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1、第41卷第1期土木工程学报Vol.41No.12008年1月CHINACIVILENGINEERINGJOURNALJan.2008上海铁路南站外柱异形铸钢节点承载性能研究王朝波赵宪忠陈以一沈祖炎(同济大学,上海200092)摘要:对上海火车南站站屋结构外柱铸钢节点的受力性能进行相关研究,制定足尺试验和有限元数值分析结合、相互验证的研究方案。针对节点体型复杂、尺寸重量庞大、不易加载等特点,设计出自平衡加载系统;同时为解决实际工作中节点受力面的非理想状态,考虑不同加载情况。建立铸钢节点的数值模型,利用有限
2、元分析模拟节点在试验荷载下的受力性能。数值模拟的结果在试验设计阶段对测点布置起指导作用;足尺试验可以得到铸钢节点表面的应力测试值,通过比较铸钢节点表面实测值和相应测点分析值,对应力实测值和计算分析值进行相互印证。在实测值与计算值符合较好情况下,由有限元计算结果推断节点内部应力分布。最后对铸钢节点在整个结构体系中的承载性能和安全性做出了评价。关键词:铸钢节点;足尺试验;自平衡加载系统;有限元分析;安全性中图分类号:TU392.6文献标识码:A文章编号:1000-131X(2008)01-0018-06Be
3、aringcapacityofthespecial-shapecaststeeljointforShanghaiSouthRailwayStationWangZhaoboZhaoXianzhongChenYiyiShenZuyan(TongjiUniversity,Shanghai200092,China)Abstract:Theperformanceoftheirregularly-shapedcaststeeljointfortheShanghaiSouthRailwayStationwasinve
4、stigatedbyusingexperimentalandnumericalmethods.Toresolvethedifficultyofloadingduetotheirregularshapeandthelargevolume,aself-balanceloadingsystemwasdesignedforthefull-scaleexperiment.Threeloadingconditionswereconsideredtoreflecttheactualworkconditionofthe
5、joint.Thejointbehaviorundervariousloadingconditionswasobserved,andthestrainsanddeformationsofthespecimenweremeasured.ThejointwasalsoanalyzedbyusingFEM.Bycomparingthecalculatedsurfacestresseswiththoseobtainedfromtheexperiment,theFEmodelwasvalidated.Theres
6、ultsobtainedfromthevalidatedFEmodelwereusedtojudgethestressdistributioninsidethejoint.ThejointunderthedesignloadwasprovedtobesafebytheexperimentandtheFEManalysis.Keywords:caststeeljoint;full-scaleexperiment;self-balanceloadingsystem;FEManalysis;safetyE-m
7、ail:zhbwang@126.com站屋工程中,Y形主梁与外柱相交节点处构件体引言型大、类型多,杆件间夹角小且受力复杂。汇交于此的主梁体积庞大、呈不规则状,且在节点处分岔;同近年来国内的大型空间钢结构发展迅速,修建了时为了结构整体受力的要求,在柱顶节点处均沿圆周大量造型美观、各具特色的体育场馆、会展中心、航向设有从柱顶到地面的斜向拉索,因此也承受它们传站楼等公共建筑。上海铁路南站是国内外第一座圆形来的拉力;如采用常规节点连接方式,节点设计十分建筑的火车站,站屋钢结构屋盖平面形状为圆形,直复杂,多条焊缝
8、汇交在一起,将导致焊接应力过大,径约276m,该车站站屋的主要受力构件为二次分岔也很难判断节点是否达到承载要求。的Y形主梁和内、外两圈柱。屋盖钢结构中央为直铸钢节点具有受力明确、传力直接、承载力大的径32m的顶压环;屋盖设置了18根平面形状为二次特点,也可以减少节点板、节点球的焊接应力对结构分岔的Y形主梁,其分岔点分别位于内、外柱支点处。内力的影响,因其特有的性能,近年来在国内大跨度[1]空间钢结构中在逐渐推广应用。对于本工程外柱顶作者简介
