空间KK型双弦杆圆钢管搭接节点有限元参数分析与极限承载力计算公式

空间KK型双弦杆圆钢管搭接节点以承载力高、搭接率小以及空间交汇杆件较少的优势应用于空间钢管桁架结构体系。本文采用ANSYS程序中8节点Solid45实体单元对平面和空间圆钢管搭接节点试件进行了非线性有限元分析。在破坏模式、变形过程以及节点极限承载力方面将有限元计算与已有试验结果进行比较,证明运用实体有限元分析法求解节点的极限承载力是一种有效的方法。有限元参数分析重点考察了几何参数和弦杆轴向应力对空间KK型双弦杆圆钢管搭接节点极限承载力的影响。在现有钢结构设计规范的基础上,通过对数值结果的回归分析,得到了该类搭接节点的极限承载力计算公式。研究结果表明:未加劲KK型双弦杆节点的极限承载力略低于未加劲K型单弦杆节点极限承载力,内加劲KK型双弦杆节点的极限承载力明显低于内加劲K型节点极限承载力;内加劲板对平面K型圆钢管搭接节点极限承载力可以起到很好的提高作用,但对空间KK型节点极限承载力提高并不明显。     

贯穿式加劲肋对螺栓连接钢管节点轴压承载力影响的试验研究

各国现行钢结构规范中,对螺栓连接钢管节点的极限承载力均未提及具体的构造措施及计算方法。通过对8个带加劲肋的螺栓连接钢管节点试件进行了单轴受压承载力试验研究,探讨了该类节点在单轴受压条件下的承载力-变形曲线和破坏模式,并对环板、主管及支管的应力-应变情况进行了分析。研究表明:仅通过单轴试验就推出所有破坏模式过于武断,建议限定说明,使其更合理;采用环板、十字连接板对支管与主管进行螺栓连接并设置加劲肋的钢管节点,其破坏模式为环板局部面外失稳,设置加劲肋能有效抑制整体的面外失稳;其次,加劲肋板贯穿主管可以提高节点的整体刚度和极限承载力,且施工方便,是值得采用的节点设计方法之一。     

钢管混凝土加劲环管板节点受力性能研究

为研究钢管混凝土加劲环管板节点在轴向拉力作用下的受力性能,开展了3个节点试件的单调加载试验,分别得到了管板节点加强前后的荷载-位移曲线和破坏模式。试验结果表明：SPR节点在单调荷载作用下主管和加劲环发生局部屈曲,表现为延性破坏;CFT节点在荷载作用下主管壁发生剪切破坏,荷载-位移曲线没有明显的屈服段,表现为脆性破坏;CFTR节点在荷载作用下,连接板处加劲环发生剪切破坏,同时加劲环局部V形屈曲;加劲环能够明显提高管板节点的承载力,同时改善节点的塑性性能;相较于主管外设加劲环,主管内部填充混凝土具有更好的承载力提升效果,节点的刚度变大但塑性性能变差;钢管混凝土加劲环管板节点具有加劲环和混凝土的双重特性,在显著提高节点承载力的同时保障节点塑性性能。在264个有限元模型参数分析的基础上,得到了双加劲环管板节点受拉承载力的计算方法,给出了加劲环厚度和宽度组合的设计建议。基于极限分析的塑性铰线方法,推导出SP节点和SPR节点极限承载力的理论计算模型,计算结果与有限元结果吻合较好。     

加劲肋尺寸对垂直加劲肋方钢管柱-H梁节点的影响

垂直加劲肋节点适用于柱截面较小的方钢管(矩形管)柱和H型钢梁节点.因此,采用有限元方法,以垂直加劲肋长度和高度为主要参数,对垂直加劲肋节点的承载力、刚度、应力分布和破坏模式进行了分析.研究表明:垂直加劲肋节点承载力、弹性刚度和耗能能力均大于内隔板节点,但是强度和刚度退化严重;垂直加劲肋长度对节点承载力和刚度都有影响;加劲肋高度只对节点刚度有影响.     

