加強(qiáng)型空間方矩鋼管相貫節(jié)點(diǎn)靜力性能研究.pdf

1、隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對(duì)體育類建筑，會(huì)展類建筑等設(shè)施的需求量與日俱增?？招墓芙Y(jié)構(gòu)因其造型美觀，且管截面構(gòu)件受力性能好而被廣泛應(yīng)用于這些結(jié)構(gòu)中?？招墓芙Y(jié)構(gòu)連接設(shè)計(jì)一直是管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一個(gè)棘手問題，受到各國(guó)越來越多科研人員的重視。
　　 本文背景工程就采用了空間正交鋼管桁架結(jié)構(gòu)，截面形式為方形和矩形焊接空心截面，節(jié)點(diǎn)形式為支管端部擴(kuò)大的加強(qiáng)型空間節(jié)點(diǎn)，桁架與鋼管混凝土柱的連接節(jié)點(diǎn)也可以認(rèn)為是主桿內(nèi)填充混凝土的加強(qiáng)型空間節(jié)點(diǎn)。目前我

2、國(guó)規(guī)范沒有關(guān)于此類空間桁架節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度計(jì)算公式。為了保證工程的安全，對(duì)工程兩個(gè)典型節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，其中節(jié)點(diǎn)一為足尺模型，節(jié)點(diǎn)二為1:2縮尺模型。試驗(yàn)結(jié)果表明，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度滿足要求，節(jié)點(diǎn)是安全的，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)均未發(fā)生明顯的破壞現(xiàn)象，節(jié)點(diǎn)焊縫未見破壞，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)均具有一定的安全儲(chǔ)備。采用 ABAQUS對(duì)試驗(yàn)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有限無分析也表明，節(jié)點(diǎn)可以滿足工程要求，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)承載力分別達(dá)到167.5％和297％設(shè)計(jì)荷載。
　　 在背景工程空間節(jié)點(diǎn)試

3、驗(yàn)研究和有限元分析的基礎(chǔ)上，探討了節(jié)點(diǎn)有限元分析時(shí)材料本構(gòu)模型、位移邊界條件、桿件長(zhǎng)度系數(shù)α和鋼材極限應(yīng)力的選取，提出了合理的節(jié)點(diǎn)有限元分析模型。
　　 本文采用有限元方法對(duì)空間加強(qiáng)D-KT型相貫節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了深入的研究，加強(qiáng)方式包括支桿端部擴(kuò)大和水平桿內(nèi)填充混凝土。為了研究空間D-KT型節(jié)點(diǎn)的空間效應(yīng)，本文也對(duì)以上兩種加強(qiáng)型的平面KT型節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了研究。研究表明，支桿端部擴(kuò)大可以有效提高節(jié)點(diǎn)受拉支桿的極限強(qiáng)度，并推遲節(jié)點(diǎn)進(jìn)入塑性發(fā)展

4、階段：主桿（水平桿）內(nèi)灌混凝上可以有效提高節(jié)點(diǎn)受壓支桿極限承載力。空間D-KT型節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力分布與平面KT型節(jié)點(diǎn)的不盡相同，但節(jié)點(diǎn)承載力相近。荷載效應(yīng)對(duì)節(jié)點(diǎn)應(yīng)力分布有影響，但對(duì)承載力的影響很小。
　　 前人研究表明，支主桿寬度比β、主桿或水平桿寬度與壁厚比2γ是影響節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度的主要因素。對(duì)于支桿端部擴(kuò)大的加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)，支桿端部擴(kuò)大系數(shù)η可能也是影響節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度的一個(gè)重要因素。因此，本文對(duì)平面KT型節(jié)點(diǎn)和空間D-KT型節(jié)點(diǎn)進(jìn)行關(guān)于以上三個(gè)影

5、響因素的參數(shù)化分析。研究表明，當(dāng)β＜1.0時(shí)，隨著β值的增大，節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度提高：γ值越小，節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度越高，η值越大，節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度也越高。在節(jié)點(diǎn)參數(shù)化分析的基礎(chǔ)上，本文提出了平面KT型和空間D-KT型節(jié)點(diǎn)以及相應(yīng)支桿端部擴(kuò)大的加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)的承載力計(jì)算公式。
　　 不同的節(jié)點(diǎn)類型對(duì)桁架整體結(jié)構(gòu)的靜力性能將產(chǎn)生一定的影響。另外，不同的計(jì)算模型也會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生影響。為此，本文進(jìn)行了不同節(jié)點(diǎn)類型和計(jì)算模型下結(jié)構(gòu)靜力性能的對(duì)比分析，其中包括了3類