x型相贯节点轴向刚度试验研究及其对结构整体稳定性的影响分析

《x型相贯节点轴向刚度试验研究及其对结构整体稳定性的影响分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第七屑全国现代结构T程学术研讨会X型相贯节点轴向刚度试验研究及其对结构整体稳定性的影响分析邱国志赵金城(上海交通大学土木工程系．上海200∞0)摘要：管结构近几年在我固得到广泛的应用和发展，众所周知，钢管相贯节点属于半刚性节点，很多文献对相贯节点的抗弯刚度进行了比较系统的分析，井总结山按刚接或饺接进行分析计算所满足的几何参数条件，然而对相贯节点轴向刚度以及轴向刚度对结构受力性能影响的研究很少．本文以实际工程为背景，对x型相贯节点的轴向刚度进行『i式验研究，并分析了轴向刚度对结构整体稳定性的影响，研究成果对工程设计有一定参考价

2、值。关键词：管结构，相置节点，轴向刚度．整体稳定性一、引言空间结构一直是一种倍受瞩目的结构形式。近几年来，随着多维数控切割技术的发展，一种新型的空间结构——窄间管桁架结构，以其流畅、简洁、美观的视觉效果，在我国得到广泛的应用和发展。空间管桁架结构连接处采f}；

3、相贯节点，代替了常见的球节点连接方式，简化了节点的构造，使整个结构简洁大方，线条流畅，整体性好。目前在工程设计中．大多把采用圆钢管相贯节点的结构作为平面的或空间的铰接杆件体系看待，因此规范中的汁算公式也仪限于考虑受杆件轴力作用的节点强度问题。《钢结构设计规范》GB50

4、017．2003中第10．14条规定：在满足下列情况下，箢析桁架杆件内力时町将节点视为铰按：l符合各类节点相应的几何参数的适用范围：2在桁架平面内十f件的节间长度与截面高度(或卣径)之比不小于12(主管)和24(支管)时。第l条主要足限制辛管及支管外径与壁厚之比、支管轴线与主管轴线之夹角、空间管节点支管的横向夹角、搭接节点的搭接率等参数取值范围：第2条主要限制桁架杆件的节间长度与截面高度(或直径)之比。无论采用刚接节点或铰接节点进行分析仅是出于考虑相贯节点抗弯刚度的影响，并没有考虑到相贯节点轴向刚度的影响，都假设相贳节点的轴

5、向刚度为无穷大，然而对于某些管结构工程，相贯节点轴向刚度对结构的力学性能影u自不容忽略。图1某体育馆骨架式膜结构图2主钢结构计算简图如图l所示某体育馆采用骨架式膜结构，结构方案主钢结构的计算模型如图2所示，为大跨度单层管结构，节点采用圃钢管相贯节点。制结构屋盖外形旱椭圆形，纵向跨距为89．624m．横向跨距为78．214m，工业建筑2007增刊第七届全国现代结构工程学术研讨会最高处为26．826Ⅲ，投影面积约5500m2。日前我国现行《钢结构设计规范》(GB50017—2003)中对相贯节点的强度仅规定了支管承受轴力时的校核

6、公式，对支管承受弯矩时的强度校核方法没有规定。而该结构中杆件均承受较大的弯矩作用，于是有以下问题需要解决：相贯节点的强度如何进行验算，能否保证结构的安全性．单层管结构的相贯节点可否作为具有弹性抗弯刚度的节点，以及相贯节点刚度对整个结构的受力性能及稳定胜有何影响。针对上述问题，本文对结构中的典型相贯节点(图2圆圈内节点)的轴向刚度、平面内抗弯刚度、平面外抗弯刚度及节点的承载力进行了试验研究，试验的目的为i(1)检验单层管结构卡}i贯节点的承载强度，与有关的计算公式进行比较，讨论其对本工程中节点的适用性。(2)研究单层管结构相贯

7、节点的轴向刚度和抗弯刚度．试验研究的重点是主管与支管连接节点的刚度，及其对结构整体受力性能和稳定性的影响。(3)考察节点部位的应力分布和破坏形式，分析节点破坏时的承载力。受篇幅限制，本文仅介绍相贯节点的轴向刚度试验研究及轴向刚度对结构整体稳定性的影响分析。二、X型相贯节点轴向刚度试验及节点刚度分析1．试验试件一些研究表明，小尺寸试件难以模拟实际节点中焊缝、局部变形影响等，作为实际节点承载力计算的评估基础，应当采用足尺或大比例试件进行试验。实际工程中试验节点的主管截面为中710×16、支管截面为为巾406×12，本次试验拟采用

8、l：2的试件，受市场供应限制，试验试件主管和支管分别采用巾35l×8与m219×6，Q345B钢材。试件与实际节点原型的主要参数如表l所示。表1试件与实际节点主要参数参数Md^d，D订实际节点44．37533．8330572075试件43．87536．50624075其中，D为主管直径，T为乇管壁厚．d为支管直径，t为支管壁厚。试验试件如图3所示：呲f一点管=坚丽巾豇丽o．，—塑—／；口351×8—L§彳Ⅲ。}12册L淼。l淼面i丽、!腼Ⅱ石一E兰玉睦兰马一L上坠——卫90一图3轴向刚度试验试件2．反力装置轴向刚度试验时对支

9、管施加轴向力，同时考虑两点加载，反力装置必须保证有足够的强度与刚度，在试件加载过程中不应发生较大变形而改变对试件的加载方向，影响位移量测的准确性。同时注意构造简单、工业建筑2007增刊第七届全国现代结构工程学术研讨会便于制作和安装试件。基于以上要求，设计的加载装置如图4所示。试验照片见图5