重庆渝北体育馆铸钢节点有限元分析

为了深入了解重庆渝北体育馆屋盖结构设计中铸钢节点的受力性能并确保结构在设计荷载下的安全性,根据设计要求对该铸钢节点进行了精细有限元分析,从而了解该铸钢节点在设计荷载下的受力特征以及弹塑性极限承载性能。铸钢节点弹塑性极限承载力分析表明,该节点圆弧过渡区域存在应力集中现象。着重研究了圆弧过渡半径对节点极限承载力以及圆弧过渡区域应力集中的影响,对该铸钢节点的应力集中状况进行优化分析,分析结果表明,适当选取圆弧过渡半径的大小,能够显著降低圆弧过渡区域的应力集中,延缓节点屈服破坏的进程,从而提高节点的承载能力。最后提出降低该铸钢节点应力集中的措施,为设计提供依据。     

重庆袁家岗体育中心体育场网壳铸钢节点设计

重庆袁家岗体育中心体育场网壳采用了七种形式的铸钢节点,设计过程中应用ANSYS和COSMOS系列软件对节点进行了空间三维实体有限元计算。线弹性及非线性分析结果表明,最不利工况下,部分节点局部区域的峰值应力有超过铸钢屈服极限的情况,但屈服区域范围小,同时最大应变值尚小。为验证计算分析结果,对两个受力较大的铸钢节点进行了足尺实体静力试验,采用分级加卸载制度获取各级荷载下各观测点应力应变值。两者的比较表明,试验结果与理论计算结果大致相同,最不利应力分布范围总体吻合。铸钢节点绝大部分区域处于线弹性状态,节点整体应力水平不高,表明铸钢节点设计合理。     

大跨复杂斜撑钢结构铸钢节点力学性能分析

大跨斜撑钢结构节点受力复杂且施工难度较大,其节点通常采用整体式铸钢节点。根据实际工程建立铸钢节点精细化有限元分析模型,研究结构施工过程中铸钢节点的力学性能和安全性能。选取四个关键施工阶段,研究施工过程中铸钢节点关键部位应力及位移,同时分析壁厚和倒角半径对铸钢节点受力性能的影响。结果表明:施工过程中,由于倒角部位截面刚度突变,部分出现应力集中现象,其余部位应力较小;施工过程中铸钢节点圆柱由于截面刚度较小,其端部变形较大。研究成果可为大跨复杂斜撑钢结构铸钢节点设计及施工提供参考。     

张弦桁架铸钢支承节点受力性能研究

为考察长江航道科研试验新基地6#模型实验大厅张弦桁架铸钢支承节点的受力性能,对该铸钢节点进行了足尺试验研究和有限元分析。采用专门设计的加载反力架,试验测得了铸钢节点应力分布状况。采用ABAQUS软件进行线性有限元分析,得到了节点模型在1.3倍设计荷载下的应力和变形。考虑材料塑性发展,进行非线性有限元分析,得到节点极限荷载和失效破坏形式。试验与有限元分析结果表明：1.3倍设计荷载下,该节点处于线弹性受力状态;超过极限荷载之后,节点应力极值位置会发生变化,节点失效将从拉索锚固端局部塑性发展开始。     

385m超大型长江大跨越输电塔铸钢节点受力性能研究

针对国家重点工程385 m超大型长江大跨越输电塔横担-主材连接节点处杆件交汇多、空间关系复杂、荷载条件特殊等特点,首次提出在该大跨越输电塔同类型节点处采用铸钢节点。考虑到铸钢节点外形复杂、重要性程度高等特点,为验证其设计的安全性和合理性,设计了两个1∶2节点缩尺模型并进行承载力性能检验性试验及有限元分析。研究结果表明：90°大风试验工况下节点最大应力区为节点杆件倒角处,其应变随荷载基本呈线性变化,节点整体处于线弹性状态;有限元分析结果与试验结果吻合良好,表明有限元节点模型能真实有效模拟节点实际受力情况;有限元弹塑性分析结果表明该铸钢节点极限承载力为设计荷载的12.39倍,有较大的安全冗余度,节点设计安全可靠。     

