空間鋼結(jié)構(gòu)新型復(fù)式球節(jié)點性能分析與試驗研究.pdf

1、大跨空間鋼結(jié)構(gòu)是目前發(fā)展最快的結(jié)構(gòu)類型，它具有受力合理、覆蓋跨度大、剛度大、自重輕、造型豐富美觀、綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好的特點，節(jié)點在空間鋼結(jié)構(gòu)中起著重要作用。節(jié)點連接多根桿件，是結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位，對于節(jié)點的研究具有重要的現(xiàn)實意義。目前采用的節(jié)點主要為焊接空心球或螺栓球節(jié)點，施工中前者需要高空焊接，施工不便，后者會出現(xiàn)假擰、欠擰等問題，均不同程度影響施工質(zhì)量。
　　為避免現(xiàn)場施工可能出現(xiàn)的問題，本文提出一種新型復(fù)式球節(jié)點，由球體、墊塊、

2、桿端連接件和圓鋼管桿件通過螺栓和焊接的混合方式裝配而成，屬于一種復(fù)合式的典型半剛性節(jié)點，其整體構(gòu)件可以在工廠預(yù)制完成，易于保證質(zhì)量。本文對其軸向荷載和純彎矩作用下的性能進(jìn)行有限元模擬分析和試驗研究，并在受力性能分析的基礎(chǔ)上研究了新型節(jié)點的半剛性性能，為工程設(shè)計中采用新型節(jié)點的整體網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)提供依據(jù)。
　　為了能夠比較準(zhǔn)確的觀察、分析新型復(fù)式球節(jié)點在單向軸壓作用下的受力機理和極限承載力，本文利用ANSYS軟件開展的有限元模擬分析，得到

3、節(jié)點的受力機理和極限承載力，在有限元分析的基礎(chǔ)上選取部分尺寸節(jié)點構(gòu)件進(jìn)行單向軸壓下的驗證試驗，試驗結(jié)果與建模分析所得到的結(jié)論比較吻合。同時，本文對影響節(jié)點單向軸壓極限承載力的幾個因素進(jìn)行了分析，提出了一些設(shè)計建議。
　　在空間結(jié)構(gòu)中，節(jié)點除了受到軸向力之外往往會受到彎矩作用，但網(wǎng)架節(jié)點的設(shè)計中出于安全的考慮，通常將半剛性節(jié)點作為鉸接節(jié)點處理，不考慮抗彎承載力，往往不應(yīng)用于單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中。本文設(shè)計的新型復(fù)式球節(jié)點具有一定的抗彎剛度，

4、且施工簡便，具有很好的工程應(yīng)用價值。針對新型復(fù)式球節(jié)點的抗彎性能及采用這種新型復(fù)式球節(jié)點的單層網(wǎng)殼的穩(wěn)定性開展研究，對應(yīng)用于實際空間結(jié)構(gòu)中具有重要的理論意義與實用價值。為了得到新型復(fù)式球節(jié)點的彎矩，轉(zhuǎn)角曲線和彎曲剛度，本文進(jìn)行了在彎矩荷載作用下考慮各項因素的非線性有限元模擬，并通過試驗驗證，初步的得到了部分尺寸節(jié)點的彎矩-轉(zhuǎn)角曲線，在此基礎(chǔ)上選取合理的計算模式，通過理論分析得到本節(jié)點的彎矩-轉(zhuǎn)角方程，經(jīng)比較分析表明本文分析方法基本準(zhǔn)確、