空間鋼結構新型復式球節(jié)點性能分析與試驗研究.pdf

1、大跨空間鋼結構是目前發(fā)展最快的結構類型，它具有受力合理、覆蓋跨度大、剛度大、自重輕、造型豐富美觀、綜合技術經濟指標好的特點，節(jié)點在空間鋼結構中起著重要作用。節(jié)點連接多根桿件，是結構的關鍵部位，對于節(jié)點的研究具有重要的現實意義。目前采用的節(jié)點主要為焊接空心球或螺栓球節(jié)點，施工中前者需要高空焊接，施工不便，后者會出現假擰、欠擰等問題，均不同程度影響施工質量。
　　為避免現場施工可能出現的問題，本文提出一種新型復式球節(jié)點，由球體、墊塊、

2、桿端連接件和圓鋼管桿件通過螺栓和焊接的混合方式裝配而成，屬于一種復合式的典型半剛性節(jié)點，其整體構件可以在工廠預制完成，易于保證質量。本文對其軸向荷載和純彎矩作用下的性能進行有限元模擬分析和試驗研究，并在受力性能分析的基礎上研究了新型節(jié)點的半剛性性能，為工程設計中采用新型節(jié)點的整體網殼結構提供依據。
　　為了能夠比較準確的觀察、分析新型復式球節(jié)點在單向軸壓作用下的受力機理和極限承載力，本文利用ANSYS軟件開展的有限元模擬分析，得到

3、節(jié)點的受力機理和極限承載力，在有限元分析的基礎上選取部分尺寸節(jié)點構件進行單向軸壓下的驗證試驗，試驗結果與建模分析所得到的結論比較吻合。同時，本文對影響節(jié)點單向軸壓極限承載力的幾個因素進行了分析，提出了一些設計建議。
　　在空間結構中，節(jié)點除了受到軸向力之外往往會受到彎矩作用，但網架節(jié)點的設計中出于安全的考慮，通常將半剛性節(jié)點作為鉸接節(jié)點處理，不考慮抗彎承載力，往往不應用于單層網殼結構中。本文設計的新型復式球節(jié)點具有一定的抗彎剛度，

4、且施工簡便，具有很好的工程應用價值。針對新型復式球節(jié)點的抗彎性能及采用這種新型復式球節(jié)點的單層網殼的穩(wěn)定性開展研究，對應用于實際空間結構中具有重要的理論意義與實用價值。為了得到新型復式球節(jié)點的彎矩，轉角曲線和彎曲剛度，本文進行了在彎矩荷載作用下考慮各項因素的非線性有限元模擬，并通過試驗驗證，初步的得到了部分尺寸節(jié)點的彎矩-轉角曲線，在此基礎上選取合理的計算模式，通過理論分析得到本節(jié)點的彎矩-轉角方程，經比較分析表明本文分析方法基本準確、