伞形钢桁架结构焊接相贯节点的力学性能

空间焊接相贯节点受力复杂,对大尺寸、多平面支管及空间多向加载作用下相贯节点的承载力设计方法,目前相关的设计规范并未给出详细规定。因此,有必要针对焊接钢管相贯节点在空间多向加载作用下的性能进行分析。以山西省太原南站为工程背景,选取其屋盖结构——伞形空间钢桁架下弦节点为研究对象,采用ABAQUS对其进行有限元分析,计算了节点在空间多向加载作用下的应力、变形分布,并重点探讨节点相贯区域内不同加劲构造措施对节点强度和刚度的影响。分析结果表明:支管与主管相贯区域为节点受力最不利位置,尤以受拉支管与主管汇交处最为明显;圆形截面支管屈服先于矩形截面支管;相对于"井字形加劲肋"构造,"横隔板+纵向加劲肋"构造有效提高节点承载能力,但在纵向加劲肋与横隔板相交处,存在局部塑性变形。

多平面焊接相贯节点应力集中影响因素探讨

多平面焊接相贯节点的应力集中程度直接关系到其动力性能的优异。基于静力足尺试验和有限元数值模拟,针对太原火车南站候车厅屋盖结构代表性节点——68#节点进行分析,主要探讨了6种加载工况、节点代表性支管G3/G8壁厚改变对其应力集中程度的影响和分布规律。研究结果表明:足尺静力试验和数值模拟所得相贯节点应力集中系数基本一致;6种加载工况对焊接相贯节点应力集中程度差异明显,尤其以节点空间同时加载影响最小;支管G3/G8壁厚改变对主、支管应力集中程度影响不同,支管敏感性高于主管且与其壁厚成负相关。

空间网壳结构焊接相贯节点性能分析

焊接相贯管节点连接简便,承载性能好,用钢量小,在海洋平台、桥梁、高层,尤其是大跨度网壳结构中应用广泛.空间网壳结构节点区受力复杂,目前的节点设计规范没有给出大型、异型及轴力、弯矩组合作用下焊接管节点的承载力设计方法.因此,有必要对焊接管节点在多种荷载工况下的性能进行分析.本文以北京市某空间网壳结构植物园的焊接管节点为背景,计算了节点在轴力、剪力、弯矩及扭矩组合作用下的应力、变形分布,得到了节点极限承载力,分析了节点弹性、塑性阶段刚度和承载性能的变化,并通过对比分析探讨了设置加劲肋和改变节点构造形式对节点强度和刚度的影响,对节点进行了优化.分析结果表明,贯通管节点在复杂受力条件下可能出现节点区应力集中导致局部屈服,对节点整体刚度有较大影响;在节点内部设置加劲肋能够缓解节点相贯处的应力集中,有效阻隔屈服区沿管壁方向扩展,提高节点极限承载力.

钢管相贯节点焊接残余应力与热损伤的非线性有限元分析

分析钢管相贯节点的残余应力是研究其极限承载力和疲劳寿命不能回避的问题。针对K形钢管相贯节点焊接时的热作用特点,通过对焊接过程中加热与冷却温度场的正确描述,并采用相应的热传导数学和物理模型,进行温度场和应力场的耦合计算,考虑钢材热物理、力学参数随温度变化的非线性性能,得出的残余应力分布规律与残余变形,比较理想地与节点试验的破坏模式相吻合。针对相贯节点试验中支管屈曲的破坏形式,提出了焊接热损伤的概念和机理。

斜交网格结构空间相贯焊接节点承载力有限元分析

采用有限元软件ANSYS对某观光塔结构中一个斜交网格结构空间相贯焊接节点在多种荷载工况下的受力性能进行了全面的分析,并与规范计算值进行比较。考察了不同壁厚、有无加设竖向或横向拼接板等多种因素对节点的极限承载力的影响及达到极限承载力时的破坏特征,进而对节点性能做出了综合评价。

钢管相贯K型节点焊接残余应力的数值模拟与试验分析

钢管相贯焊接节点是空间钢管桁架的常见连接方式,为了深入研究钢管相贯节点的极限承载力和疲劳寿命,对K型钢管相贯节点的残余应力进行了分析。针对K型钢管相贯节点焊接时的热应力特征,通过对焊接过程中加热与冷却温度场的正确描述,并采用相应的热传导数学和物理模型,进行温度场和应力场的耦合计算。计算中考虑了钢材热物理参数和力学参数随温度变化的非线性性能,得到的残余应力和残余变形分布规律与K型钢管相贯节点试验的破坏形态吻合较为理想,据此提出焊接热损伤对节点破坏形式有一定影响的观点。

北京A380大跨机库节点承载力试验研究

对北京A380机库的关键焊接空心球节点与焊接矩形钢管相贯节点在特定受力条件下的极限承载能力进行了理论分析与试验研究。通过有限元非线性分析确定节点的受力性能,并对节点的构造提出改进意见,然后以模型试验验证节点的极限承载力。研究表明:(1)焊接空心球节点与焊接矩形钢管相贯节点的设计承载力较高,完全能够满足设计方的要求,具有良好的工作性能;(2)在主管轴力较高的情况下,焊接矩形钢管相贯节点的破坏以主管破坏为主;(3)在复杂节点设计与分析中,应合理考虑节点的受力情况,将理论分析与模型试验相结合以确定节点承载力是非常有必要的。

多平面轴向加载下相贯节点的有限元分析与足尺试验研究

太原火车南站候车厅屋盖钢结构中关键相贯节点的性能对结构整体工作性能影响至关重要。针对典型焊接相贯节点,在自行设计的空间加荷装置基础上,进行2个在多平面同时轴向加荷作用下的足尺节点静力试验和相应的非线性有限元分析。试验结果和有限元分析表明:选取的相贯节点具有良好的承载能力、设计安全可靠;在1.0倍设计荷载作用下,圆形截面支管G8在节点相贯区率先屈服,但其他杆件仍处于弹性受力阶段;在预先制定的加载制度前提下,节点中继续加荷杆件对持荷杆件的受力影响较大,持荷杆件应力出现波动现象,应力变化幅值最大约34.0%。

柳州李宁体育馆异形外罩钢结构分析与设计

柳州李宁体育馆包括主馆和训练馆两个单体,外形酷似大小不同的两块石头。如何构造出符合建筑设计要求的外形是本项目结构设计首先要解决的难题。经结构选型分析,主馆中心屋盖采用双向桁架结构,外圈屋盖和墙体采用半跨刚架结构;训练馆采用异形门式刚架结构。因主馆和训练馆屋盖均有起拱,故两馆屋盖周边均设有较强的环箍。为了保证主馆双向桁架交汇节点的刚性,采用了一种矩形截面构件扭转交汇焊接相贯节点,介绍了该类型节点的构造并进行了有限元分析。

中山博览中心结构设计

中山博览中心屋顶为双向曲折形屋面造型,屋盖采用90m大跨度多跨折线形平面圆管钢桁架结构,楼层采用钢框架结构。结构平面尺寸达216m×126m,为减小温度作用,采用了支座混合布置温度内力释放技术,既释放了结构的温度内力,又能保证结构具有足够的稳定性。对于多管相贯和等径管相贯节点,采用新型鼓形圆管相贯焊接节点,与铸钢节点相比,质量好,加工和检测方便,造价低。