武汉天河机场T3航站楼铸钢节点受力性能试验研究

为考察武汉天河机场T3航站楼网架结构中铸钢节点在最不利设计工况下的受力性能,对典型铸钢节点FLQ-35A进行了足尺试验研究和有限元分析。试验结果表明:在1.3倍设计荷载作用下,节点处于弹性状态,卸载后没有明显残余变形。结果表明:有限元结果与试验结果吻合良好,节点失效破坏将从主管G1变截面处的局部塑性发展开始;铸钢节点的极限承载力满足《铸钢节点应用技术规程》(CECS 235∶2008)中的相关要求,该铸钢节点具有较高的安全储备。     

虹桥高铁无柱雨棚铸钢节点的有限元分析及试验研究

京沪高铁上海虹桥站无柱雨棚钢结构中使用了较多的铸钢节点。从结构的整体安全性出发,深入了解该类节点的受力性能并确保其在设计荷载下的安全性十分必要。对该工程的部分主要铸钢节点进行了精细有限元分析和足尺模型试验研究,了解铸钢节点的应力分布特征和承载能力。通过有限元计算结果和足尺模型试验结果的对比,对有限元模型进行修正,进而计算节点的极限承载能力。最后,根据修正后的有限元模型对铸钢节点进行优化设计,在保证节点安全性的前提下,减缓了节点的应力集中,降低了铸钢节点的重量。     

北京奥运会老山自行车馆柱脚铸钢节点试验研究

为考察2008北京奥运会老山自行车馆柱脚铸钢节点在不同工况作用下的受力性能和转动性能,本文对该铸钢节点及其人字柱短管进行了足尺试验和有限元数值分析。试验借助一根箱型截面分配梁,巧妙地实现了设计要求的4种加载工况;并重点考察了铸钢节点在各种荷载工况下的受力性能和变形。通过现场跟踪测试,得到铸钢节点表面应变的测试值;运用ABAQUS有限元软件对铸钢节点进行了弹性分析,着重模拟了铸钢节点各部件间的接触关系,得到了节点的应力值。铸钢节点试验与有限元分析结果表明,老山自行车馆柱脚所采用的球铰式节点具有较好的转动性能,且在设计荷载作用下是安全的。     

中国动漫博物馆复杂铸钢节点分析与研究

铸钢节点被用于中国动漫博物馆的钢网格筒结构体系和复杂节点连接。采用有限元分析和足尺试验相结合的方法分析铸钢节点的受力性能。有限元分析通过数值分析方法揭示了节点的应力分布规律。在1.3倍设计荷载作用下,足尺试验结果与有限元结果吻合良好。根据有限元分析和试验结果,优化节点设计。在设计荷载作用下铸钢节点处于弹性工作状态。节点极限承载力大于3倍设计荷载。     

单向滑移支座节点受力性能研究

针对某索膜整体张拉结构环桁架支座,比较了采用固定支座与采用铰支座的两种计算模型的受力性能,分析表明采用铰支座的模型受力性能较好。确定支座形式后,提出了一种径向可滑、环向限位铰支座,对该支座节点的受力性能进行了考虑摩擦接触的有限元计算分析。计算表明:节点在设计荷载下整体处于弹性工作阶段,满足强度要求且具有一定的强度储备;2.2倍设计荷载下节点开始进入屈服阶段,在2.84倍设计荷载下由于塑性过大而发生破坏。关于摩擦系数对支座节点受力性能影响的研究表明:摩擦系数的增大显著降低了节点的受力性能。构件加工过程中应采取打磨、加聚四氟乙烯板等措施保证球面板与下盖板接触面的光滑,保证支座的转动性能,以充分发挥其承载能力。     

轴力和弯矩共同作用下铸钢空心球节点承载力的有限元分析

对铸钢空心球节点在不同的轴力和弯矩组合作用下的承载力进行了弹塑性有限元分析,得出了节点的塑性发展过程及极限承载力;并基于冲切面剪应力破坏模式推导了轴力和弯矩共同作用下的铸钢空心球节点承载力计算公式。     

重庆江北机场铸钢节点可靠性分析与响应面法实现

以重庆江北国际机场新航站楼工程为背景,对其主楼钢桁架的铸钢节点(以三肢铸钢节点ZG-2c为例),编制APDL语言程序实现参数化建模,并利用有限元软件ANSYS的统计分析模块(PDS模块),采用基于概率理论的数值模拟方法——响应面法(RSM),对铸钢节点这类实体结构进行可靠性分析。根据有限元单次运算的结果,选取不同的失效应力作为强度限值,获得铸钢节点相应的失效概率及可靠度指标。分析表明:铸钢节点工作状态是安全可靠的;由各随机变量的相关系数及影响程度比值,明确了影响铸钢节点工作性能各因素的显著性程度;最后探讨了对于类似节点失效模式选取时需要注意的原则。     

