索支撐空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)半剛性節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)研究.pdf

1、索支撐空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)是一種新型的單層網(wǎng)殼形式，主要應(yīng)用于玻璃采光頂結(jié)構(gòu)中。與普通的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)相比，其特點(diǎn)是:網(wǎng)格形式為平面四邊形網(wǎng)格，方便了玻璃面板的制作和安裝，提高了結(jié)構(gòu)的通透性;每個平面四邊形網(wǎng)格的對角線上均由交叉的索相連，提高了四邊形網(wǎng)格的面內(nèi)剪切剛度，使結(jié)構(gòu)整體成為一種由剛性梁單元和柔性索單元共同組成的混合結(jié)構(gòu)。
　　空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中，從節(jié)點(diǎn)構(gòu)造形式上分為焊接空心球節(jié)點(diǎn)、螺栓球節(jié)點(diǎn)、嵌入式轂節(jié)點(diǎn)、鑄鋼節(jié)點(diǎn)等多種形式;從受力性能上

2、又分為剛性節(jié)點(diǎn)、鉸接節(jié)點(diǎn)和半剛性節(jié)點(diǎn)。目前國內(nèi)在單層網(wǎng)殼上有一定應(yīng)用的是鉸接的焊接空心球節(jié)點(diǎn)、螺栓球節(jié)點(diǎn)以及嵌入式轂節(jié)點(diǎn)，主要用于連接截面為圓形的鋼管;剛接節(jié)點(diǎn)有鑄鋼節(jié)點(diǎn)、焊接相貫節(jié)點(diǎn)等幾種節(jié)點(diǎn)形式，可用于截面為矩形或圓形的鋼管連接。對于用于與方鋼管連接的半剛性節(jié)點(diǎn)的研究目前尚處于起步階段。
　　本文研究的索支撐空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中的節(jié)點(diǎn)是采用平面內(nèi)鉸接，平面外剛接的半剛性節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)周邊四邊形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中的桿件采用的是矩形鋼管，考慮到桿件

3、和節(jié)點(diǎn)的工廠加工制作以及現(xiàn)場施工安裝的要求，設(shè)計(jì)了以矩形鋼管和實(shí)心鋼板焊接連接的直線型組合桿件以及厚鋼板切削加工得到的折線型連接蓋板，組合桿件和折線型連接蓋板之間采用高強(qiáng)度螺栓連接形成了雙向正交的新型半剛節(jié)點(diǎn)。
　　為了直觀地了解新型節(jié)點(diǎn)在荷載作用下的受力性能、承載能力和破壞機(jī)理，本文選取了不同鋼管規(guī)格、不同螺栓直徑、不同連接長度的8個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了足尺試驗(yàn)研究。試驗(yàn)方案制定時，重點(diǎn)考慮了反力架的設(shè)計(jì)，充分考慮了各種規(guī)格試件的安裝與加

4、載。試驗(yàn)中，考慮了節(jié)點(diǎn)平面內(nèi)與平面外同步加載，力求使加載接近于整體結(jié)構(gòu)中節(jié)點(diǎn)的受力情況。試驗(yàn)結(jié)果表明，新型半剛性節(jié)點(diǎn)具有足夠的安全儲備，節(jié)點(diǎn)平面外受力性能接近于剛節(jié)點(diǎn)。
　　本文對此新型節(jié)點(diǎn)還進(jìn)行了ANSYS有限元數(shù)值模擬。有限元計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果符合合良好，有限元分析可以較好地模擬試驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的受力性能。
　　為進(jìn)一步了解新型節(jié)點(diǎn)的受力性能和破壞機(jī)理，對影響節(jié)點(diǎn)承載力的一些參數(shù)作了深入分析。研究發(fā)現(xiàn)鋼管的截面規(guī)格、連接長度對試