大型铸钢节点极限荷载及破坏机理分析

结合成都某工程管桁架屋盖的大型铸钢节点,运用有限元技术采用线性强化弹塑性本构模型对铸钢节点进行极限状态分析。结果表明,铸钢节点在极限荷载下会产生很大的累积塑性应变;且随着塑性区的开展,节点应力极值位置与弹性阶段不同。在铸钢节点极限承载机理研究中,首次提出了采用速率型张量的大应变几何非线性问题;给出了铸钢节点破坏失效的判别标准;并指明铸钢节点设计必需进行极限状态分析才能确定其最薄弱位置,为正确认识铸钢节点的破坏形式、破坏机理以及铸钢节点设计提供依据。     

天津图书馆铸钢节点力学性能

天津图书馆上部大跨度钢管桁架结构铸钢节点构造和受力情况较为复杂,为了评估铸钢节点的力学性能和安全性能,进行了铸钢节点的有限元分析和试验研究.采用ANSYS建立了考虑几何非线性和材料非线性的三维数值模型,对铸钢节点的应力和变形进行有限元分析,完成了两个足尺试件的检验性试验和一个缩尺模型的破坏性试验.有限元分析和试验结果表明,铸钢节点倒角处易产生较大的应力集中,极限承载力为设计荷载的3.6倍,铸钢节点具有较大的安全储备,能够满足工程设计要求.     

铸钢节点在大跨度管桁架建筑钢结构中应用

近几年来,大跨度空间管桁架钢结构因其含钢量低、造型独特优美,施工周期短等优点已广泛应用于会展中心、体育场、飞机场等大型民用标志性建筑铸钢节点则因其特有的性能,在国外已广泛应用于大跨度空间管桁架钢结构中的重要节点,国内也在逐步推广应用.我公司先后承担的苏州体育场、上海新国际博览中心.深圳游泳跳水馆、哈尔滨国际会展体育中心展览馆等大型民用标志性建筑中均应用到了铸钢节点.在这些工程中,我们取得了一些铸钢节点设计、铸造、焊接的经验.铸钢节点一般应用于荷裁较大、受力复杂的关键部位,其可靠性直接关系到整个结构的安全,十分重要.     

板式铸钢节点静力性能试验研究

文章对新杭州火车东站无站台柱风雨棚板式铸钢节点进行了足尺模型试验和数值分析,研究了在4方向支管轴向力作用下的板式铸钢节点的受力性能。利用铸钢节点应力实测值对数值分析结果进行验证,据此判断铸钢节点内部应力分布;比较了中央有、无圆形雨水管2种铸钢节点的承载力差异,并选择屈服准则评估铸钢节点的承载安全性。试验结果表明:数值分析结果可信;中央雨水管对铸钢节点承载力影响较小;利用Von-Mises准则对铸钢进行节点承载安全性评估,铸钢节点有较高的强度储备。     

某钢雨棚的设计分析及节点计算

以7度区(0.10 g)某钢雨棚作为研究对象,重点分析了该钢雨棚的设计分析过程,对相关设计参数进行了介绍。对其中采用的铸钢节点进行计算分析,采用有限元方法进行计算分析得出铸钢节点的强度破坏、局部稳定破坏和节点的变形,并与设计规范进行复核,通过合理设置节点壁厚等措施,以满足设计要求。     

复杂铸钢节点受力性能试验研究

为掌握某机场连接楼桁架结构中铸钢节点在最不利设计工况下的受力性能,采用有限元数值分析方法并结合试验手段,对具有12根多方向支管空心铸钢节点的受力性能进行了研究.试验反力架设计为自平衡受力钢框架体系,试验荷载为1.2倍最不利设计工况荷载,采用12台液压千斤顶进行了3次同步分级加载,测试了铸钢节点核心区和各支管的应力及主要支管的端部变形.测试结果显示,加载过程中应力变化均呈线性,且卸载后主要支管端部变形以及各测点应变均能够恢复初始值.铸钢节点在试验荷载下仍处于弹性受力阶段,测试结果与有限元分析结果基本吻合.结合有限元分析与试验手段可全面把握复杂铸钢节点的应力分布规律及极限承载力,并判定其在最不利设计工况下的安全度.     