弯矩作用下铸钢空心球节点承载力的有限元分析

以弹塑性理论为基础,应用有限元软件ANSYS对几十种不同规格的铸钢空心球节点在弯矩作用下的承载力进行了非线性有限元分析,得出了节点在弯矩作用下的破坏机理及极限承载力;并采用以最小二乘法为原理的线性回归模式回归了铸钢空心球节点在弯矩作用下的承载力计算公式。     

钢结构梁柱栓焊混合连接节点的设计方法

简要介绍梁柱栓焊混合连接节点的三种设计方法,并根据节点弹性阶段不滑移和弹塑性阶段不破坏的设计准则,结合三种设计方法的特点,提出考虑连接是否抗震、节点类型以及钢梁应力比等选择合适设计方法的建议,可供设计人员参考。     

输电线路大跨越钢管塔法兰盘连接试验及研究

钢管法兰连接节点的设计研究是大跨越高塔设计的重要组成部分。对于某些重大的跨越高塔,由于荷载的大幅增加,法兰节点按常规计算方法得到的承载能力不够精确,使得设计人员难以准确把握实际结构的受力状态,设计的风险较大,而法兰节点的准确合理设计是保证结构安全的重要环节。以舟山与大陆联网工程中的370m大跨越塔为背景,对内侧螺栓连接法兰和外侧螺栓连接法兰进行节点极限承载力拉伸试验,并建立精确的有限元分析模型,研究法兰节点的力学行为、应力分布以及弹塑性的破坏过程,证明内法兰与外法兰都具有很高的安全裕度,可以作为大跨越钢管塔的法兰节点设计的一种参考。     

考虑倒角系数的T型铸钢节点的滞回性能分析

铸钢节点用圆形倒角取代了传统焊接管节点相贯线处的焊缝,其应力集中小、承载力强、造型美观,在建筑结构中得到了广泛应用。通过对不同倒角系数和壁厚的T型铸钢节点滞回性能进行有限元分析,发现铸钢节点滞回性能良好,增大倒角系数可以提高极限承载能力,但对节点变形能力影响较小。相关结果为铸钢节点设计和工程的应用提供了理论依据。     

北京财富中心二期写字楼铸钢节点有限元弹塑性分析

北京财富中心二期写字楼采用钢框架-钢板混凝土核心筒组合结构体系,位于26a层和41a层伸臂桁架与核心筒之间的连接节点采用铸钢节点形式.论文通过有限元弹塑性分析方法计算铸钢节点在不同地震组合作用下的节点应力和变形,并通过节点非线性时程计算方法分析铸钢节点的极限承载力.计算结果表明:本工程中的铸钢节点在整体结构小震和中震组合作用下基本处于弹性状态;在大震组合作用下,节点局部出现塑性应变,但塑性发展区域较小,因此仍保持较好延性;节点极限承载分析结果表明本工程中的铸钢节点设计方案满足承载力要求.     

框架梁与大直径钢管混凝土柱连接节点试验研究

本文对2组框架梁与大直径钢管混凝土柱连接节点试件进行了有无柱顶轴力作用下的反复加载试验和弹塑性有限元分析。试验和分析结果表明,此类大直径钢管混凝土柱梁节点中,内加劲环宽度为1/10管径的带端板节点连接构造和内加劲环宽度为1/6管径的节点连接构造均能够满足传力要求,并表现出较好的承载特性和耗能能力。采用弹塑性非线性有限元分析得到的节点应力分布状况、传力路径和破坏形态与试验结果基本吻合。因此,此二类节点均可在结构设计中采用。     

铸钢节点的研究及在大跨度空间结构中的应用

铸钢节点以其众多的优异性能,已在国内外各类结构工程中得到广泛的应用。在总结铸钢节点的特点、质量控制和焊接技术、设计原则以及有限元及试验研究的基础上,对铸钢节点有待进一步解决的问题提出几点建议,以供研究人员参考,并为今后大型现代化场馆选用铸钢节点提供借鉴。