鋼管貫通焊接空心球節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能的理論與試驗(yàn)研究.pdf

1、大跨空間結(jié)構(gòu)網(wǎng)架中常用焊接空心球節(jié)點(diǎn)，本文針對(duì)它的改進(jìn)形式——鋼管貫通焊接空心球節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能進(jìn)行了理論及試驗(yàn)研究。工程使用的焊接空心球直徑一般小于等于900rmm，在球體內(nèi)加肋可以進(jìn)一步提高其承載力，當(dāng)承載力仍不夠時(shí)，就可以采用鋼管貫通焊接空心球節(jié)點(diǎn)。鋼管貫通焊接空心球是連接在焊接空心球上的最大受力鋼管直接貫通焊接空心球，并與空心球焊接。它與焊接空心球節(jié)點(diǎn)相比，其的優(yōu)點(diǎn)在于減小了桿件傳遞給空心球的力，部分軸力因?yàn)殇摴茇炌ǘ鴤鬟f出空心球

2、節(jié)點(diǎn)，這樣只有部分軸力作用在球體上，因而很好地解決了焊接空心球節(jié)點(diǎn)承載力不夠的問題，為此，本文提出了軸力貫通系數(shù)K來衡量節(jié)點(diǎn)軸力貫通的能力。貫通鋼管穿出球體后軸力減小，可以在此將大管轉(zhuǎn)換成小管。鋼管貫通焊接空心球節(jié)點(diǎn)不依靠一味擴(kuò)大球徑、加肋、增大球體壁厚等方式來解決焊接空心球節(jié)點(diǎn)承載力不足的問題，而是轉(zhuǎn)換思路，通過鋼管貫通球體而主動(dòng)減小施加球體上的作用力。本文研究的這種新型節(jié)點(diǎn)形式不僅很好地解決了工程中空心球節(jié)點(diǎn)承載力不足的問題，而且這

3、種新的轉(zhuǎn)換思路的方法對(duì)空間結(jié)構(gòu)其它方面的發(fā)展也有借鑒意義。 本文重點(diǎn)研究的是鋼管貫通焊接空心球節(jié)點(diǎn)，對(duì)節(jié)點(diǎn)外側(cè)大小鋼管轉(zhuǎn)換所用的法蘭盤也進(jìn)行了理論與試驗(yàn)研究。本文以非線性有限元理論為基礎(chǔ)，ANSYS為分析工具，采用Solid45實(shí)體單元模擬節(jié)點(diǎn)的受力屈服直至破壞過程。研究了鋼管軸力、鋼管壁厚、空心球壁厚、貫通鋼管的直徑對(duì)貫通系數(shù)K的影響；鋼管貫通對(duì)球體自身承載力下降的影響。結(jié)合模型試驗(yàn)對(duì)有限元分析結(jié)論進(jìn)行分析對(duì)比，驗(yàn)證了有限元分