钢管加劲焊接空心球节点的受压承载力分析

采用钢管加劲焊接空心球节点可以使拉索方便地穿过下弦节点，但加劲钢管的存在会影响节点不同方向的受压承载力，现行网架规程尚没有这类节点的受压承载力计算公式。为此，采用三节点及四节点壳单元并考虑钢材的多线性等向强化准则，对节点进行了大变形弹塑性有限元分析，跟踪了节点在轴向压力作用下的荷载位移曲线。通过4组节点的受压破坏试验，发现节点均为弹塑性压曲破坏；将试验值与数值解进行了比较，两者吻合得很好。在此基础上，提出了钢管加劲焊接空心球节点两个方向的受压承载力计算公式。     

焊接空心球节点钢管焊趾处应力集中试验研究与有限元分析

采用试验和有限元的方法研究了焊接空心球连接节点中钢管焊趾处的应力集中特性。研究表明:焊接空心球连接节点的钢管焊趾处的垂直焊缝应力、环向应力和径向应力均为拉应力,其中垂直应力最大,环向应力约为垂直应力的1/2,径向应力最小。钢管焊趾处的热点应力随空心球外径和钢管壁厚的增大而增大,随空心球壁厚、钢管外径和焊脚尺寸的增大而减小。建立焊接空心球节点钢管焊趾处的热点应力集中系数求解公式,为建立以热点应力幅为参量的焊接空心球节点钢管焊趾处的疲劳设计方法奠定基础。     

基于纯弯状态的焊接空心球节点抗弯刚度

为研究弦支穹顶等空间结构中焊接空心球节点的抗弯刚度,根据弦支穹顶工程中常用焊接空心球和钢管规格调研结果,结合规范要求,采用正交设计法设计了18个节点试件,试验研究了纯弯受力状态下焊接空心球节点的名义抗弯刚度;采用线性强化应力-应变关系,同时考虑几何非线性的影响,利用弧长法追踪弯矩-转角曲线,对承受纯弯作用的空心球节点抗弯刚度进行有限元分析;基于有限元分析和试验研究的结果,得到较精确的节点抗弯刚度计算公式,为进一步考虑节点刚度影响的空间网格结构的力学性能和失效机理研究提供参考.     

大型焊接空心球节点的力学分析与试验研究

探讨了大型焊接空心球节点的破坏准则．并用板壳有限单元法和试验的方法，对其进行了计算分析和试验研究．最后对大型焊接空心球节点的承载力计算方法提出了修改建议     

焊接空心球节点的球面应力分析

本文通过薄壳理论分析、有限元计算和大量高精密应变实测，基本摸清了网架焊接空心球节点在单向受拉情况下球面应力分布的规律性，理论计算与试验值吻合较好。这为进一步研究焊接空心球节点的静力和疲劳承载力提供了重要依据。     

内隐藏焊缝对N形方圆钢管节点受力性能影响

为研究N形方圆钢管搭接节点中被搭接管内隐藏部分和主管间焊接与否对节点受力性能的影响,设计制作了4个N形方主管圆支管搭接节点足尺试件进行极限承载力试验.试验结果表明:被搭接管受拉时,其内隐藏部分和主管间不焊将降低节点承载力,且搭接率越大,降低幅度越大.此外,内隐藏部分未焊接的节点均发生了焊缝断裂破坏.以试验为基础,建立了非线性有限元分析模型,对324个不同几何参数、支管不同轴力性质下内隐藏部分焊接与不焊接的N形方圆钢管搭接节点进行了有限元分析,研究表明:内隐藏部分未焊接对被搭接管受压的节点承载力影响较小,但对被搭接管受拉的节点极限承载力影响较大.针对实际工程中钢管桁架均为先组装再焊接导致内隐藏部分难以施焊的情况,给出了设计建议.     

影响焊接空心球节点承载能力的几个因素的分析

焊接空心球节点是我国空间网格结构中应用最多的一种节点形式．利用有限元分析工具对大量的空心球进行了数值计算,分析了杆球相交处焊缝几何尺寸对节点受力性能的影响;并应用正交试验设计理论和方差分析方法,研究了各种因素对空心球受力性能的影响;最后得出一些有用的结论．     

空间网格结构焊接空心球节点刚度研究综述

焊接空心球作为空间网格中最常用的节点形式之一,自20世纪中期出现以来被广泛用于体育场馆、博览会展和工业设施等各类建筑中的空间网格结构.国内外学者针对焊接空心球节点从理论推导、数值模拟、模型试验和工程实践等方面开展了大量的研究并取得了丰富的成果.本文在概述焊接空心球构造形式和承载力等方面研究成果的基础上,首先对焊接空心球的节点刚度研究方法、影响因素和刚度计算公式等方面的成果进行系统总结,对比分析了不同的刚度计算公式,进而对考虑节点刚度影响的空间网格结构力学性能的研究成果进行了分析,总结了节点刚度对不同结构性能的影响规律,最后提出了目前焊接空心球节点刚度研究存在的有待进一步完善之处.     

