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《空腹鋼管桁架內(nèi)加勁節(jié)點(diǎn)抗彎承載力參數(shù)分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、第七屆全國(guó)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會(huì)空腹鋼管桁架內(nèi)加勁節(jié)點(diǎn)抗彎承載力參數(shù)分析閆澍(同濟(jì)大學(xué)建筑工理最．上每200092)摘要以節(jié)點(diǎn)效率為衡量準(zhǔn)則，利用有限元軟件ABAQus分析了5個(gè)節(jié)點(diǎn)幾何參數(shù)對(duì)卒腹鋼管桁絮內(nèi)加劫節(jié)點(diǎn)抗彎承載力的影響，根據(jù)已有的試驗(yàn)觀鋇j，提出了5種破壞模式及其對(duì)應(yīng)的、能被數(shù)值分析利用的判斷原則，融此判斷節(jié)點(diǎn)的極限承載力。研究結(jié)果表明．腹桿與弦桿的塑性截向模量相差越大，節(jié)點(diǎn)敉牢越高，即參數(shù)變化引起腹桿學(xué)性截面模量減小或弦桿塑性截而模量增大時(shí)，則節(jié)點(diǎn)效率提高：反之．節(jié)點(diǎn)效率降低。關(guān)鍵詞：空腹鋼管桁架節(jié)點(diǎn)，內(nèi)加勁，節(jié)點(diǎn)效率，參數(shù)分析一、引言在空腹桁架(Vierendcel桁
2、架)(圖1)中，節(jié)點(diǎn)往往承受較大的平面內(nèi)彎矩作用¨I。在許多此炎工程中。工程師出于對(duì)建筑美觀性和建筑高度的考慮，不得不減小桿件截面尺寸，因此，必須通過(guò)對(duì)節(jié)點(diǎn)加強(qiáng)的方式達(dá)到滿足設(shè)計(jì)荷載的目的。管節(jié)點(diǎn)的加強(qiáng)方式多種多樣”l，其中在弦桿內(nèi)設(shè)置加勁板件的加強(qiáng)式節(jié)點(diǎn)因具有美觀可靠的優(yōu)點(diǎn)得到了建筑師和工程師的青昧。雖然工程界引‘對(duì)該類型的T型矩形鋼管相貫節(jié)點(diǎn)已建立了節(jié)點(diǎn)抗彎承載力公式?，但是截至目前，我國(guó)規(guī)范ul針對(duì)該形式加勁節(jié)點(diǎn)的抗彎承載能力尚無(wú)規(guī)定。國(guó)內(nèi)外學(xué)者已針對(duì)加勁肋的參數(shù)進(jìn)行了一系列研究”l【月”“”【8l，其對(duì)T型內(nèi)加鋤節(jié)點(diǎn)的研究成果均表明，加勁節(jié)點(diǎn)的承載力較無(wú)加勁節(jié)點(diǎn)有大幅提高，然
3、而針對(duì)節(jié)點(diǎn)參數(shù)對(duì)節(jié)點(diǎn)效率(即甜．。，％，)的影響的報(bào)道還未見(jiàn)到。因此本文利用有限元軟件ABAQuS對(duì)彎矩作用下T型矩形管內(nèi)加勁節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)效率進(jìn)行了初步的單參數(shù)分析，希望可以為以后的丁作奠定基礎(chǔ)。二、參數(shù)的選擇圖1空腹桁架(vierendeel桁架)T型內(nèi)加劫矩形鋼管節(jié)點(diǎn)主要幾何參數(shù)的定義如圖2。為了簡(jiǎn)化分析，本文認(rèn)為內(nèi)加勁肋在弦桿高、寬方向?qū)挾纫恢?，均?．2倍弦桿寬度，內(nèi)加勁肋厚度取為與腹桿壁厚等同。為忽略邊界條件的影響，取fo，h0=10，fI，6l_5。綜合考慮相應(yīng)無(wú)肋節(jié)點(diǎn)抗彎承載力公式及前人成果，確定主要的幾何參數(shù)包括：腹桿與弦桿的寬度比p=h／‰，腹桿高寬比6=&I，6I，
