圓管空間KT型節(jié)點(diǎn)的靜力性能研究-論文.pdf

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1、2總第工程設(shè)計(jì)與研究014年O6月。??’～圓管空間KT型節(jié)點(diǎn)的靜力性能研究周中科(摘要)空間KT型相貫節(jié)點(diǎn)是三角形鋼管桁架結(jié)構(gòu)體系中一種典型的節(jié)點(diǎn)形式。在考慮材料非線性和幾何非線性的同時(shí)，采用ANSYS有限元程序?qū)臻gKT型圓鋼管相貫節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了有限元分析。與平面節(jié)點(diǎn)相比，荷載效應(yīng)對(duì)空間節(jié)點(diǎn)極限承栽力的影響不可忽略。因此，有限元參數(shù)重點(diǎn)考察了各支管不同軸力比、主管軸向壓應(yīng)力等參數(shù)對(duì)節(jié)點(diǎn)極限承栽力的影響，求得了KT型節(jié)點(diǎn)的極限承載力，得出了K支管與T支管在節(jié)點(diǎn)處的軸向承栽力相關(guān)曲線。最終分析結(jié)果揭示了空間KT型節(jié)點(diǎn)的破壞類型，并得出了該類節(jié)點(diǎn)

2、極限承栽力隨上述各個(gè)參數(shù)變化的規(guī)律。(關(guān)鍵詞)空間KT型節(jié)點(diǎn)；極限承栽力；非線性有限元分析由于鋼管相貫節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便、時(shí)，針對(duì)不同的破壞模式分別研究了主管軸受力性能較好以及節(jié)省鋼材等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)壓應(yīng)力對(duì)節(jié)點(diǎn)極限承載力的影響。在空間結(jié)構(gòu)，特別是大跨度結(jié)構(gòu)中得到了廣1相貫節(jié)點(diǎn)極限承載力的確定泛應(yīng)用。節(jié)點(diǎn)形式更是超出了我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017—2003所涉及的形式：如及其有限元模型在實(shí)際工程中大量采用的空間X、KT、KX、1．1相貫節(jié)點(diǎn)極限承載力KKT型節(jié)點(diǎn)等。本文研究相貫節(jié)點(diǎn)主管管壁的破壞，不空間KT型相貫節(jié)點(diǎn)是三角形鋼管桁架考

3、慮支管與主管焊縫對(duì)節(jié)點(diǎn)極限承載力的影結(jié)構(gòu)體系中一種典型的節(jié)點(diǎn)形式。目前對(duì)空響。采用極限強(qiáng)度和極限變形兩條準(zhǔn)則判斷間KT型相貫節(jié)點(diǎn)的研究較少。喻東風(fēng)[1]、節(jié)點(diǎn)的極限承載力。鄭伯興[2]等分別在2005年、2007年對(duì)空間(1)極限強(qiáng)度準(zhǔn)則沿支管軸向的荷載KT型圓管相貫節(jié)點(diǎn)極限承載力進(jìn)行了有限達(dá)到荷載一位移曲線的荷載極值點(diǎn)時(shí)，認(rèn)為元分析，但對(duì)空間KT型相貫節(jié)點(diǎn)研究?jī)H限節(jié)點(diǎn)已經(jīng)達(dá)到其極限強(qiáng)度。于常規(guī)管徑(主管直徑在200mm以內(nèi))，且(2)極限變形準(zhǔn)則主管沿支管軸向的未考慮T支管為壓力的情況。由于鋼管結(jié)局部變形達(dá)到主管直徑的3時(shí)，認(rèn)為節(jié)點(diǎn)構(gòu)存在