圆钢管混凝土K型焊接管板节点试验研究和有限元分析

以组成K型焊接管板节点的塔柱径厚比γ、腹杆与塔柱管径比β和壁厚比τ,节点板厚度与腹杆壁厚比t_g/t_i为参数,对4个圆钢管混凝土K型焊接管板节点和1个空心圆钢管K型焊接管板节点进行试验,研究该类型节点的破坏模式、承载能力以及节点区的受力特点,并采用有限元方法分析各参数对圆钢管混凝土K型焊接管板节点受力性能的影响规律。研究结果表明:随着所取参数的变化,圆钢管混凝土K型焊接管板节点存在腹杆失效和节点板失效2种破坏模式;而空心圆钢管K型焊接管板节点的破坏模式为塔柱管壁过度塑性变形失效。说明钢管中混凝土的填充改变了节点的受力特点和破坏模式,有利于材料承载能力的充分发挥。节点板厚度与腹杆壁厚比t_g/t_i是影响圆钢管混凝土K型焊接管板节点破坏模式和极限承载力的关键因素。在实际工程中,为避免出现节点失效,t_g/t_i的取值宜大于2。     

复杂空间焊接钢管相贯节点受力性能有限元分析

为考察焊接钢管节点的受力性能和不同加劲肋构造措施对节点承载力的影响,对3种不同构造措施的相贯节点进行了有限元分析。分析结果表明,空间钢管相贯节点主、支管交汇处为节点受力薄弱区域,特别是以受拉支管与主管相交处更为明显,3种加劲肋构造措施对应的相贯节点极限承载力均满足设计要求,其中:节点构造A型极限承载力最低,为设计荷载的0.9倍;节点构造B型和C型在应力、应变和承载力等方面规律基本一致;节点构造C型对应的弹性设计荷载比节点构造B型提高约30%,且相应的节点极限承载力比节点构造B型提高约6.3%;对加劲肋构造措施而言,在1.3倍设计荷载作用下,节点构造B型优于C型。     

非等径法兰节点板静荷载作用下的承载力有限元分析

本文主要研究了钢管非等径法兰节点板在静荷载作用下的受力性能,应用大型有限元软件ANSYS进行有限元分析。研究发现,节点各部分承载力相差较大。六个螺栓受力很不均匀,有些部位螺栓在受力很小的情况下就发生局部屈服,有些部位螺栓至加载最后其应力也远远小于屈服应力。而加劲肋和法兰板及钢管表现出较好的承载力,应力分布较为均匀且远小于屈服应力。     

不同环向节点板宽厚比Q460高强钢管节点的承载力特性分析

圆钢管-工字截面横梁节点采用环向节点板连接主管与横梁,为了研究不同环向节点板宽厚比对Q460高强钢管节点承载力特性的影响,设计了钢管规格为1 030 mm×14 mm的圆钢管节点和相同钢管用钢量的十六边形钢管节点。建立节点的有限元模型开展非线性承载力分析,考察采用6种不同环向节点板宽厚比钢管节点的荷载-变形关系及其极限承载力。分析结果表明6种节点均具有良好的承载力特性和延性,环向节点板宽度增加有利于提高高强钢管节点承载能力;且相同节点板宽的十六边形钢管节点承载力略低于圆钢管节点,节点承载力计算时应考虑主管截面形式对节点承载力的影响。此外,探讨了高强钢管节点的承载力计算理论,节点板宽度小于7.5t时可以根据方法 2进行承载力计算。     

输电塔X型节点的试验研究及有限元分析

通过足尺试验对X型钢管-插板斜材的承载力进行研究,并在此基础上对试验节点进行了数值模拟,分析X型十字插板钢管节点及钢管混凝土节点的破坏机理,以及不同受力方式对节点承载力的影响。试验结果及有限元分析结果一致,对于X型插板节点,通长斜材和断开斜材一拉一压的受力状况下,断开斜材受压较通长斜材受压节点极限承载力提高10%~20%。钢管节点的受压管端部、钢管混凝土节点的环形加强板及十字插板是较为薄弱的部位。     

