矩形钢管单层网壳双节点体系的六杆模型试验及有限元分析

为研究双节点体系在实际结构形式下的装配可靠性和受力性能,以节点体厚度、节点体高度、螺栓直径、螺栓间距和是否设置底板为主要参数,设计并制作7个矩形钢管单层网壳双节点体系的六杆模型,进行静力加载试验。试验结果表明:双节点体系的中空六棱台设计可以方便有效地实现杆件与节点间的角度连接;双节点体系装配简单高效,具有良好的承载和变形能力;杆件端部截面的变形不满足平截面假定,该区域易发生局部屈曲。对试验模型进行有限元模拟,与试验结果的比较表明,考虑接触效应的实体单元非线性有限元模型可以较好地模拟双节点体系的受力性能。进一步对双节点体系进行有限元参数分析,结果表明:节点厚度、节点高度、螺栓尺寸和螺栓间距的增加均能提高节点的初始刚度和承载能力;节点中设置底板可提高其承载能力,节点厚度较小时提高效果更好。

轴弯比对矩形钢管单层网壳双节点体系转动刚度的影响

针对矩形钢管单层网壳中的双节点体系,提出一种基于节点传力方式的简化分析模型,利用该模型推导了在小偏压、大偏压或大偏拉以及小偏拉三种受力状态下节点初始转动刚度与轴弯比的关系函数,并采用实体单元有限元分析结果对其进行验证。结果表明:转动刚度随轴弯比的变化可分为与其受力状态相对应的三个阶段,即转动刚度为常数的小偏压阶段、转动刚度为轴弯比反比例函数的大偏压或大偏拉阶段和转动刚度又为常数的小偏拉阶段。在此基础上,提出基于ANSYS-MATLAB联合分析的半刚性节点杆件模型修正方法,可在双节点体系矩形钢管单层网壳整体分析的杆件单元模型中考虑轴弯比对节点转动刚度的影响;通过算例分析验证了修正方法的有效性。

六杆四面体双曲面网壳的静力特性模型试验

对六杆四面体双曲面网壳的静力特性进行模型试验研究.设计并制作了一高度5m、底面直径(跨度)4m的网壳模型,提出了一种适用于六杆四面体单元、满足刚接假定并可加装加强杆的法兰盘节点,测试并研究了网壳模型在模拟静力风荷载下的节点变位和杆件内力.试验结果和有限元模拟结果进行对比,分析了试验误差来源.结果显示,试验实测值与理论值较为吻合,节点受力性能良好,六杆四面体单元的制作缺陷对双曲面网壳静力特性影响较大,应在工厂预制环节加以控制.