考慮焊接殘余應(yīng)力的門式剛架節(jié)點(diǎn)域設(shè)計(jì)研究.pdf

1、門式剛架梁柱節(jié)點(diǎn)域的破壞形式為剪切破壞。我國的《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS102:2002對梁柱連接節(jié)點(diǎn)域設(shè)計(jì)問題上做出了對腹板的抗剪驗(yàn)算規(guī)定，提出設(shè)置斜向加勁肋等補(bǔ)強(qiáng)措施，但卻未對其構(gòu)造和設(shè)計(jì)做更詳細(xì)的說明。此外規(guī)程對節(jié)點(diǎn)剛性沒有明確的劃分界限，以致在設(shè)計(jì)中節(jié)點(diǎn)可能達(dá)不到理想剛性要求。斜向加勁肋的設(shè)置雖然是提高節(jié)點(diǎn)剛性的有效措施，但焊縫密集所導(dǎo)致的焊接殘余應(yīng)力問題也隨之而來，而對焊接殘余應(yīng)力危害的認(rèn)識不足也是設(shè)計(jì)人員的通

2、病。所以將焊接殘余應(yīng)力作為考慮因素融入到節(jié)點(diǎn)域設(shè)計(jì)中具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文對所發(fā)現(xiàn)的問題和研究成果歸納總結(jié)，將相關(guān)理論進(jìn)行梳理和關(guān)聯(lián)，選取實(shí)際工程的剛架節(jié)點(diǎn)進(jìn)行剛性驗(yàn)算，再通過Autodesk Revit、Hypermesh和MSC.Marc協(xié)同工作的多軟件聯(lián)合建模方法對節(jié)點(diǎn)域焊接殘余應(yīng)力進(jìn)行有限元數(shù)值計(jì)算。得出節(jié)點(diǎn)域復(fù)雜焊接情況的殘余應(yīng)力分布狀態(tài)，并對其進(jìn)行深入分析。
　　通過節(jié)點(diǎn)域剛度的計(jì)算和剛性分類的判別，

3、證明設(shè)置斜向加勁肋是節(jié)點(diǎn)達(dá)到全剛性的有效手段，在焊接殘余應(yīng)力的不利影響下更應(yīng)保證節(jié)點(diǎn)的全剛性。
　　根據(jù)節(jié)點(diǎn)域殘余應(yīng)力分布狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)域焊接情況復(fù)雜，且焊接順序和多重焊接影響會(huì)導(dǎo)致其分布并非像單一焊縫焊接情況的簡單且規(guī)則。
　　隨后又對斜向加勁肋與腹板交線焊縫的殘余等效應(yīng)力超過屈服強(qiáng)度現(xiàn)象做出解釋，指出焊接殘余應(yīng)力會(huì)在一定程度上提高節(jié)點(diǎn)域鋼材強(qiáng)度，增強(qiáng)腹板薄膜效應(yīng)，但卻是以降低塑性，脆性增大為代價(jià)的。同時(shí)還可能使腹板中部屈

4、服位置發(fā)生改變，出現(xiàn)腹板和斜向加勁肋扭轉(zhuǎn)屈曲，橫向加勁肋局部失穩(wěn)等問題。
　　在分析殘余應(yīng)力可能造成的不利影響后，從焊接殘余應(yīng)力影響的角度強(qiáng)調(diào)了節(jié)點(diǎn)達(dá)到全剛性的必要性，提出在節(jié)點(diǎn)域設(shè)計(jì)中加入剛度計(jì)算及剛性判別要求，還建議將腹板和斜向加勁肋組成的等效十字形截面進(jìn)行扭轉(zhuǎn)屈曲驗(yàn)算，同時(shí)按受彎構(gòu)件支承加勁肋穩(wěn)定驗(yàn)算方式來保證節(jié)點(diǎn)域橫向加勁肋的厚度，以防其提前失效。最后從設(shè)計(jì)計(jì)算、構(gòu)造調(diào)整和工藝改進(jìn)三方面對其節(jié)點(diǎn)域提出設(shè)計(jì)建議，避免焊接殘余