轴力下空间TK型圆钢管相贯节点的承载力分析

空间TK型圆钢管相贯节点在大跨度空间桁架中已得到广泛应用,但目前关于该节点极限承载力的计算方法尚不完善。本文在试验的基础上,对36个该类节点进行双重非线性有限元分析,计算其极限承载力并探索不同几何参数和加载方式对其的影响规律 同时借鉴平面K型圆钢管相贯节点承载力计算公式,考虑空间效应的影响,提出了空间TK型圆钢管相贯节点的承载力建议公式,经对相关试件进行计算,结果表明与试验结果吻合良好。     

某体育中心空间管桁架结构设计

空间钢管桁架由于具有造型丰富、受力明确、用钢量省、施工方便等特点而被广泛地应用在大跨度公共建筑设施中。本文结合某体育中心工程设计,介绍了大跨度空间管桁架屋盖结构的计算模型确定、主桁架平面布置及支撑平面布置、主桁架设计、杆件及节点设计等内容,整个设计过程和设计方法及节点构造可供同类工程参考。     

新型空间管桁结构及节点力学性能研究

提出了一种变弦杆截面的倒三角形空间管桁架及两种管桁架新型节点。通过MIDAS/Gen 800对新型倒三角形管桁架建立计算模型,对用钢量、杆件内力、结构挠度等参数进行对比分析,给出了弦杆截面合理的变化位置及变化幅度,并与普通倒三角形桁架进行对比以验证这一新结构形式的合理性。对于两种新型节点,采用ABAQUS有限元软件建模,对节点初始刚度、极限承载力进行计算分析,并判断节点破坏形式。同时,与传统节点形式对比,给出新型节点的构造取值建议。     

圆钢管混凝土桁架K形节点极限承载力计算方法研究

圆钢管桁架在主管内填筑混凝土,可有效提高其承载力。为了获得圆钢管混凝土桁架K形节点受力性能和承载力计算方法,研究了在受拉或受压支管处K形节点的失效模式和破坏机理;基于圆钢管混凝土K形节点在不同失效模式下的破坏机理和受力状态,分别对支管截面形式为圆形或矩(方)形的圆钢管混凝土K形节点建立合理的简化计算模型,推导出不同失效模式下K形节点极限承载力计算公式,并给出相应的极限承载力建议公式。试验验证了圆钢管混凝土K形节点的试验值与计算值吻合较好,研究表明圆钢管混凝土K形节点的极限承载力计算公式的准确性,可应用于圆钢管混凝土桁架结构计算和设计,也为相关标准建立和完善提供理论依据。     

目前我国相贯节点的研究现状

空间管桁架结构体系新颖美观,空间相贯节点是空间钢管桁架结构主要的节点构造形式,具有构造简捷、受力合理、施工方便等优点。现在国内许多学者对相贯节点进行了实验分析和有限元法研究,得出了许多重要结论,对我们以后研究、设计提供了重要参考价值。     

“生命之环”结构设计关键技术

"生命之环"采用空间钢桁架+钢筋混凝土基座的混合结构体系,上部结构正立面投影为竖立在地面的变截面环,环内外轮廓为非同心圆,内圆直径150m,底部相切于人工湖面,外圆直径约170m,横截面为顶点朝外的正三角形。整体建筑高度约为160m,是目前世界上已建成最高的同类型构筑物。结构形体确定、抗风设计、多参数化空间钢桁架设计、施工模拟计算、钢桁架与混凝土基座连接支座构造以及大直径圆钢管相贯焊节点设计等均为结构设计的重点和难点。为了检验设计的可靠性,同时加强此类复杂工程的施工监控,在施工和使用过程进行了结构健康监测。     

深圳游泳跳水馆钢屋盖结构设计

介绍了深圳游泳跳水馆钢屋盖结构设计 ,包括结构布置、带斜拉桅杆空间桁架的计算、节点构造、材料选用、防火设计以及结构涂装等。详细说明了管结构相贯连接、铸钢节点、加劲板的应用及撑杆的销接等。     

