不銹鋼Y型、K型相貫節(jié)點(diǎn)靜力試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們對(duì)建筑外觀要求越來(lái)越高。不銹鋼材料以其良好的裝飾效果，良好的耐腐蝕性和耐久性和加工性能，同時(shí)還具有優(yōu)良的耐高溫性能和低溫韌性，越來(lái)越多地被利用在建筑結(jié)構(gòu)中?？招墓芙Y(jié)構(gòu)由于造型美觀，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡(jiǎn)單、受力性能好也被廣泛地應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)中。目前我國(guó)對(duì)不銹鋼節(jié)點(diǎn)性能研究尚未廣泛開(kāi)展，基于以上背景本文對(duì)不銹鋼圓管相貫T型、Y型和間隙K型節(jié)點(diǎn)進(jìn)行支管軸向力作用下的靜力試驗(yàn)研究。
　　基于國(guó)產(chǎn)不銹鋼30408冷成型鋼管

2、，本文進(jìn)行了9個(gè)不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)試件材料力學(xué)性能試驗(yàn)與6個(gè)支管受壓的不銹鋼圓管T型相貫節(jié)點(diǎn)、6個(gè)支管受拉的不銹鋼圓管T型相貫節(jié)點(diǎn)、3個(gè)支管受壓的不銹鋼圓管Y型相貫節(jié)點(diǎn)、3個(gè)支管受拉的不銹鋼圓管Y型相貫節(jié)點(diǎn)和4個(gè)不銹鋼圓管K型相貫節(jié)點(diǎn)靜力試驗(yàn)。圓管相貫節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)研究表明:支管軸向荷載作用下T型、Y型節(jié)點(diǎn)的破壞現(xiàn)象為弦桿整體彎曲和節(jié)點(diǎn)區(qū)域的塑性破壞兩者相結(jié)合。支管軸向壓力荷載作用下的T型、Y型節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)區(qū)域的破壞主要為弦桿側(cè)壁向外鼓曲和弦桿上壁凹

3、陷，節(jié)點(diǎn)區(qū)域的弦桿最終被擠壓成橢圓形，荷載位移曲線具有明顯的峰值，隨著弦桿中預(yù)加軸向荷載的增大，節(jié)點(diǎn)承載力下降。支管軸向拉力荷載作用下的T型、Y型節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)區(qū)域的破壞主要為弦桿側(cè)壁向內(nèi)收縮和弦桿上壁向上拉伸，節(jié)點(diǎn)區(qū)域的弦桿最終被拉伸成橢圓形，荷載-位移曲線沒(méi)有明顯的峰值，隨著弦桿中預(yù)加軸向荷載的增大，節(jié)點(diǎn)承載力下降。K型節(jié)點(diǎn)的破壞現(xiàn)象主要為弦桿上表面發(fā)生明顯的凹陷，并且弦桿上與受壓支管垂直的斜面發(fā)生了明顯的鼓曲，受壓支管發(fā)生了很大的軸向

4、位移，受拉支管軸向變形和弦桿彎曲變形都非常小。K型節(jié)點(diǎn)荷載-位移曲線也具有明顯的峰值，節(jié)點(diǎn)承載力隨著管徑比增大而增大。
　　介紹了三本設(shè)計(jì)規(guī)范《國(guó)際管結(jié)構(gòu)發(fā)展與研究委員會(huì)設(shè)計(jì)規(guī)范》(CIDECT)、《歐洲鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(EN1993-1-8)和《美國(guó)石油學(xué)會(huì)海上固定平臺(tái)規(guī)范》(API-RP2A)中對(duì)普通鋼圓管相貫T型、Y型和間隙K型節(jié)點(diǎn)承載力的計(jì)算方法。并搜集了已有的關(guān)于不銹鋼圓管相貫節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合本文中的不銹鋼圓管相貫節(jié)

5、點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果，將上述規(guī)范中普通鋼相貫節(jié)點(diǎn)承載力計(jì)算方法計(jì)算的節(jié)點(diǎn)承載力與試驗(yàn)承載力進(jìn)行比較。結(jié)果表明:以上三本規(guī)范計(jì)算的不銹鋼圓管相貫節(jié)點(diǎn)承載力具有較大的離散性和不準(zhǔn)確性。
　　采用有限元軟件ANSYS對(duì)支管軸向荷載作用下不銹鋼圓管T型、Y型和間隙K型相貫節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值模擬，選擇準(zhǔn)確的材料力學(xué)參數(shù)和合理的邊界條件，比較準(zhǔn)確地模擬出不銹鋼圓管相貫節(jié)點(diǎn)的荷載位移曲線和節(jié)點(diǎn)破壞模式，并將有限元模擬的結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。結(jié)果表明:

6、本文中建立的有限元模型能夠準(zhǔn)確反映不銹鋼圓管相貫節(jié)點(diǎn)的真實(shí)受力情況。同時(shí)對(duì)影響節(jié)點(diǎn)承載力的關(guān)建因素進(jìn)行有限元參數(shù)化分析，分析發(fā)現(xiàn):相同截面尺寸的T型、Y型節(jié)點(diǎn)在支管受拉作用下節(jié)點(diǎn)承載力要高于支管受壓情況下節(jié)點(diǎn)承載力，約為支管受壓承載力的1.20倍。弦桿壁厚t0越大，節(jié)點(diǎn)承載力越高;支管與弦桿的外徑比β越小，節(jié)點(diǎn)承載力越低;K型節(jié)點(diǎn)中支管之間間隙g越大，節(jié)點(diǎn)承載力越低。弦桿中預(yù)加軸向壓力荷載N0，p越大，節(jié)點(diǎn)承載力越低;弦桿中預(yù)加軸向拉力