大跨度空間鋼網(wǎng)格結(jié)構(gòu)K型空心彎管錐頭節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能分析.pdf

1、鋼管結(jié)構(gòu)外形美觀，體態(tài)輕巧，經(jīng)濟(jì)效益良好。本文以水利部南京水利科學(xué)研究院150m×150m超大跨度空間鋼網(wǎng)格結(jié)構(gòu)為例，當(dāng)鋼網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的跨度超限(l≥120m)時(shí)，若通長(zhǎng)采用受力較大的桿件，由于內(nèi)力梯度變化過(guò)大，將造成極大的浪費(fèi)，同時(shí)由于跨度超限，這些桿件的直徑均相對(duì)偏大，直接匯交節(jié)點(diǎn)時(shí)，若弦桿直徑不增大，腹桿切弧相貫焊接很難實(shí)現(xiàn)。因此，超大跨度時(shí)，我們?cè)趶澢纳舷也捎谩翱招膹澒苠F頭節(jié)點(diǎn)”來(lái)解決上述難點(diǎn)，以方便制作和節(jié)約鋼材。
　　本

2、文選取典型的上弦空心彎管錐頭節(jié)點(diǎn)即K型空心彎管錐頭節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析，分析方法主要采用有限元法，在建立有限元模型時(shí)，假定所選用鋼材均無(wú)初始缺陷。建立有限元模型中單元采用ANSYS彈塑性SHELL181，材料本構(gòu)關(guān)系采用雙線性強(qiáng)化模型，服從von-Mises屈服準(zhǔn)則和隨動(dòng)強(qiáng)化法則。單元?jiǎng)澐謺r(shí)根據(jù)圣維南原理采用人工劃分和自動(dòng)劃分，并在節(jié)點(diǎn)應(yīng)力集中區(qū)域布置較密的網(wǎng)格。
　　文中將 K型空心彎管錐頭節(jié)點(diǎn)與普通管桁架彎管節(jié)點(diǎn)、變截面管桁架彎管節(jié)點(diǎn)

3、進(jìn)行了對(duì)比研究，K型彎管錐頭節(jié)點(diǎn)的承載力明顯優(yōu)于其余兩類(lèi)節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)還表現(xiàn)出與另外兩類(lèi)節(jié)點(diǎn)同樣良好的強(qiáng)屈比與延性系數(shù)，可知該節(jié)點(diǎn)同樣具有充足的安全儲(chǔ)備和耗能性能。在對(duì)比三類(lèi)節(jié)點(diǎn)的破壞模式中得到了該節(jié)點(diǎn)有兩種破壞模式，即節(jié)點(diǎn)管表面塑性失效和空心切頭錐受壓破壞，其中空心切頭錐受壓破壞的節(jié)點(diǎn)承載力和延性均較差，但該類(lèi)破壞模式并非典型破壞模式，可通過(guò)增加空心切頭錐的長(zhǎng)度和壁厚將其避免。
　　在 K型彎管錐頭節(jié)點(diǎn)的參數(shù)化分析中，選取空心切頭

4、錐的坡度、節(jié)點(diǎn)管長(zhǎng)度、弦桿直徑與節(jié)點(diǎn)管直徑比、腹桿與節(jié)點(diǎn)管夾角以及上弦排水坡度為參數(shù)，考慮其對(duì)節(jié)點(diǎn)承載力的影響，經(jīng)過(guò)分析計(jì)算得到空心切頭錐坡度與節(jié)點(diǎn)管長(zhǎng)度對(duì)節(jié)點(diǎn)的承載力影響有限，弦管與節(jié)點(diǎn)管的比值越大、腹桿與節(jié)點(diǎn)管的夾角在30°~40°和50°~60°范圍內(nèi)以及上弦的坡度越小，對(duì)K型彎管錐頭節(jié)點(diǎn)承載力的增大都能起到積極的作用。
　　在構(gòu)造基礎(chǔ)上分析了τ0~τ3、β1~β3和夾角θ以及坡度i對(duì)節(jié)點(diǎn)承載力的影響，對(duì) K型彎管節(jié)點(diǎn)分析時(shí)

5、采用單變量分析法，即一個(gè)變量改變時(shí)節(jié)點(diǎn)承載力隨其變化的規(guī)律，然后再對(duì)其他變量逐一分析，可得各個(gè)變量對(duì)節(jié)點(diǎn)的影響大小。最后再考慮所有參數(shù)對(duì)承載力的影響，根據(jù)多元線性回歸得出節(jié)點(diǎn)承載力公式。
　　最后研究節(jié)點(diǎn)的滯回性能，分析對(duì)節(jié)點(diǎn)承載力有重要影響的參數(shù)τ0和β3，從得出的滯回曲線和骨架曲線可以看出，K型空心彎管錐頭節(jié)點(diǎn)的滯回曲線比較飽滿(mǎn)，錐頭節(jié)點(diǎn)在往復(fù)荷載作用下經(jīng)歷了較長(zhǎng)的塑性變形，極限變形能力大，體現(xiàn)出該彎管錐頭節(jié)點(diǎn)具有較好的耗能能