某多层大跨体育馆屋盖结构设计

空间管桁架造型别致新颖,具有优秀的静、动力特性和良好的经济技术指标,施工方便。在大跨公共建筑结构中得到了广泛的应用。本文结合某多层大跨体育馆的管桁架屋盖结构设计工程设计,介绍空间管桁架结构的计算方法、主桁架平面布置及支撑平面布置、主桁架设计、杆件及节点设计和屋面排水沟节点设计等内容。所得出的结论具有一定的指导意义和工程应用价值。     

圆钢管相贯焊节点计算的国内外规范比较

在GB 50017—2003《钢结构设计规范》中,关于空间多平面圆钢管相贯节点承载力计算,只能考虑轴力,不考虑腹杆弯矩对节点承载力的影响。在《空心管结构连接设计指南》中单平面圆钢管相贯节点在复合受力状态下的承载力计算公式,主要是参照Eurocode 3。通过对两种规范关于圆钢管相贯焊节点计算公式归纳和对比可知,Eurocode 3相贯节点承载力公式相对于目前GB 50017—2003计算公式来说是偏安全的。基于此,对武汉站圆钢管相贯节点依照Eurocode 3拆分为若干单平面节点,再分别对单平面节点进行校核和演算。利用有限元软件ANSYS建立钢管相贯节点实体模型,进行非线性分析。模拟计算结果表明,该相贯节点设计满足要求。     

苏州国际博览中心屋盖结构分析和并联K形圆钢管相贯节点研究

本文介绍了苏州国际博览中心大跨变高度立体管桁架屋盖结构整体性能分析和并联K形圆钢管相贯节点的大比例试验及非线性有限元分析。分析表明以下弦双钢管为特征的倒梯形立体管桁架的动力特性非常理想;将部分支座改为可滑移支座能有效减小大面积屋盖的温度内力,同时也有利于减小结构的地震反应;考虑大跨结构P-δ效应,对桁架上下弦杆的影响较明显,对腹杆的影响相当小。并联K形圆钢管相贯节点试验和有限元分析结果表明这种节点在正常使用状态下带一定范围塑性区工作是安全的,且具有较高承载能力和较好的延性;其破坏模式不同于平面K形节点,连系支管能起到有效的约束作用并影响到主管壁上的应力分布和发展。研究成果为这种规范尚未涵盖的空间相贯节点的设计提供了可靠依据。     

某大型管桁架支座节点设计及有限元分析

大型管桁架结构由于其良好的受力性能多用于大跨度空间结构。其支座节点的设计非常关键。由于管桁架结构的支座一般考虑成铰接节点,所以如何有效地传递水平及竖向力并且释放掉弯矩是设计的重点。以某大型管桁架结构工程为背景,研究比较了各种支座节点形式,最终选用销轴节点,并且通过有限元软件ANSYS对节点进行实体有限元分析。有限元分析结果表明了支座节点设计的合理性,并且为销轴节点的设计计算提出一些建议。     

南京国际展览中心钢管拱架的设计研究

南京国际展览中心跨度 75m的钢管拱架按 74 85m设计 ,设计时利用了结构的变形 ;采用钢管相贯焊接节点技术。该工程为今后大跨度钢结构的设计提供了有益的经验。     

主方支圆空间KT形管节点空间效应和极限承载力研究

以矩形钢管为弦杆、圆管为支杆的混合空间钢管结构因形式新颖、相贯线切割简单而在大跨空间结构中逐渐得以应用,但因支杆的几何效应和荷载效应,导致混合型钢管空间相贯节点承载力计算比较复杂。采用非线性有限元方法,应用自动步长增量法研究了主方支圆空间KT节点的空间几何效应和荷载效应。理论分析表明:相比杆件的几何效应,荷载效应对节点极限承载力的影响更为明显,T形支杆上较大的轴力将使K形支管处极限承载力显著下降。通过对空间KT形节点极限承载力的分析,绘制平面K形、T形节点和空间KT形节点承载力相关曲线,并提出计算公式供设计人员参考。     

