咸阳国际机场T3A航站楼屋盖圆管相贯节点试验研究

西安咸阳国际机场二期扩建工程T3A航站楼的钢结构屋盖节点形式采用构造复杂的空间加强套管相贯节点。由于节点构造复杂,不能简单按现行钢结构规范进行极限承载力计算,为考察节点的受力性能,对三个足尺试件模型进行试验研究,并运用有限元的方法进行分析。试验结果表明,试件的承载力均能达到SJ2c支管设计荷载水平的1.8倍以上,且试件无宏观破坏现象。试验和有限元分析结果证明,节点采取加焊套管的加强措施是有效的。     

具有内加劲肋的空间多支管的圆管节点性能研究

以上海旗忠网球中心可开闭屋盖的关键节点为工程背景,对主管内部具有加劲肋的空间多支管的焊接节点性能进行了试验研究和数值分析。探讨了复杂管节点试验的加载方法,描述了节点的塑性应变、破坏形式和机理以及加劲肋的构造效应。节点具有较高的承载力,主管内加劲肋的设置有效提高了节点刚度和强度,改变了节点破坏的形式。增加加劲肋的数量或者厚度有助于增强节点强度,但合理安排加劲肋的位置比增加数量更为重要,随着加劲肋数量增多,厚度的作用减弱。     

屋盖网架与支座节点有限元分析

以跨度为46m的两边开口网架为分析对象,对网架橡胶支座节点刚度进行了假定分析,并对网架和下部框架组成的整体模型与单独网架模型的受力进行了对比分析,结果证明需进行网架整体模型分析的必要性及网架单独分析的可行性;按照相关规程要求设计支座节点,以支座焊接球节点为有限元分析对象,对焊接球、十字肋板、钢管、支座底板在荷载作用下的von Mises应力分布进行了分析,结果表明,设计的支座节点满足要求。本文的分析可为此类工程设计提供有益参考。     

内加劲环间距对空间圆管相贯节点性能的影响

以大连国际会议中心为工程背景,应用大型通用有限元分析软件ANSYS对内置加劲环空间圆管相贯节点进行了非线性有限元分析.本文简要介绍了计算节点有限元模型各关键参数的具体设置,系统分析了在其他参数不变的前提下内加劲环间距对节点强度、刚度以及破坏模式等性能的影响,提出了在相贯节点主管内设置加劲环的合理构造要求,为该工程的设计提供了理论依据.     

L形加劲板方钢管混凝土柱-型钢梁节点性能研究

钢管混凝土柱与梁的节点构造和受力分析是发展组合结构体系的关键技术, 利用ANSYS有限元分析软件,对钢管混凝土柱与型钢梁的一个新型节点进行了空间非线性有限元分析,分析了对称荷载作用下该节点内的应力分布情况和内力传递机理.同时,通过改变加劲板的参数,分析了影响节点刚度的主要因素,确定了影响节点刚度的各参数对外部T形加劲节点刚度的影响规律.结果表明:通过设置加劲板有效地降低了节点的应力集中,使其在钢梁中部产生了明显的塑性铰,从而降低了节点破坏的可能性.通过综合分析影响加劲板的参数,提出了该类型节点改进的建议.     

带肋圆管X型相贯节点静力性能研究

加劲肋可以提高钢管相贯节点的静力性能,然而目前国内外对带肋圆管X型相贯节点的研究较少,本文根据试验建立了带肋圆管X型相贯节点的有限元模型,并进行参数化分析,以研究加劲肋对节点静力性能的影响。研究发现加劲肋能够使节点相贯区域的应力分布更加均匀,从而节点区域的最大应力得到明显降低,可以有效提高节点的静力承载能力,并且加劲肋的方向、数量以及厚度的变化都会对节点的静力性能产生影响。同时,由于加劲肋的存在,主管管壁的变形受到限制,传统的以主管管壁变形来判定节点是否发生破坏的方式不再适用,因此本文提出了新的判定节点发生破坏的方式。     