无加劲肋螺栓连接X型钢管节点的单轴力学性能试验及有限元分析

目前,在国内外钢结构及输电塔的设计标准中,均未涉及采用螺栓连接的无加劲肋钢管节点极限承载力的计算方法。针对4个无加劲肋的螺栓连接X型钢管节点试件,对其进行了单轴拉、压承载力试验研究,并对中国Q/GDW 391—2009《输电线路钢管塔构造设计规定》、日本JSTA-1995《输电线路钢管塔制作基准》的承载力计算结果与有限元计算结果进行比较。此外,对该类节点的破坏模式、荷载-变形关系及环板应力-应变关系进行了分析。结果表明:无加劲肋螺栓连接钢管节点在受拉、受压条件下的破坏模式为环板面外失稳,采用Q/GDW 391—2009计算的极限承载力偏保守,特别是在受拉条件下富裕度较大,而有限元计算结果显示出较好的一致性。     

PBL加劲型方钢管混凝土外隔板式节点#br# 受拉性能试验研究

为得到新型PBL加劲型方钢管混凝土外隔板式框架节点的受拉性能、并初步验证其抗震性能，开展了6个方钢管混凝土节点试件的受拉试验，试件类型包括普通方钢管混凝土节点、普通方钢管混凝土外隔板式节点、新型的PBL加劲型方钢管混凝土外隔板式节点以及去除外隔板后的PBL加劲型方钢管混凝土节点。通过对比分析各试件的破坏特征、初始刚度、屈服和极限荷载、变形组成、支板或隔板应变与应力分布，着重研究了PBL纵肋的设置对新型节点受拉性能的改善，以及去除外隔板对新型节点受拉性能的影响。研究结果表明：相较于普通方钢管混凝土节点和普通方钢管混凝土外隔板式节点试件，PBL加劲型方钢管混凝土外隔板式节点试件由于同时设置了外隔板和PBL纵肋，因此其在拉力作用下不仅初始刚度、屈服荷载和极限荷载得到大幅度提升，而且节点区域的变形集中得到了明显的缓解，节点附近的应变和应力分布变得更加均匀。因此，新型框架节点具有优越的传递钢梁翼缘拉力的能力，可以实现地震作用下的梁端屈服破坏模式，应具有优越的抗震性能。而在新型节点的基础上去掉外隔板后，试件的初始刚度、屈服和极限荷载、节点区域附近的应变和应力分布均匀程度均有一定程度的降低，即其传递钢梁翼缘拉力的能力有所降低。该文研究成果可为进一步开展新型节点的受拉承载力计算方法、节点抗震性能的研究奠定基础。     

K型方圆相贯节点的非线性有限元分析

研究了在只有支管受轴力作用下K型方圆相贯节点非加劲与加劲节点的极限承载力,利用单参数分析的方法,分析了主管宽厚比、加劲环的宽度和厚度等对节点极限承载力的影响,得出了一些有参考价值的结论。     

不同构造对装配式钢管再生混凝土框架节点抗震性能的影响研究

提出了双L形带加劲肋节点,该节点由焊接在钢管柱上的双L形带加劲肋组件、节点区域钢管及双L形带加劲肋组件上的梁段区域构成.为研究所提出节点的抗震性能,进行了双L形带加劲肋节点、双L形无加劲肋节点、直板连接型节点、焊接型节点的低周反复荷载试验,分析比较了不同节点的破坏特征、承载力、滞回特性、延性、刚度退化、耗能能力.结果 表明:不同构造对装配式钢管再生混凝土框架节点抗震性能影响较大.焊接型节点承载力和延性较差,直板连接型节点中双直板连接型节点抗震性能优于三直板连接型节点.双L形带加劲肋节点的承载力、刚度及耗能能力显著提高.双L形强化加劲肋节点构造简单,三角加劲肋高度的增加提高了该节点的抗震性能.     