4、較大的尺寸效應(yīng)，本文研究的空間的過(guò)度塑性變形使與節(jié)點(diǎn)相連的支管出現(xiàn)KT型相貫節(jié)點(diǎn)主管截面管徑為600mm?！皠傮w位移”，從而影響結(jié)構(gòu)的整體承載性能。J．沃登尼爾[3認(rèn)為：“空間節(jié)點(diǎn)與平面節(jié)點(diǎn)相取按照極限強(qiáng)度準(zhǔn)則、極限變形準(zhǔn)則確比有兩個(gè)額外因素影響著節(jié)點(diǎn)承載力，即幾定的支管軸力的最小值作為節(jié)點(diǎn)的極限承載何效應(yīng)和荷載效應(yīng)?！北疚闹攸c(diǎn)探討了荷載效力，有限元分析時(shí)，可以繪制支管軸力與對(duì)應(yīng)應(yīng)對(duì)KT型節(jié)點(diǎn)承載力和破壞模式的影響，的支管方向的主管局部變形曲線，即荷載一得出了K支管與T支管在節(jié)點(diǎn)處的承載力變形曲線。對(duì)于荷載極值點(diǎn)出現(xiàn)在3直徑(考慮拉、壓兩種

5、情況)相關(guān)曲線，并對(duì)不同支的主管局部變形之前的情況，節(jié)點(diǎn)的極限承管軸力比值對(duì)應(yīng)的破壞模式進(jìn)行了分類；同載力取荷載極值，即極限強(qiáng)度準(zhǔn)則；反之，節(jié)28工程設(shè)計(jì)與研究總第136期點(diǎn)的極限承載力取3直徑的變形對(duì)應(yīng)的支有限元模型如圖1、圖2所示，約束條件管軸力，即極限變形準(zhǔn)則。如下：主管一端為固定支座，另一端為僅有沿1．2有限元模型管軸向位移的固定支座；支管均為自由端。有限元模型的主管截面規(guī)格為600mm采用比例加載的方式：兩個(gè)K支管軸力，一×12mm，支管截面規(guī)格均為375mm×9為拉，一為壓，但大小相等；T支管軸力考慮mm；K支管軸線與主管軸線夾

6、角為45。，K拉、壓兩種情況。在考察主管壓應(yīng)力影響時(shí)，支管與T支管橫向夾角為75。。為了消除端主管壓力加在釋放沿管軸向位移的一端。部加載對(duì)節(jié)點(diǎn)區(qū)域的影響，防止支管發(fā)生壓(約束和荷載均施加在支管和主管端部的有屈，主管與支管長(zhǎng)度取其自身直徑的3倍。限元節(jié)點(diǎn)上)。＼N＼1(拉力)／／，N1(壓力)／N2‘拉力或壓力’圖1KT節(jié)點(diǎn)約束條件與加載條件圖2KT節(jié)點(diǎn)有限元模型本文有限元分析采用ANSYS中的——Shelll81單元，考慮了幾何非線性和材料非顯線性的影響。材料采用Q345鋼材(，一345^f／08皇N／mm0，E一2．O6×105N／mm0

7、，u=0．3)，106皇其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系采用理想彈塑性模型。Zfn。42空間KT型相貫節(jié)點(diǎn)的荷載l02效應(yīng)分析NK／NK2．1K支管與T支管在節(jié)點(diǎn)處的承載力相圖3K支管與T支管在節(jié)點(diǎn)處的承載力相關(guān)曲線及破壞分類關(guān)曲線2．1．1相關(guān)曲線及荷載效應(yīng)的影響從圖3可以看出：當(dāng)T支管受拉時(shí)，隨為了找出K支管與T支管在節(jié)點(diǎn)處承著T支管軸力的增大，K支管在節(jié)點(diǎn)處的承載力的相關(guān)關(guān)系，采用ANSYS有限元程序載力按照近似線性逐漸降低；當(dāng)NKTT／分析了不同的支管軸力比值，并分T支管受NT’K=。>O．8時(shí)，K支管在節(jié)點(diǎn)處的承載力拉、受壓兩種情況，共25組數(shù)據(jù)。

8、K支管與T支管在節(jié)點(diǎn)處的承載力相關(guān)曲線如圖3所急劇下降。當(dāng)T支管受壓時(shí)，隨著T支管軸示。橫坐標(biāo)NKTT／NK=。為T支管在節(jié)點(diǎn)力的增大，K支管在節(jié)點(diǎn)處的承載力逐漸提處的承載力與K