镇江大港体育馆钢结构设计

镇江大港体育馆钢屋盖采用变高度管桁架结构体系,其屋盖和墙面组成一个整体,在充分考虑建筑空间要求与结构传力特点的基础上,优化布置次桁架和支撑体系,加强了管桁架结构体系的空间受力性能。通过灵活布置铰支座、X向弹簧支座、Y向弹簧支座和双向弹簧支座四种形式的支座,保证钢结构整体刚度和受力性能处于最优状态。     

空间网壳结构焊接相贯节点性能分析

焊接相贯管节点连接简便,承载性能好,用钢量小,在海洋平台、桥梁、高层,尤其是大跨度网壳结构中应用广泛.空间网壳结构节点区受力复杂,目前的节点设计规范没有给出大型、异型及轴力、弯矩组合作用下焊接管节点的承载力设计方法.因此,有必要对焊接管节点在多种荷载工况下的性能进行分析.本文以北京市某空间网壳结构植物园的焊接管节点为背景,计算了节点在轴力、剪力、弯矩及扭矩组合作用下的应力、变形分布,得到了节点极限承载力,分析了节点弹性、塑性阶段刚度和承载性能的变化,并通过对比分析探讨了设置加劲肋和改变节点构造形式对节点强度和刚度的影响,对节点进行了优化.分析结果表明,贯通管节点在复杂受力条件下可能出现节点区应力集中导致局部屈服,对节点整体刚度有较大影响;在节点内部设置加劲肋能够缓解节点相贯处的应力集中,有效阻隔屈服区沿管壁方向扩展,提高节点极限承载力.     

南京国际展览中心屋面钢结构工程设计研究

介绍南京国际展览中心跨度 75m的拱架按 74 85m设计 ,设计时利用了结构的变形 ;采用钢管相贯焊接节点技术 ;该工程为今后的大跨度钢结构提供了有益的借鉴。     

Stress concentration factors of N-joints of concrete-filled tubes subjected to axial loads

The use of concrete filled circular hollow steel section (CFCHS) members in bridge design is a relatively new concept. In the design of recently constructed steel-concrete composite bridges using CFCHS truss girders for the main load carrying structure, the fatigue verification of the tubular spatial truss joints is a main issue. This paper presents a comprehensive study on stress concentration in welded tubular steel N-joints. Finite element analyses are performed in order to derive stress concentration factors (SCFs) from hot-spot stresses for typical three load conditions. The SCF values are presented in the form of equations in terms of the non-dimensional joint parameters. The proposed SCF equation for CFCHS N-joints shows good agreement with the test results on a tubular girder model. The presence of infilled grout in the chord is found to reduce the SCF.     

钢管相贯节点焊接缺陷类型及对极限承载力的影响

总结了实际工程中相贯线焊缝易出现的焊接缺陷类型及其特点,采用ANSYS程序定量分析结果绘制了背景工程中检测到的焊接缺陷对钢管直接相贯节点极限承载力的影响曲线。根据影响曲线得出如下结论和建议:严格按焊接规程构造的相贯线焊缝不会降低节点的极限承载力,但焊缝是影响节点极限承载力的关键部位之一;各类缺陷均具有一定的容限,对于半径或长度为2mm及其以下的球型、线型缺陷、咬边缺陷,包括1mm及其以下的裂缝缺陷,建议允许其在焊缝中存在,比此更大的缺陷应给予清除,较大的焊瘤缺陷也应给予磨除清理;对焊接缺陷的现行评定标准偏严,应制订和完善专门针对建筑钢结构的评定验收标准,加强对焊缝缺陷检测新方法和新设备的研究。     

某大型管桁架结构节点焊缝缺陷分析

近年来建筑结构越来越多采用管桁架结构,管桁架结构在节点处采用杆件直接焊接的相贯节点焊缝,相贯节点焊缝因其复杂性和特殊性,本文以某大型管桁架结构工程相贯节点焊缝的漏焊、焊瘤、夹渣、气孔等施工缺陷,分析其危害性及节点的破坏模式,提出相应的预防处理措施,以供管桁架结构工程的施工及检测提供参考,而确保管桁架结构的安全可靠性。