加劲肋对钢管相贯节点力学性能的影响

加劲肋可以提高钢管相贯节点的承载力及刚度,进而提高节点可靠性和结构整体稳定性.其中,加劲肋的平面尺寸、厚度、形状以及加劲肋是否贯穿钢管等对节点的刚度、承载力及延性有很大影响.以一个钢管相贯节点足尺试验为基础,通过一系列扩展的有限元模型来分析加劲肋厚与管厚比、加劲肋尺寸与管径比和加劲肋是否贯穿钢管等因素对节点承载力、屈服前后刚度以及延性的影响.研究结果表明,加劲肋可以显著提高节点承载力和刚度.对于仅焊于钢管外的加劲肋,合理的厚度比(加劲肋厚度与管壁厚度之比)为α=0.5 ～1.0;对于贯穿钢管的加劲肋,合理的厚度比为α=0.5 ～0.8;加劲肋边长与管径之比β的合理取值为0.6～1.     

带内隔板方钢管T型节点抗震性能的试验研究

通过2个T型方钢管节点和4个内隔板加劲节点的低周反复试验,研究内隔板加劲节点的破坏模式、节点的承载力、延性变形能力和节点局部刚度的变化规律。试验中2个未加劲T型节点试件在受拉时主管出现剪切破坏、节点延性差。设置内隔板后,节点试件的屈服荷载和峰值荷载明显增大;在受拉状态下,试件达到峰值荷载后的承载力削弱缓慢、试件的变形能力明显增强;在受压状态下,加劲节点的承载能力明显增大,但节点试件节点区焊缝和主管板件的开裂,导致试件的延性有所降低。     

钢管相贯节点疑难问题分析及对策探讨

简述钢管相贯节点的基本类型,揭示目前对于钢管相贯节点极限承载力研究中存在的5个较为常见的疑难问题:钢管节点刚度假定、极限承载力的确定、有限元单元类型的选取、有限元模型约束的模拟和考虑弦杆荷载的规范公式的使用。通过分析,总结了这5个常见疑难问题的解决对策,供相关研究和设计人员参考。     

圆钢管十字相贯节点试验研究

以某单层网壳工程为背景,对圆钢管十字相贯节点抗弯刚度和承载力进行了足尺试验研究。该工程中,钢网壳上铺设一层钢板,采用焊接方式连接。为了解该加强方式对节点强度和刚度的影响,试验共分为两组,第一组试件由圆钢管直接焊接而成,第二组试件在节点一侧加焊钢板。文中详细介绍了试验方案和主要试验结果,并对试件的破坏模式和加强钢板的作用进行了分析。试验结果表明,圆钢管十字相贯节点具有较强的抗弯刚度和承载力;加强钢板可以改变节点的受力方式和破坏形式,有效提高节点在平面内的承载力和刚度。     

轴力下空间TK型圆钢管相贯节点的承载力分析

空间TK型圆钢管相贯节点在大跨度空间桁架中已得到广泛应用,但目前关于该节点极限承载力的计算方法尚不完善。本文在试验的基础上,对36个该类节点进行双重非线性有限元分析,计算其极限承载力并探索不同几何参数和加载方式对其的影响规律 同时借鉴平面K型圆钢管相贯节点承载力计算公式,考虑空间效应的影响,提出了空间TK型圆钢管相贯节点的承载力建议公式,经对相关试件进行计算,结果表明与试验结果吻合良好。     

钢管结构K型相贯节点的静动态极限承载力

平面K型节点是钢管结构节点主要形式之一。对平面K型圆钢管搭接节点在静力荷载和冲击荷载作用下的弹塑性响应和极限承载力进行了非线性有限元分析。首次得到相贯节点的动力极限承载力,发现节点的动力极限承载力一般小于静力极限承载力。K型圆钢管搭接节点在静、动荷载作用下弹塑性力学特性有较大的区别,节点动力破坏主要发生在节点相贯处,规范计算公式给出的节点静力极限承载力是偏于保守的,所得计算结果和结论对实际工程有一定的应用价值。     

