新型齒式半剛性節(jié)點(diǎn)靜動(dòng)力性能研究.pdf

1、半剛性節(jié)點(diǎn)通常采用單根或多根螺栓現(xiàn)場(chǎng)裝配而成，是一種介于剛接節(jié)點(diǎn)和鉸接節(jié)點(diǎn)之間的節(jié)點(diǎn)形式，半剛性節(jié)點(diǎn)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)具有受力合理、施工方便、施工精度高等優(yōu)點(diǎn)。自由曲面形式的單層網(wǎng)殼造型自由、富于動(dòng)感，網(wǎng)格劃分美觀流暢，逐漸成為建筑領(lǐng)域的熱點(diǎn)與趨勢(shì)。然而，目前國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用的裝配式螺栓球節(jié)點(diǎn)因剛度不足，在中國(guó)《空間結(jié)構(gòu)網(wǎng)格技術(shù)規(guī)程》中明確限制了此節(jié)點(diǎn)在單層網(wǎng)殼中的應(yīng)用。而其他剛度較好的半剛性節(jié)點(diǎn)，如End-face節(jié)點(diǎn)，又不能很好地適應(yīng)自由曲面網(wǎng)殼

2、結(jié)構(gòu)變化較大的曲率。鑒于此，本文研發(fā)了一種既具有良好抗轉(zhuǎn)動(dòng)剛度又具有“萬(wàn)向性”的半剛性節(jié)點(diǎn)，并做了以下工作：
　　(1)齒式半剛性節(jié)點(diǎn)研發(fā)
　　針對(duì)自由曲面單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的適用范圍及其工作特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并研發(fā)了齒式半剛性節(jié)點(diǎn)，本節(jié)點(diǎn)同時(shí)具有良好剛度與萬(wàn)向性，建立數(shù)值模擬模型，采取理論分析、數(shù)值模擬的等手段，對(duì)齒式節(jié)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，確定了更合理、經(jīng)濟(jì)的節(jié)點(diǎn)連接尺寸。
　　(2)齒式半剛性節(jié)點(diǎn)的靜力特性研究
　　基于不同球厚、

3、齒式螺栓直徑、齒高比、齒數(shù)等參數(shù)，開(kāi)展了一系列彎剪作用下的節(jié)點(diǎn)的靜力試驗(yàn)研究，獲得了節(jié)點(diǎn)在不同參數(shù)影響下的彎矩-轉(zhuǎn)角曲線及其破壞模式?；贏BAQUS有限元軟件，建立了齒式節(jié)點(diǎn)的數(shù)值分析模型，考察彎剪、壓彎、拉彎三種典型荷載作用下節(jié)點(diǎn)的受力性能和破壞機(jī)理，并通過(guò)試驗(yàn)的結(jié)果對(duì)節(jié)點(diǎn)彎剪作用下的性能進(jìn)行驗(yàn)證，試驗(yàn)與數(shù)值模擬結(jié)果擬合較好。
　　(3)齒式半剛性節(jié)點(diǎn)的動(dòng)力特性研究
　　在節(jié)點(diǎn)靜力特性研究的基礎(chǔ)上，基于不同齒式螺栓直徑、

4、齒高比、齒數(shù)等參數(shù)，采用擬靜力方法對(duì)彎剪作用下節(jié)點(diǎn)的滯回性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，并開(kāi)展了相應(yīng)的數(shù)值模擬分析，得到了不同參數(shù)影響下的節(jié)點(diǎn)滯回曲線和骨架曲線，充分掌握了節(jié)點(diǎn)的滯回性能，為進(jìn)一步改進(jìn)節(jié)點(diǎn)的動(dòng)力性能提供了依據(jù)。
　　(4)齒式半剛性節(jié)點(diǎn)理論研究
　　基于冪函數(shù)模型及等效柱法得到了齒式節(jié)點(diǎn)初始剛度和極限彎矩的理論公式，擬合出了齒式半剛性節(jié)點(diǎn)彎矩-轉(zhuǎn)角曲線預(yù)測(cè)公式，通過(guò)與節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比分析，驗(yàn)證了預(yù)測(cè)公式的有效性，為進(jìn)一