单层网壳预埋螺栓装配式节点六杆模型试验

参考常见球面网壳节点,以螺栓直径、螺栓间距、节点体壁厚以及杆件与节点体夹角为主要参数,设计8个采用矩形截面预埋螺栓装配式节点的六杆模型,开展静力试验研究和有限元模拟.试验结果表明,节点体中空六棱台设计可以有效实现杆件与节点体之间的角度连接;螺栓直径和螺栓间距的减小会导致试件刚度和极限荷载降低,并使得试件失效模式由杆件失效控制逐步过渡为螺栓失效控制;节点体壁厚的减小几乎不影响试件的初始刚度,但会降低试件的极限荷载.采用SOLID186实体单元对六杆模型建模,并利用CONTA174/TARGE170接触对单元模拟接触效应,有限元模型的荷载-位移曲线与试验结果较吻合,杆件处应力分布与试验结果接近.该考虑接触效应的有限元模型可以较为准确地预测试件的初始刚度和极限荷载.

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。