钢管自应力自密实高强混凝土中长柱受压性能试验研究

为提高钢管内混凝土的密实度,减小混凝土的收缩,以保证钢管与混凝土更好地工作,满足实际工程需要,文中提出采用钢管自应力自密实高强混凝土柱,考虑初始自应力、长细比和混凝土强度等因素的影响,设计制作16个钢管自应力自密实高强混凝土中长柱试件,通过轴心受压试验,考察试件的破坏形态,实测试件的荷载-纵向变形曲线、荷载-挠度曲线和极限承载力,分析了各参数对试件轴心受压力学性能的影响。研究表明：大部分中长柱的破坏形态均为弯曲失稳破坏;初始自应力提高5MPa,钢管自应力自密实高强混凝土中长柱极限承载力提高19%,并改善了延性;长细比由5增大至12,试件的极限承载力降低16.9%;混凝土强度提高36.3%,钢管自应力自密实高强混凝土中长柱极限承载力提高16.3%。基于试验结果,参考国内相关规范,建立钢管自应力自密实高强混凝土中长柱轴心受压稳定承载力计算公式,可供工程设计参考。     

钢管桁架屋盖结构的极限承载力分析

对某体育馆的钢管桁架屋盖结构进行极限承载力分析,取用两种不同的模型,同时考虑几何非线性及材料非线性,采用逐步加载的方法,得到了荷载一位移全过程曲线。分析结果表明,该屋盖结构具有一定的安全储备,对结构的局部进行优化设计,既能满足承载力要求,又能取得较好的经济效益。     

钢牛腿式钢管混凝土柱与型钢混凝土梁节点试验研究

超高层钢结构建筑采用钢管混凝土柱是目前较为常用的一种结构形式,与钢管混凝土柱连接的梁有钢梁、劲性梁或混凝土梁等多种方式。目前钢管混凝土柱与型钢混凝土梁节点的研究较少,针对钢牛腿式钢管混凝土柱与型钢混凝土梁的连接节点,对受力性能进行了1∶2缩比例的试验研究,同时采用了ANSYS有限元软件进行分析。结合试验结果和有限元分析结果,研究了该节点的受力特性,结果表明,该节点有很好的极限承载力和抗震性能。     

主管内填混凝土的矩形钢管X型节点受拉和受弯性能试验研究

为了解主管内填混凝土对矩形钢管X型节点性能的影响,分别进行4个矩形钢管混凝土X型节点和1个矩形钢管X型节点的受拉和受弯试验,试验主要参数为支主管宽度比β和主管宽厚比γ。试验结果表明,主管内填混凝土能够改善节点受力性能,提高节点刚度和承载力,与矩形钢管节点相同,参数β和γ是影响矩形钢管混凝土受拉和受弯节点承载力的主要因素,β越大、γ越小,矩形钢管混凝土节点受拉和受弯承载力越高,节点刚度越大;由于主管内填混凝土的作用,改变了节点破坏模式几何参数的变化范围,节点破坏模式与矩形钢管节点不同。建议套用相应矩形钢管节点承载力计算公式,依据破坏模式来验算矩形钢管混凝土X型节点的受拉和受弯承载力。     

中空夹层钢管混凝土柱在长期荷载作用下的力学性能研究

基于美国混凝土协会ACI 209(1992)提供的混凝土徐变和收缩模型,对长期荷载作用下中空夹层钢管混凝土柱的变形和承载力进行计算。分析加荷龄期、持荷时间、长期荷载比、名义含钢率、钢材屈服强度、内钢管厚度、混凝土强度、空心率、长细比和荷载偏心率等参数对中空夹层钢管混凝土柱变形特性和承载力的影响。最后,在系统分析各影响因素的基础上,提出长期荷载作用对中空夹层钢管混凝土柱承载力影响系数的计算方法。     

用ANSYS分析扣件式钢管脚手架整体稳定承载力

通过制定ANSYS确定双排扣件式钢管脚手架整体稳定承载力的定量标准,模拟脚手架模型试验。分析相邻跨施工荷载对双排扣件式钢管脚手架某一根立杆整体稳定承载力的影响,分析了风减小双排扣件式钢管脚手架整体稳定承载力的幅度。