复杂铸钢节点的极限承载能力及滞回性能研究

利用ABAQUS软件,在考虑几何与材料双重非线性的基础上,采用有限元模拟方法对山西某博物院馆的单层折面钢管网壳的典型铸钢节点进行了设计荷载下承载力验算、极限荷载评定、地震下的耗能能力分析。分析表明:该铸钢节点具有足够的安全储备;节点在设计荷载下为弹性工作状态,其应力峰值出现在管件交汇倒角处。在承载力极限状态该节点支管靠近相贯面处发生局部屈曲破坏,极限荷载为设计荷载的5.7倍,表明节点进入塑性后还有很大的承载潜力;该铸钢节点在竖向地震作用的耗能能力较好,在水平地震作用下较差,增加加劲肋后,节点在水平方向下的耗能能力得到了明显改善。     

方钢管柱-H形钢梁铸钢连接节点力学性能分析

为解决目前节点工艺中常见的构造复杂等问题,采用预制铸钢连接件代替方钢管柱-H形钢梁梁柱节点中的加强构件,形成梁柱铸钢连接节点.该简化节点具有施工方便、焊接热影响小等优点.基于变形协调原理提出方钢管柱-H形钢梁铸钢连接节点承载力理论,分析可知,梁柱铸钢连接节点所受荷载主要由铸钢连接件环板承担,钢管柱所承担荷载可忽略不计.基于拟静力数值分析可知,方钢管柱-H形钢梁铸钢连接节点往复加载后,节点域滞回曲线饱满,节点进入塑性后变形能力较强,并且有较好的延性和屈服后强度,有利于提高结构抗震性能,适用于地震区的框架结构.     

铸钢分叉节点基于ANSYS Workbench的疲劳性能研究

为理解树状柱结构中的铸钢分叉节点在循环交变荷载作用下的疲劳性能,以ANSYS Workbench为基础,对一典型铸钢三分叉节点进行了在循环交变荷载作用下的疲劳分析.首先,采用控制变量法,逐一改变节点的几何参数,计算了节点在交变荷载作用下的疲劳寿命,然后分析了节点的疲劳性能,并讨论了不同的几何参数对铸钢分叉节点的疲劳寿命的影响规律.研究结果表明:交变荷载对铸钢分叉节点的受力性能有显著影响;节点的各个几何参数中θ、γ、β、R_1、R_2对节点的疲劳寿命影响较大;节点的主分管汇交核心区域处所能承受的循环荷载次数最少、安全性最低,是整个节点的最薄弱环节.     

铸钢节点环形对接焊缝的疲劳计算

给出了采用热点应力法进行铸钢节点环形对接焊缝疲劳寿命估算的全过程.介绍了热点应力幅度的计算方法,即热点应力幅度的计算可根据名义应力和应力集中系数计算,也可采用有限元方法计算.给出了环形对接焊缝热点应力寿命曲线的表示方法和细节分类,列出了各种焊接细节的S-N(应力-寿命)曲线.介绍了线性Miner损伤累积准则.根据热点应力幅度、S-N曲线和线性Miner损伤累积准则,可对铸钢节点环形对接焊缝进行寿命估算.最后,以杭州湾跨海大桥海中平台观光塔铸钢节点为例,说明了波浪载荷下铸钢节点环形对接焊缝的疲劳寿命估算过程.     

郑州国际会展中心铸钢节点S211-1的受力特性分析

用有限元分析软件对郑州国际会展中心展览厅屋盖桅杆的上部铸钢节点S211-1进行分析,根据实际尺寸建立实体模型,选取适当单元划分网格;根据实际情况,对铸钢节点的边界条件做出适当简化和调整.最后进行受力求解,得出了节点在复杂空间应力状态作用下的受力特性,从而了解了该节点的工作机理和受力特征.     

树状柱结构空间四分叉铸钢节点受力性能分析

结合一加油站工程,用ANSYS有限元分析方法分析树状柱结构空间四分叉铸钢节点在轴力、弯矩分别作用及弯矩和轴力共同作用三种情况下不同分支施力时的最大应力及其分布情况,讨论了内外壁倒角半径及不同主管长度对节点受力性能的影响.结果表明:在三种受力情况下,不同分支施力时,节点内部最大应力均远小于铸钢材料的屈服应力,说明该种节点有很大的安全储备;受力情况相同但选取的施力分支不同,会影响最大应力值及其出现位置,但影响程度不同;节点在轴力及轴力和弯矩共同作用时,采用适当的内外倒角半径,可显著降低节点最大应力;在轴力及轴力和弯矩共同作用时主管长度对节点最大应力的影响不显著.     