空间KK型钢管相贯节点极限承载力有限元分析

考虑材料非线性和几何非线性，应用有限元法分析了空间KK型钢管相贯节点的应力和塑性区分布规律、节点变形等受力性能；揭示了影响管节点承载力主要参数以及这些参数与承载力的关系；提出了空间KK型钢管节点承载力稍低于平面K型的观点，为工程设计提供了有益的参考。同时验证了用有限元模拟试验的可能性。     

钢管混凝土柱-钢梁穿筋节点低周反复荷载下受力性能

对8个圆钢管混凝土柱-钢梁节点进行低周反复加载试验,其中6个节点设置了穿透钢筋,另外2个节点未设穿透钢筋,对节点的破坏位置和形态进行了分析,研究其抗弯承载力、延性和耗能能力.试验结果表明：节点穿筋将大部分弯矩直接传递给核心混凝土,降低了钢管的拉应力,显著提高了直接焊接钢梁节点的受力性能.穿筋节点具有较高的抗弯承载力、良好的延性和耗能能力,而未穿筋节点的抗弯承载力低,延性和耗能能力差.     

主管内填混凝土对矩形钢管桁架受力性能影响

为了解主管内填混凝土对矩形钢管桁架受力性能的影响,在试验研究的基础上,进行了主管内填混凝土对矩形钢管桁架结构节点、杆件承载力和刚度的影响分析,并探讨了其失效机理。结果显示:主管内填混凝土改变了节点的失效模式,但节点仍然是桁架结构的薄弱部位;主管内填混凝土能够明显提高受压节点的承载力和刚度,但受拉节点的承载力和刚度提高程度不明显;主管内填混凝土能够很好地协助受压主管受力,并提高受压主管刚度,而受拉主管的承载力和刚度提高程度不明显;对受压支管承载力有一定影响,而对受拉支管影响很小。探讨了目前规程关于受压节点的破坏模式和承载力计算,以及主管内填混凝土后的矩形钢管桁架结构变形的计算,提出了考虑节点变形影响的实用计算方法,为主管内填混凝土矩形钢管桁架结构的应用提供参考。     

方钢管混凝土柱节点的抗剪受力分析

为研究方钢管混凝土柱节点的受剪屈服问题,建立了方钢管混凝土柱节点抗剪受力模型。该模型在试验的基础上,将方钢管混凝土柱节点抗剪受力过程分为协同工作、共同工作、屈服强化和极限变形4个阶段,抗剪受力由钢管腹板和节点核心区混凝土共同承担,其中核心区混凝土又以平面抗剪和压杆模式分别对抗剪承载力作出贡献。综合考虑这三者的作用,该模型与试验结果吻合较好。使用该模型可对方钢管混凝土柱节点的受剪和变形等性能进行分析研究。     

方钢管混凝土柱节点的抗剪受力分析

为研究方钢管混凝土柱节点的受剪屈服问题,建立了方钢管混凝土柱节点抗剪受力模型。该模型在试验的基础上,将方钢管混凝土柱节点抗剪受力过程分为协同工作、共同工作、屈服强化和极限变形4个阶段,抗剪受力由钢管腹板和节点核心区混凝土共同承担,其中核心区混凝土又以平面抗剪和压杆模式分别对抗剪承载力作出贡献。综合考虑这三者的作用,该模型与试验结果吻合较好。使用该模型可对方钢管混凝土柱节点的受剪和变形等性能进行分析研究。     

矩形钢管混凝土大跨度带悬挑桁架的试验研究

矩形钢管混凝土桁架能充分发挥钢管混凝土的受力性能,是适用于大跨度结构的结构形式。本文通过对2个大尺寸的大跨带悬挑矩形钢管混凝土桁架和矩形钢管桁架模型对比试验,考察了该桁架结构的破坏形态、变形特点和承载性能。试验结果表明,填充混凝土的钢管混凝土桁架试件的刚度提高、变形减小,极限承载力也有所提高,填充混凝土可以有效防止受压钢管壁的局部屈曲,试件破坏受材料的强度控制;采用直接焊接节点连接的钢管桁架和钢管混凝土桁架中腹杆和弦杆在节点处的杆端弯距较大,其对节点承载力的影响不可忽略,在设计中应加以考虑。     

K型圆钢管搭接节点极限承载力的有限元分析

对72个K型圆钢管搭接节点和18个零间隙节点进行了非线性有限元分析。重点考察了内隐蔽处焊接/不焊和被搭接管受拉/压对搭接节点破坏模式和极限承载力的影响;并将搭接节点与零间隙节点电承载力作了比较,指出规范中相关规定的不足之处。