渭南市体育场大跨度钢结构屋盖设计

渭南市体育场钢屋盖是由主、副两道拱形桁架支撑组成的空间管桁架结构体系。钢结构屋盖与下部钢筋混凝土看台部分完全脱开。东、西看台屋盖呈两片单独的梭形,计算跨度为290m,结构最高点距地面约63.5m。节点以相贯节点为主,拱脚采用铸钢节点。利用MIDAS软件对结构进行各工况下的静力分析,结果表明,结构应力、位移满足设计要求;对结构进行整体稳定性分析,结果表明,结构对初始缺陷不敏感,具有较好的整体稳定性;此外,还对相贯节点、铸钢节点进行有限元分析,对钢结构杆件应力、变形进行了卸载监测。     

济南奥体中心体育馆钢结构屋盖节点设计

对强节点、弱构件的意义进行了阐述,较为详细的介绍了济南奥体中心体育馆钢结构屋盖节点的设计思路、设计方法,并介绍了节点计算荷载的选取和判断节点是否达到强节点弱构件要求的方法,供工程设计分析参考。     

内加劲环间距对X型圆管相贯节点性能的影响

为了研究内加劲环间距对X型圆管相贯节点性能的影响,对加劲环设置情况各不相同的4个X型相贯节点试件进行试验研究与有限元分析.介绍了试验方案、有限元模型,并对试验和有限元计算结果进行对比分析.结果表明:内加劲环的设置对X型节点受力性能有一定的提高;当位于主支管相贯范围内,内加劲环对节点的强度、刚度等受力性能的提高幅度较大;...     

长沙贺龙体育场钢屋盖圆管相贯节点足尺试验研究

本文对长沙贺龙体育场钢屋盖结构中的6个圆钢管相贯节点进行了足尺试验研究,观察到试件节点的破坏主要分三种:受拉支管与主管的连接焊缝断裂破坏;受压支管靠近主管的端部的局部屈曲破坏;受压支管端部局部屈曲与受拉支管焊缝断裂的联合破坏。主管壁上的等效应力分布和发展很不均匀,而且复杂。由于本次节点试件存在主管强、支管弱的特点,节点破坏不属于规范规定的主管过度塑性变形的破坏形式,不能按现行规范公式计算。运用有限元求解相贯节点的极限承载力是一种有效的方法。试验证明,长沙贺龙体育场的钢屋盖设计是安全、经济、可靠的。     

Strength of tubular welded joints of roof trusses in Shanghai Qizhong Tennis Center

Static strength of multi-planar welded joints with seven brace members and one chord member made of circular hollow sections is investigated in the paper, based on the engineering practice of moveable roof trusses of Shanghai Qizhong Tennis Center. Firstly, comparative experiments were carried out on two model joints with a scale of 1:3. One joint was not reinforced, whereas the other was reinforced with ring stiffeners inside the chord member. Failure mode, stress distribution, plastic-zone development and ultimate load capacity of the joints were investigated, and effects of the ring stiffeners on the joint behavior were observed through the experiments. Secondly, finite element analysis of both the tested model joints was performed. The calculation results are in a good agreement with the experimental results, which indicated that the numerical analysis was quite effective. Finally, the strategy for enhancing strength of the complicated joint is discussed. Parameters study on the constructional details of ring stiffeners was carried out using FE method. The present research shows the multi-planar circular hollow section joint with high ratio of diameter to thickness of the chord and multiple braces is liable to chord plasticity under axial tension and compression on the braces. For the design of the joint, it is suggested that the ring stiffeners are installed insider the chord to meet needs of enough stiffness and strength. Both position and number of the stiffeners should be carefully determined based on the axial forces on the braces and their diameters. The stiffener thickness should not be less than the chord thickness, and the diameter of the hole at the center of the stiffener should not be greater than half of the chord diameter. __________ Translated from Journal of Building Structures, 2007, 28(1): 36&2-42 [译自: 建筑结构学报]     

Strength of tubular welded joints of roof trusses in Shanghai Qizhong Tennis Center

