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。     

复杂钢管空间节点应力集中系数研究

为了研究复杂钢管空间节点的应力集中系数,采用有限元软件ANSYS建立了复杂钢管空间节点有限元模型。有限元模型考虑了焊缝的影响,将有限元计算结果与试验结果进行比较,二者吻合较好,从而验证了有限元模型的可靠性。对复杂钢管空间节点模型进行了参数分析,研究了各个参数对节点应力集中系数的影响。参数分析结果表明,主管径厚比γ对节点应力集中系数的影响较大;其他参数对节点应力集中系数的影响较小。对252个参数分析模型的结果进行回归分析,建立了节点各部分应力集中系数的拟合公式。拟合公式计算值与有限元计算值吻合较好,验证了拟合公式的正确性。     

空间XK型钢管相贯节点极限承载力分析

通过考虑材料非线性和几何非线性,利用有限元方法对XK型空间钢管结构相贯节点的应力分布、塑性区的扩展过程以及节点变形等重要力学性能进行分析,研究了影响钢管节点承载力的主要参数以及这些参数与承载力之间的关系.在参考平面K型节点承载力计算公式以及一些参考资料基础上,考虑多杆件汇交和多轴受力的影响,提出该空间节点形式的承载力计算建议公式,为工程设计提供有益参考.     

板管连接方管节点滞回性能的有限元分析

采用有限元软件ANSYS对T型纵向板管连接的方管节点进行了弹塑性大挠度分析,研究了此种节点在往复荷载作用下的滞回性能,通过分析节点的滞回曲线、骨架曲线、滞回环面积曲线和能量耗散系数曲线,得出了纵向板管节点的耗能能力随各参数的变化规律。     

空间KX型圆管相贯节点承载力的有限元分析

空间KX型圆管相贯节点常出现在主次桁架相交或连接面外支撑的节点部位,是工程中常用的一种节点形式,但是我国《钢结构设计规范》中却没有相应的内容与之对应,这给设计工作带来了困难。本文运用ANSYS有限元程序,在考虑材料非线性和几何非线性的基础上,对空间KX型圆管相贯节点的极限承载力进行数值模拟,得到其应力的发展变化过程及节点的变形,并着重分析了截面尺寸(包括支管与主管直径比β、支管径厚比di/ti、主管径厚比d/t等参数)对极限承载力的影响。最后总结出该类节点极限承载力随上述各个参数变化的规律,供工程实践参考。     

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.     

海安塔钢管节点的非线性有限元分析

利用ANSYS有限元软件分别建立了优化前后节点的三维实体模型,合理定义了钢材的本构关系,分别对优化前后的节点进行了非线性有限元静力分析,得到了节点的有效应力云图及荷载位移曲线,并利用变形极限概念,对比研究了优化前后节点的承载力。结论证明优化后的节点受力更加合理,承载力得到了明显提高,同时验证了利用钢材的塑性性能对钢节点进行设计的合理性,推广了有限元软件在节点设计中的应用。     

合肥新桥国际机场航站楼转换节点模型承载性能有限元分析

为得到合肥新桥国际机场航站楼钢结构屋盖中转换节点构件的承载性能,以转换节点部分为重点研究对象,采用千斤顶单拉和单压加载的方式,进行了两个转换节点模型的试验研究.本文建立了试验构件的有限元模型,将试验结果与有限元计算结果进行了对比和分析.有限元计算有效模拟了试验构件的承载性能,试验和有限元结果吻合较好,证明了设计的合理性和安全性.缩尺构件为焊缝断裂的脆性破坏,足尺模型为钢管的压屈破坏,通过施加不同大小的初始缺陷,分析了初始缺陷对于转换节点构件承载性能的影响,发现转换节点构件对于局部的初始缺陷不敏感.通过试验模型的有限元分析,与试验数据相互验证,为设计提供了理论依据.     

四节点索单元的悬索结构非线性有限元分析

针对柔性悬索结构几何非线性的特点,提出了一种四节点等参曲线索单元有限元模型,并采用三次多项式作为位移插值函数及单元初形状函数,基于修正的Lagrangian坐标描述法,从虚功原理出发推导出单元基本方程和单元切线刚度矩阵,集成后利用Newton-Raphson法求解并编制了程序进行实例计算。结果表明,本文方法精度很高且收敛速度快,可供悬索及索网等张拉结构分析、设计时采用。     

空间圆钢管相贯节点极限承载力分析

以塔桅工程中空间圆钢管相贯节点为背景,应用有限元程序对其进行轴向拉、压极限状态的数值模拟.分析节点在荷载作用下局部应力分布、主管鞍点的荷载变形关系,对支管搭接的影响、应力集中系数和节点极限承载力进行探讨,提出在节点区局部采用钢管混凝土改善受力条件的可行性.     

