南通市體育會(huì)展中心分叉柱底鑄鋼節(jié)點(diǎn)應(yīng)力集中及承載力問(wèn)題的分析研究.pdf

1、鋼管結(jié)構(gòu)因其具有輕巧美觀、用鋼量省等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)得到了迅速的發(fā)展，應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛。鑄鋼節(jié)點(diǎn)在現(xiàn)代大跨度鋼管結(jié)構(gòu)中表現(xiàn)出了造型美觀、可塑性強(qiáng)、受力安全合理等優(yōu)點(diǎn)。正在被工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)用于工程實(shí)際中。 南通體育會(huì)展中心工程作為一個(gè)大型建設(shè)項(xiàng)目在許多部位采用了鑄鋼節(jié)點(diǎn)，尤其是在分叉柱底等受力較大的關(guān)鍵部位也使用了鑄鋼節(jié)點(diǎn)作為主要受力構(gòu)件。為了保證整個(gè)結(jié)構(gòu)的正常工作，有必要對(duì)分叉柱底鑄鋼節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)作出評(píng)估，找到設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

2、，并加以解決。因此本文利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)南通會(huì)展體育中心分叉柱底鑄鋼節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力集中情況以及極限承載力做了分析研究，并得出了一些有用的結(jié)論，希望能對(duì)類似的多管相交鑄鋼節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)和制造起到一定的參考和指導(dǎo)作用。 首先，本文對(duì)分叉柱底鑄鋼節(jié)點(diǎn)在四種正常工況荷載下的應(yīng)力狀態(tài)作了分析。通過(guò)布置在鑄鋼節(jié)點(diǎn)內(nèi)外側(cè)各關(guān)鍵部位的測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力情況，證實(shí)了該鑄鋼節(jié)點(diǎn)存在比較嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象。結(jié)合其它文獻(xiàn)的一些關(guān)于多管相交結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中問(wèn)題的

3、研究成果，本文指出了多管相交鑄鋼節(jié)點(diǎn)容易產(chǎn)生應(yīng)力集中的部位，然后分析了降低鑄鋼節(jié)點(diǎn)應(yīng)力集中的方法，證明了鑄鋼節(jié)點(diǎn)的倒角區(qū)域以及在內(nèi)部設(shè)置加勁肋是降低鑄鋼節(jié)點(diǎn)應(yīng)力集中程度的行之有效的方法。 其次，通過(guò)對(duì)分叉柱底鑄鋼節(jié)點(diǎn)與沒(méi)有倒角區(qū)域的鑄鋼節(jié)點(diǎn)在極限承載力及破壞形態(tài)上的對(duì)比，并對(duì)鑄鋼節(jié)點(diǎn)在若干關(guān)鍵幾何參數(shù)變化情況下進(jìn)行了彈塑性大應(yīng)變分析，并跟蹤節(jié)點(diǎn)在整個(gè)加載階段各點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變變化過(guò)程，計(jì)算出了節(jié)點(diǎn)的極限承載力。在非線性有限元求解過(guò)

4、程中，考慮了網(wǎng)絡(luò)精度、邊界條件、材料特性等因素，利用10節(jié)點(diǎn)實(shí)體單元模擬鑄鋼材料的特性，使得到的極限承載力具有較高的工程精度。分析證明，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)，可以使多管相交的鑄鋼節(jié)點(diǎn)的破壞形態(tài)只是單支管達(dá)到屈服強(qiáng)度，發(fā)生軸向屈服破壞，避免了一般管節(jié)點(diǎn)在各支管軸向拉壓力共同作用下過(guò)度變形破壞和沖切破壞，提高了結(jié)構(gòu)的安全度，并且充分利用了鑄鋼材料的強(qiáng)度。 最后，本文結(jié)合鑄鋼節(jié)點(diǎn)的鑄造生產(chǎn)工藝對(duì)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的合理性進(jìn)行了探討，提出了對(duì)實(shí)際工程設(shè)