化法則。單元劃分時根據(jù)圣維南原理采用人工劃分和自動劃分，并在節(jié)點應力集中區(qū)域布置較密的網(wǎng)格。
　　文中將 K型空心彎管錐頭節(jié)點與普通管桁架彎管節(jié)點、變截面管桁架彎管節(jié)點

3、進行了對比研究，K型彎管錐頭節(jié)點的承載力明顯優(yōu)于其余兩類節(jié)點，該節(jié)點還表現(xiàn)出與另外兩類節(jié)點同樣良好的強屈比與延性系數(shù)，可知該節(jié)點同樣具有充足的安全儲備和耗能性能。在對比三類節(jié)點的破壞模式中得到了該節(jié)點有兩種破壞模式，即節(jié)點管表面塑性失效和空心切頭錐受壓破壞，其中空心切頭錐受壓破壞的節(jié)點承載力和延性均較差，但該類破壞模式并非典型破壞模式，可通過增加空心切頭錐的長度和壁厚將其避免。
　　在 K型彎管錐頭節(jié)點的參數(shù)化分析中，選取空心切頭

4、錐的坡度、節(jié)點管長度、弦桿直徑與節(jié)點管直徑比、腹桿與節(jié)點管夾角以及上弦排水坡度為參數(shù)，考慮其對節(jié)點承載力的影響，經(jīng)過分析計算得到空心切頭錐坡度與節(jié)點管長度對節(jié)點的承載力影響有限，弦管與節(jié)點管的比值越大、腹桿與節(jié)點管的夾角在30°~40°和50°~60°范圍內以及上弦的坡度越小，對K型彎管錐頭節(jié)點承載力的增大都能起到積極的作用。
　　在構造基礎上分析了τ0~τ3、β1~β3和夾角θ以及坡度i對節(jié)點承載力的影響，對 K型彎管節(jié)點分析時

5、采用單變量分析法，即一個變量改變時節(jié)點承載力隨其變化的規(guī)律，然后再對其他變量逐一分析，可得各個變量對節(jié)點的影響大小。最后再考慮所有參數(shù)對承載力的影響，根據(jù)多元線性回歸得出節(jié)點承載力公式。
　　最后研究節(jié)點的滯回性能，分析對節(jié)點承載力有重要影響的參數(shù)τ0和β3，從得出的滯回曲線和骨架曲線可以看出，K型空心彎管錐頭節(jié)點的滯回曲線比較飽滿，錐頭節(jié)點在往復荷載作用下經(jīng)歷了較長的塑性變形，極限變形能力大，體現(xiàn)出該彎管錐頭節(jié)點具有較好的耗能能