Static strength of multi-planar welded joints with seven brace members and one chord member made of circular hollow sections is investigated in the paper, based on the engineering practice of moveable roof trusses of Shanghai Qizhong Tennis Center. Firstly, comparative experiments were carried out on two model joints with a scale of 1:3. One joint was not reinforced, whereas the other was reinforced with ring stiffeners inside the chord member. Failure mode, stress distribution, plastic-zone development and ultimate load capacity of the joints were investigated, and effects of the ring stiffeners on the joint behavior were observed through the experiments. Secondly, finite element analysis of both the tested model joints was performed. The calculation results are in a good agreement with the experimental results, which indicated that the numerical analysis was quite effective. Finally, the strategy for enhancing strength of the complicated joint is discussed. Parameters study on the constructional details of ring stiffeners was carried out using FE method. The present research shows the multi-planar circular hollow section joint with high ratio of diameter to thickness of the chord and multiple braces is liable to chord plasticity under axial tension and compression on the braces. For the design of the joint, it is suggested that the ring stiffeners are installed insider the chord to meet needs of enough stiffness and strength. Both position and number of the stiffeners should be carefully determined based on the axial forces on the braces and their diameters. The stiffener thickness should not be less than the chord thickness, and the diameter of the hole at the center of the stiffener should not be greater than half of the chord diameter.     

变电站钢管塔架多支管空间节点受力性能研究

以青海佑宁750kV变电站塔架的复杂节点为背景,对两类空间多支管梁、柱节点进行了静力加载试验和非线性有限元分析。试验中采用足尺模型,试验装置为具有足够刚度的自平衡框架,制作梁、柱节点试件各2个,采用主动与被动加载相结合的试验加载方案。试验得到了节点的破坏模式、荷载 位移曲线、荷载 应变曲线及受力特性。在此基础上,建立了复杂节点的非线性有限元模型,并对节点的承载性能进行了分析。结果表明：主管部分属于节点的薄弱部位,两类节点都发生了主管凹曲变形破坏,且未出现支管和焊缝的破坏;另外,梁节点两试件出现了支管插板及其加劲板的受压弯曲破坏;加载至设计荷载值时,两类节点所有测点基本处于线弹性工作状态,且节点承载力富余较大,表明节点设计较安全。参数分析表明,主管径厚比 γ 对节点承载力影响显著,支主管直径比β₂及厚度比 τ₂对节点承载力具有一定影响;梁节点中,γ较小时,β₇对节点承载力影响较大;β₄、τ₄、β₅节点板与主管厚度比τ_J及插板与主管厚度比τ_c对各自节点承载力基本无影响。     

上海光源工程屋盖钢管节点平面外受弯性能试验研究

通过6个足尺模型节点的平面外弯曲加载试验,对上海光源工程屋盖结构中X型圆钢管节点的破坏形态、刚度、承载力及应力分布等进行了系统研究。试验和有限元分析结果表明,节点平面外弯曲失效主要表现为显著的主管塑性变形和焊缝断裂;主、支管弯曲方向对节点初始刚度影响不大,但对极限承载力有一定影响;节点刚度与支管线刚度的比值是判断节点刚性程度的关键指标;节点相贯线区域的不均匀刚度分布导致与其相邻的支管根部截面出现显著的边缘应力放大现象。基于极限变形限值确定的节点实测承载力与各国规范公式计算值的比较表明,API推荐的公式对X型钢管节点平面外抗弯强度提供了较准确的预测。     

钢管混凝土叠合柱节点环梁受弯承载力计算方法

钢管混凝土叠合柱环梁节点是一种连接叠合柱与钢筋混凝土梁的连接节点,其环梁受弯承载力计算方法有待研究。考虑管外混凝土的轴压作用,采取极限平衡法对环梁破坏隔离体受力分析,对现有钢管混凝土柱节点环梁受弯承载力计算方法进行了修正,使其更加适用于钢管混凝土叠合柱节点环梁,计算结果与静力试验结果对比显示,后者高约28%。根据试验结果研究对公式进行修正,采用ABAQUS有限元静力模型对不同轴压比下环梁的受弯承载力公式进行了验证,对比显示有限元分析结果略高于修正后的计算值,二者吻合较好。结果表明,考虑轴压力修正后的公式可以用于钢管混凝土叠合柱节点环梁受弯承载力的计算,公式计算结果偏于保守。     

