圓鋼管結(jié)構(gòu)K形搭接節(jié)點(diǎn)受力性能及設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、圓鋼管結(jié)構(gòu)是一種具有優(yōu)越結(jié)構(gòu)性能、良好經(jīng)濟(jì)效益的大跨空間鋼結(jié)構(gòu)形式。它將結(jié)構(gòu)和建筑協(xié)調(diào)統(tǒng)一起來(lái)，因此在近代各類大型標(biāo)志性建筑中頻繁亮相。圓管K形搭接相貫節(jié)點(diǎn)更因其耗鋼量低、受力性能好、承載力大、工藝專業(yè)化等諸多優(yōu)點(diǎn)日趨成為圓鋼管結(jié)構(gòu)中節(jié)點(diǎn)最主要形式之一。然而，理論往往滯后于實(shí)踐。蘇州國(guó)際博覽中心工程設(shè)計(jì)中提出了一種新的圓鋼管結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的形式，但是，其受力性能及設(shè)計(jì)方法，國(guó)內(nèi)外均無(wú)研究。為此，本文從平面K形搭接節(jié)點(diǎn)入手，首次對(duì)一種新型節(jié)點(diǎn)—

2、—空間雙鋼管并聯(lián)K形搭接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了受力性能研究。同時(shí)，本論文專門(mén)針對(duì)搭接節(jié)點(diǎn)特有的內(nèi)隱藏焊縫施焊與不焊兩種情況作了對(duì)比分析，此在國(guó)內(nèi)更無(wú)相關(guān)研究報(bào)道。 本論文研究了平面K形搭接節(jié)點(diǎn)破壞模式的種類、幾何參數(shù)對(duì)節(jié)點(diǎn)承載力的影響、內(nèi)隱藏焊縫施焊與不焊的差異，利用非線性有限元方法計(jì)算了大量的節(jié)點(diǎn)模型并與現(xiàn)行國(guó)內(nèi)外及相關(guān)文獻(xiàn)公式計(jì)算結(jié)果作了對(duì)比，證實(shí)了支管搭接較之支管有間隙的節(jié)點(diǎn)的極限承載力有顯著提高，通過(guò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)回歸，本文提出了一套

3、反映節(jié)點(diǎn)參數(shù)特性的平面K形搭接節(jié)點(diǎn)承載力公式，公式中還考慮了內(nèi)隱藏焊縫不焊的影響，具有一定的工程實(shí)用價(jià)值。 在平面K形搭接節(jié)點(diǎn)研究的基礎(chǔ)上，本論文選取相同的幾何參數(shù)對(duì)空間雙鋼管并聯(lián)K形搭接節(jié)點(diǎn)作了相應(yīng)的破壞模式、參數(shù)影響、內(nèi)隱藏焊縫等問(wèn)題的研究，揭示了新型節(jié)點(diǎn)與平面K形搭接節(jié)點(diǎn)的相似性。將本論文提出的平面K形搭接節(jié)點(diǎn)極限承載力建議公式運(yùn)用在新型節(jié)點(diǎn)上，得到了令人滿意的吻合度，驗(yàn)證了“在考慮節(jié)點(diǎn)極限承載力時(shí)，將空間雙鋼管并聯(lián)K

4、形搭接節(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)化為平面K形搭接節(jié)點(diǎn)”的可行性。 本論文還介紹了5個(gè)空間雙鋼管并聯(lián)K形搭接節(jié)點(diǎn)(內(nèi)設(shè)加勁肋)足尺試驗(yàn)的受力全過(guò)程特點(diǎn)，進(jìn)行了試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，證實(shí)了內(nèi)隱藏焊縫不焊會(huì)產(chǎn)生使塑性區(qū)由支管搭接相貫區(qū)向支管跟部轉(zhuǎn)移，同時(shí)使節(jié)點(diǎn)承載力下降的事實(shí)，為實(shí)際工程的正確設(shè)計(jì)提供了可靠的依據(jù)。并且試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了運(yùn)用有限元分析手段的準(zhǔn)確度和可行性。 論文研究結(jié)果表明，K形搭接節(jié)點(diǎn)不同于傳統(tǒng)間隙節(jié)點(diǎn)，破壞模式已由常見(jiàn)的主管管壁塑