含铸钢节点钢结构的随机结构分析

利用等效弹性模量随机场来表征铸造缺陷的随机性,对含铸钢节点的钢管桁架结构进行概率有限元模拟,计算了结构整体性能对铸钢材料及钢梁钢管材料分散性的敏感度.然后,基于随机场局部平均理论,利用随机场网格描述铸钢节点缺陷概率分布随空间位置变化的特点,计算了结构整体性能指标对随机场离散后各随机变量的敏感度.最后,对随机场网格进行二次划分,得到能反映随机因素空间重要度的随机场网格,并大大减少了结构随机有限元计算的计算量.结果表明:含铸钢节点的钢结构的结构性能对铸钢材料弹性模量随机性的敏感度约为型钢钢管材料的3倍,铸钢材料的随机性是影响结构性能的重要因素;铸钢节点主管下侧受拉部位的材料对结构的刚度和稳定性影响较大,主管与支管相贯线部位的材料对结构强度影响较大,在跨尺度随机有限元分析中,相关区域在随机场网格细化和缺陷模型建立时应重点考虑.     

某跳水馆铸钢节点设计与分析

利用ANSYS软件对某游泳跳水馆结构铸钢支座节点进行了有限元分析。根据有限元结果,分析了节点应力分布规律。按照Von.Mises应力强度理论分析了节点承载力的安全性。     

T型铸钢节点冲击响应研究

对两端简支 T 型铸钢节点在冲击荷载下的响应进行了非线性有限元分析,得到不同荷载参数下节点的冲击力时程曲线和变形时程曲线. 分析中将铸钢节点的变形分为主管管壁局部凹陷、主管整体弯曲和支管轴向变形三部分,通过计算得到三部分变形随冲击时间变化的规律及其所耗散的能量在节点总耗能中所占的比例. 结果表明:冲击动能相同时,冲击荷载和支管轴向变形的最大值与初始冲击速度有关,节点塑性耗能总量随主管径厚比的增大而增加,随主管长径比及主支管直径比的增大而减小. 当主管长径比较小时,支管变形大于主管变形. 支管与主管的直径接近时,节点的局部凹陷变形可以忽略.     

方钢管柱-H形钢梁铸钢节点初始转动刚度研究

为研究方钢管柱-H形钢梁铸钢连接节点的初始转动刚度,本文在基于变形协调原则的节点承载力理论的基础上,采用变形叠加方法,提出梁柱连接铸钢节点初始转动刚度理论,并推导了初始转动刚度公式.由初始转动刚度理论及公式可知,影响节点初始转动刚度的主要因素是钢管柱尺寸以及梁的高度等.通过改变柱壁厚等参数对5个足尺试件进行分析,其初始转动刚度的试验结果、数值模拟结果与公式计算结果吻合较好,验证了初始转动刚度理论及公式.分别选取钢管柱外径为200,mm、250,mm、300,mm,钢管柱壁厚为8,mm、10,mm、12,mm,铸钢连接件环板高度为35,mm、40,mm、45,mm,H形钢梁梁高为194,mm、219,mm、244,mm,铸钢节点所在层层高为3,000,mm、4,000,mm、5,000,mm,采用ABAQUS软件进行参数化数值分析.参数化数值模拟结果与初始转动刚度公式计算结果吻合较好,其比值在0.895~0.958之间,进一步验证了初始转动刚度理论及公式的有效性.     

框架体系中钢构件设计与施工探讨

框架结构是由梁、板等水平构件与柱通过刚性节点连接而组成的矩形网格承重结构.在混凝土框架结构中,由于目前没有钢筋细部节点的统一做法,设计时容易出现节点钢筋配筋率过大或者钢筋锚固不足等现象,给施工带来很大不便,本文结合工程实例,对工程中钢筋节点的设计与施工进行了探讨,有利于今后钢筋的节点设计和施工.     

东莞某钢砼组合图书馆结构设计

复杂钢砼结构的设计中,对节点的处理是非常关键和困难的。本文结合工程实例,对复杂节点的设计采取了简单易行的方法。     

地下工程防水设计分析

地下工程防水设计包括主体防水设计及节点防水设计,主体防水分为结构自防水和附加防水,结构自防水是必须采用的,附加防水按工程的防水等级选用。节点防水主要包括施工缝、后浇带、变形缝、穿墙管线、柱顶防水等。施工中可按工程的防水等级和实际情况选用不同的防水措施。     

钢管混凝土板柱节点冲切试验研究

本文选用＂大空间钢管混凝土板柱高层节能住宅结构体系＂中设计的板柱节点,常规设计的板柱结构,一般都采用钢筋混凝土板柱。近年来,钢管混凝土板柱由于其卓越的力学性能,逐渐代替钢筋混凝土板柱应用到工程实践中[1]。但无论哪种类型的板柱,其节点设计都选用刚性节点。这类节点在水平荷载作用下,会产生附加弯矩和剪力,降低自身的抗冲切能力。节点成为抗震的薄弱环节。针对这一现象本文拟设计了两组节点为铰支撑的板柱节点,通过试验研究铰支撑节点的力学性能。