钢管多支管构架柱节点承载力研究

以750kV输电塔架工程的复杂节点为背景,对其空间多支管柱节点承载力进行了试验研究和理论分析。试验采用2个足尺试件模型,在自平衡框架内完成,采用主动与被动加载相结合的方案。试验得到了节点的破坏模式、荷载-应变曲线及受力特性。在此基础上,利用虚功原理和圆环-母线梁模型建立了节点的承载力理论分析模型,给出了估算节点极限承载力的计算公式。研究结果表明：节点发生了主管凹曲变形的破坏,且未出现支管和焊缝的破坏;理论模型能够较准确反映节点局部屈服时塑性铰的发展,使节点复杂的受力状态得以简化,且理论分析方法考虑了空间支管的共同作用,所得计算结果及节点破坏特征与试验、有限元结果较接近,该理论模型具有一定的适用性。     

方管圆管混合空间钢管节点承载性能的非线性分析

以圆管为弦管,方管(包括矩形管)为支管的混合空间钢管节点,构造新颖,受力复杂,其承载力设计和计算是工程师所关注和急需解决的问题。本文采用非线性有限元方法,选用四节点等参壳元,应用自动步长增量法求解方管圆管混合空间管节点轴向受力或平面外受弯的极限承载力。程序系统在移植ADINA程序的基础上,开发了可进行T型、X型、K型和TT型管节点有限元网格剖分的前处理程序CTUBE,并编写了AutoCADADS/RX应用程序显示管节点模型受荷后的变形和应力分布。本文通过大量算例分析,回归出相关承载力计算公式,供设计人员参考。     

北京新机场航站楼C形柱复杂钢管相贯节点受力性能研究

以北京新机场航站楼C形钢柱典型复杂钢管相贯节点为研究对象,设计了9个足尺节点,对其进行空间静力加载试验,研究不同加劲肋设置、钢材强度和加载方式对节点受力性能的影响。结果表明：未设置加劲肋的节点承载力较低,无法满足结构安全需求;采用Q345C钢材设置加劲肋的节点在设计荷载作用下有部分区域会进入塑性工作状态;采用Q460GJC钢材设置加劲肋的节点能够在1.4倍设计荷载作用下保持完全弹性工作状态;不同的加载方式仅对未设置加劲肋的节点影响较大,对设置加劲肋的节点影响较小。在试验研究基础上,对节点破坏模式和承载能力进行了研究,对加劲肋的设置进行优化,以设置三道加劲肋为优。     

复合受力状态下矩形钢管相贯节点的承载力研究

国家游泳中心的矩形钢管相贯节点,除双平面的几何特性外,同时承受轴力以及不可忽视的双向弯矩。本文的目的就是解决此类节点在这种特殊受力状态下的强度校核问题。研究工作以矩形钢管相贯节点在单项受力状态下的计算公式为基础,利用大量的有限元计算结果,回归得出T、TT、K、KT等4种类型节点在复合受力状态下———节点同时承受轴力、平面内弯矩、平面外弯矩中的两项或三项时的承载力计算公式。根据计算结果,本文还讨论分析了各类型节点的失效形态。研究表明,节点校核公式和破坏形态与节点的受力状态及节点的几何因素有关,如轴力的大小、弦杆截面高度及壁厚等。     

空间隔板焊接X形圆钢管相贯节点受力性能试验研究

对3个足尺空间隔板焊接X形圆钢管相贯节点分别进行了轴力作用下的单调加载试验和往复加载试验,得到了节点的破坏模式,并对节点的受力性能包括静力弹性刚度、承载力、延性和滞回性能等进行分析。验证了该种空间隔板焊接节点的构造措施合理,节点的承载能力相对设计工况有两倍以上的安全储备,节点受力安全可靠。运用ABAQUS软件建立有限元分析模型,并与试验结果对比,验证了有限元模型的适用性,并对节点进行设计工况下的内力校核,参数分析结果表明,管径厚比、相贯角度、椭圆连接板厚度及平面外角度对空间隔板焊接节点性能影响较大,节点刚度和承载力随着支管径厚比和平面外角度的增大而降低,随着相贯角度和椭圆连接板厚度的增大而提高。综合试验和有限元分析结果,节点设计要确保支管设计内力不大于节点承载力,增大椭圆板厚度以及补焊椭圆板隐藏焊缝对节点的受力性能改善较好;当设计该类较小相贯角度（小于20°）的节点时,需按节点承载力进行设计,同时考虑轴向刚度对节点受力性能的影响。