圆管相贯节点极限承载力有限元分析

应用材料和几何非线性有限元法分析了T ,Y ,K形圆管相贯节点的应力和塑性区分布规律、节点变形及节点几何参数对节点极限承载力的影响 ,获得了影响管节点承载力的主要参数与承载力曲线 ;将有限元计算结果与各国规范进行比较 ,指出了现有规范的不足之处 ,为我国规范的进一步修订提供了理论依据     

KK型搭接方管节点极限承载力的非线性有限元分析

采用有限元分析软件ANSYS对KK型搭接方管节点进行了弹塑性大挠度分析,研究了方管节点的极限承载力和塑性区扩展过程,揭示了节点的破坏机理和破坏模式,获得了节点的极限承载力和极限承载力随着节点几何参数的变化规律。2种荷载工况下节点性能的对比分析结果表明,绝大多数节点的极限承载力和几何参数对节点极限承载力的影响规律基本相同。通过多元线性回归,得出了体现主要几何参数影响的节点极限承载力计算公式,将回归公式与有限元计算结果进行了对比分析,验证了公式具有较好的精度,可供工程设计参考应用。     

某球形会议厅结构设计与分析

介绍了某行政服务中心球形会议厅钢结构单层网壳的结构体系、设计过程,并对典型节点进行了分析研究。介绍了网壳结构稳定分析的方法,结合本工程进行了线性稳定分析、几何非线性稳定分析,得出了结构的线性特征值,找出了结构的薄弱部位,并得出了结构的极限承载了稳定系数,对类似工程具有一定的参考意义。     

影响钢管混凝土拱极限承载力的参数研究

利用有限元分析软件ANSYS,对影响钢管混凝土拱极限承载力的参数进行了研究,详细介绍了计算模型的建立,探讨了几何缺陷对钢管混凝土拱极限承载力的影响,得出了许多有益的结论,为钢管混凝土拱的设计和施工提供了理性认识。     

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。     

锥头强度的理论分析和简化计算

螺栓球节点具有加工和施工安装方便等优点 ,在网架结构工程中得到了大量使用。但是锥头作为螺栓球节点中受力比较复杂的连接构件 ,目前还没有具体的计算方法和设计公式。我国现行《网架结构设计与施工规程》(JGJ 7-91)第4 4 7条规定 ,锥头的任何截面应与连接的钢管等强 ,但如何进行核查未做明确规定。本文用轴对称理论简化计算模型 ,考虑锥头与螺栓的共同作用 ,采用接触元理论求解锥头与螺栓的接触传力。通过单参数分析确定锥头构造尺寸等参数与锥头极限承载力之间的函数形式 ,从而设定回归模式 ,并用正交试验设计理论设计锥头模型 ,采用有限元程序进行弹塑性全过程分析 ,应用多元线性回归理论 ,拟合出锥头的极限承载力公式和设计承载力公式。文末还用推导得出的设计承载力公式对现有生产锥头厂家所生产的锥头进行比较并作了评述。     

考虑截面圆角效应的T型方管相贯节点静力承载力研究

CIDECT的T型方管相贯节点静力承载力公式忽略了弦杆截面圆角效应,有限元计算表明弦杆截面圆角效应对节点极限承载力有一定的影响,尤其对于较大β的节点和弦杆截面圆角外半径较大的冷弯薄壁管材节点的影响更明显。为此将考虑弦杆截面圆角效应,并提出关于T型方管节点静力承载力的修正公式。     

单项受力状态下矩形钢管相贯节点的承载力研究

国家游泳中心采取了特殊的结构型式,使其矩形钢管相贯节点,除双平面的几何特性外,同时承受轴力和不可忽视的双向弯矩。本文的目的是研究不同型式的矩形钢管相贯节点在单项受力状态下———腹杆分别承受轴力、平面内弯矩、平面外弯矩时的承载力计算公式;节点型式主要包括T、TT、K、KT等4种单平面和多平面节点类型。以直角T型节点的单项承载力研究为基础,通过大量的有限元计算,并对计算结果进行回归分析得出节点承载力计算公式。本文还对各类节点的失效形态进行了分析。