4、弦桿高寬比乒％，％，弦桿寬厚比如；％／島，腹桿寬厚比T1=h，fl。此5個(gè)參數(shù)確定了弦桿與腹桿的相對(duì)關(guān)系，再加上考慮節(jié)點(diǎn)尺寸絕對(duì)值影響因素弦桿寬度幻，節(jié)點(diǎn)就被唯一確定下來(lái)。各參數(shù)變化范圍參照文獻(xiàn)【2]【3】取定，覆蓋了工程常用的全部范圍。工業(yè)建筑2007增刊篁主星全望里垡笙塑三堡堂查墮盟叁fihPl：!l-二：i掣圖2節(jié)點(diǎn)幾何參數(shù)圖3有限元模型的加載簡(jiǎn)圖三、有限元模型的建立(一)邊界條件及加載方式．弦桿兩端設(shè)置為固定端，在腹桿端部設(shè)置剛性板加載頭。考慮到實(shí)際結(jié)構(gòu)中腹桿內(nèi)往往存在一定的軸力．因此設(shè)定腹桿軸壓比為0．2。加載方式為先施加腹桿軸力N，達(dá)到預(yù)定的軸壓比后，再施加腹桿端頭水平剪
5、力P以產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)彎矩，見(jiàn)圖3。由于腹桿長(zhǎng)度為其寬度的5倍，計(jì)算得到的腹桿根部截面的剪應(yīng)力很小，其對(duì)節(jié)點(diǎn)抗彎承載力的影響可以忽略。(二)材料性能和求解計(jì)算模型材料按照文獻(xiàn)【91材性試驗(yàn)結(jié)果確定，屈服強(qiáng)度f(wàn)y=401MPa，極限強(qiáng)度f(wàn)Il=568MPa，伸長(zhǎng)率23％，材料屈服咀后強(qiáng)化段的模量近似取為初始彈性模量的l％。為節(jié)約計(jì)算成本，模型取半結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖4。數(shù)值模擬時(shí)采用殼單元s8R5，以弧長(zhǎng)法迭代求解進(jìn)行計(jì)算分析。(a)節(jié)點(diǎn)整體的有限元模型(b)加勁肋的有限元模型圖4節(jié)點(diǎn)的有限元模型四、T型內(nèi)加勁節(jié)點(diǎn)的有限元分析(一)極限承載力判斷原則根據(jù)文獻(xiàn)[9】的研究成果．本文提出以下5種破壞模式用以
6、判斷節(jié)點(diǎn)達(dá)到極限承載力，見(jiàn)表1。其中，破壞模式∈3)(4)為控制模式，即一旦達(dá)到該破壞模式之一，便認(rèn)為節(jié)點(diǎn)破壞；破壞模式(1)(2)(5)為非控制模式，觀測(cè)結(jié)果表明此破壞發(fā)生后，節(jié)點(diǎn)承載力仍可保持或小幅提高。因此，對(duì)數(shù)值模擬T型內(nèi)加勁矩形鋼管節(jié)點(diǎn)平面內(nèi)抗彎極限承載力判斷原則為：破壞模式(3)或(4)發(fā)生時(shí)的最小值為節(jié)點(diǎn)的抗彎極限承載力；破壞模式(3)和(4)均不發(fā)生時(shí)．取有限元計(jì)算結(jié)果的最大值，并與破壞模式(1)(2)(5)發(fā)生的荷載值進(jìn)行比較，判斷其是否發(fā)生。工業(yè)建筑2007螬刊13871I—川?日^mm崩如第七屆全國(guó)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會(huì)表l破壞模式和判斷原則編號(hào)破壞模式數(shù)值分析
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8、的判斷原則腹桿根部全截面進(jìn)入l根據(jù)腹桿截面性質(zhì)計(jì)算判斷塑性2腹桿根部局部屈曲根據(jù)有限元結(jié)果中腹桿受壓翼緣測(cè)點(diǎn)沿腹桿軸線方向應(yīng)變關(guān)樂(lè)判斷3弦桿變形準(zhǔn)則采用Yu住轉(zhuǎn)角陬值80^，刮?1腹桿根部截面受拉翼緣角點(diǎn)沿腹桿軸線方向應(yīng)孌是否達(dá)到和科中向極1j}{拉4焊縫破壞應(yīng)變Ⅲ(本文取e。F=0．18)．5節(jié)點(diǎn)域剪切破壞規(guī)程?1公式計(jì)算值(二)單參數(shù)分析為考察各個(gè)參數(shù)對(duì)節(jié)點(diǎn)承載力的影響，分黝對(duì)各個(gè)因素進(jìn)行了單參數(shù)分析。’具體方法是取二§列模型(保持弦桿寬度％匐0
