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大尺寸焊接空心球节点极限承载力研究

作 者: 栾蔚
导 师: 王秀丽
学 校: 兰州理工大学
专 业: 结构工程
关键词: 极限承载力 破坏模式 钢管壁厚增加量 参数分析 大尺寸 双向受力
分类号: TU393.3
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 34次
引 用: 1次
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内容摘要


近年来,随着多个大型国际盛会的成功举办,大跨度空间结构在我国发展迅速。实践证明,大跨度空间结构的发展与节点的研究是密切相关的。经过近五十年的发展,焊接空心球节点在我国的应用比较广泛,研究也较为成熟。随着一些新兴复杂结构体系的出现,有必要对焊接空心球节点进行进一步的研究来满足新的要求。因目前直径大于500mm的焊接空心球制作质量离散性较大,试验数据离散性较大,同时试验数据也较少,因此规程中要求对于直径大于500mm的焊接空心球,对其承载力设计值应考虑0.9的折减系数,以保证足够的安全度,并且在施工应用中应进行相应的试验。但目前规程对空心球节点的破坏准则以及承载能力的确定方法说明的并不是很明确。尽管JGJ11-2009中对焊接空心球节点极限承载力的试验方法规定为试验时需要适当增加钢管壁厚,但是到底需要将钢管壁厚加厚到什么程度并没有明确的说明。对三组焊接空心球节点进行承载力试验也发现,均是钢管先于空心球体屈服而导致不能继续承载,空心球体并未发生明显的变形。利用ANSYS有限元程序对外径为800mm的5组131个空心球节点进行单向受压分析,得到了尺寸不同的钢管与空心球匹配关系下,球节点的破坏模式及相应的节点极限承载能力,并对外径为800mm的空心球进行受压试验时钢管壁厚需要的增加量提出了参考值。另外,以往试验研究认为实际空心球节点,当杆件相距不是很近时彼此之间的影响不大,破坏荷载可以单向受力时的情况为依据,但是并没有具体的研究分析。对外径为800mm的8组124个空心球节点双向受压力作用下的极限承载力进行有限元分析。结果表明当平面内受压两管间的夹角较小时,双管之间夹角的改变对空心球节点双向受压时的极限承载能力有比较明显的影响。当两管间的夹角小于70°时,随着次管外径的增大,节点的极限承载力呈近似线性的下降趋势。当两管间的夹角在70°~90°之间时,随着次管外径的增大,节点的极限承载力并没有明显的变化。

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 金属结构 > 各类型建筑的钢结构 > 大跨度钢结构
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