基于钢管相贯鼓式节点的承载力研究

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1、兰州理工大学硕士学位论文钢管相贯鼓式节点的承载力研究姓名：吴霞申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：王秀丽20070601硕士学位论文摘要空间钢管相贯节点在同一根主管上焊接多根支管，导致主管受力复杂，由于支管直径很大，甚至会出现与主管直接相贯的范围超出主管直径的情况，本文提出新型钢管相贯鼓式节点(简称鼓型节点)，成为解决此类问题的有效途径。本文利用ANSYS非线性有限元分析方法，对K型圆钢管相贯鼓式节点，分析了封板角度、外筒壁厚和封板厚度、外筒长度、外筒直径对节点的抗拉极限承载力的影响。研究结果表明，合理的利用鼓型节点的构造，可以有效提高节点的抗拉极限承载力，增加连接杆件的数

2、目，改善节点的受力性能。鼓型节点设加强环才能体现出它的优势，加强环布置于鼓型节点主管内筒与外筒之间，它将支管传递到外筒的荷载再传递到内筒，并作为外筒筒壁的面外支撑。以K型鼓式钢管节点为例，分别计算了在主支管相交区设置不同方式、不同数量、不同厚度和尺寸加强环时节点的极限承载力和刚度，并与非加强K型圆钢管相贯节点的极限承载力比较。结果表明，合理设置加强环能有效提高节点的极限承载力和刚度。钢管搭接节点是一种在空间结构中常见的节点形式，本文对平面K型及空间KK型圆钢管搭接节点的极限承载力进行了非线性有限元分析。研究表明，圆钢管搭接节点的受力性能与有间隙的相贯节点有明显的差别，设计计算时应

3、分别考虑。在不同的加载方式下，隐藏部分焊接与否的影响不同，但由于实际工程中受力情况比较复杂，建议隐藏部分焊接。取x型圆钢相贯鼓式钢管节点分析，研究了外筒壁厚和封板厚度、封板角度、外筒长度、外筒直径对节点的抗拉极限承载力的影响。计算了外筒偏轴设置时鼓型钢管节点的抗拉极限承载力，与相应焊接空心球节点进行比较。结果表明，鼓型钢管节点可以提高钢管节点的抗拉极限承载力和刚度，在一定程度上其抗拉承载力高于焊接空心球节点。关键词：鼓型钢管节点；极限承载力；加强环；搭接节点；隐藏焊缝；焊接空心球；ANSYS钢管相贯鼓式节点的承载力研究AbstractSpatialtubularsimplejoi

4、ntlocatesonmainchord，withwhichseveralbranchesaredirectlyconnectedbyweld，SOthechordsufferscomplexstressstate．Sometimesjointrangemayoutrunthediameterofchordduetoprodigiousdiameterofbranches．Anewdrum—typesteeltubularjointisproposedinthisthesis．Itresolvessuchproblemeffectively．Thisthesismakesuseo

5、fnon-linearfiniteelementanalysisbysoftwareANSYS，analyzestheultimatetensilebearingcapacityofKtypedrum—typesteeltubularjointwhenangleandthicknessofclosearmorplate，thickness，lengthanddiameterofoutertubechange．Resultsshowthatreasonableapplicationofdrum—typesteeltubularjointcanenhancetheultimatete

6、nsilebearingcapacityeffectively,beaddedmorebranches，andimprovethemechanicsperformanceofjoint．Theadvantageofdrum-typesteeltubularjointcouldbeembodiedadequatelyonlyifthering—stiffenerissetonthejoint，whichisplacedbetweeninnertubeandoutertubeandtransferstheloadfromoutertubetoinnertube，andofferout

7、ertubeout—planesupport．TakingtheKtypedrum—typesteeltubularjointforexample，theultimateload··bearingcapacityandstiffnessofring-·stiffeneddrum··typesteeltubularjointareanalyzedunderdifferentways，numbers，thicknessandsizeofring-stiffener，andcompar