Experiments on Large-Diameter Welded Hollow Spherical Joint

We experimented on welded hollow spherical joint of a stadium steel roof to investigate the stress and strain distributions on the surface of the joint and determine the ultimate bearing capacity. Then, finite element analysis was made to experimental results. When the test load was 140% of the design load, the stress at the bottom of the fourth wimble pipe reached the yield point. The experimental results agree with the analytical results well.

大跨度钢桁架铸钢节点逆作施工力学性能分析与安装技术

针对北京朝阳站的异形铸钢节点及V形铸钢节点开展结构逆作施工过程中节点安全性能和力学性能研究。首先选取两个关键施工阶段,使用ABAQUS有限元软件分析铸钢节点关键区域的应力状态及变形特征,分析评价其受力性能和安全性能;其次以位移为控制条件分析两种铸钢节点的极限承载能力以及破坏模式,并进行参数分析研究壁厚和倒角半径对铸钢节点受力性能的影响;最后探讨了铸钢件和梭形斜柱逆作施工安装技术。结果表明:北京朝阳站大跨度鱼腹式钢桁架结构铸钢节点在施工阶段具有充足的强度储备;铸钢节点的极限承载能力满足规范要求;逆作施工安装技术为北京朝阳站大跨度复杂管桁架屋盖工程的顺利施工提供了保障。

援所罗门群岛2023年太平洋运动会体育场铸钢节点受力性能试验研究

援所罗门群岛2023年太平洋运动会体育场钢结构罩棚采用了树形支撑铸钢节点,为考察其在最不利设计工况下的受力性能,对铸钢节点进行了足尺试验研究和有限元分析。试验结果表明,在1.0倍受拉工况设计荷载及1.6倍受压工况设计荷载作用下,节点处于弹性阶段,卸载后没有明显残余变形。有限元分析结果与试验结果吻合良好,表明有限元分析可以准确模拟节点试件的实际受力状态。铸钢节点的极限承载力在受拉工况下为设计荷载的9.0倍,受压工况下为设计荷载的8.6倍,满足《铸钢节点应用技术规程》(CECS 235:2008)中的相关要求,该铸钢节点具有较高的安全储备。

荆门西站复杂铸钢节点设计及受力性能分析

荆门西站屋盖为马鞍形双曲屋面,采用网架+桁架结合的大跨度复杂空间结构体系,由于屋盖结构曲面造型复杂、平面尺度超长且站房东侧、西侧的大悬挑桁架和中间区域曲面网架采用拱形大桁架连接,使得钢结构屋盖受力异常复杂,并存在超多杆交汇和树状分叉的关键节点,该节点采用铸钢节点的形式。针对此类复杂铸钢节点,首先介绍了铸钢节点的设计,然后采用ABAQUS软件对铸钢节点在最不利荷载工况作用下的力学性能进行有限元分析,并分析了节点的极限承载力。结果表明:铸钢节点在设计荷载作用下完全处于线弹性状态,铸钢节点设计合理;按比例施加10倍设计荷载作用,提取节点的荷载-位移曲线,在4.2倍及5.4倍设计荷载作用下,节点达到极限承载力,综合多工况分析可判断所设计的铸钢节点具有较高安全储备,满足设计要求,可为相关工程的铸钢节点设计提供参考。

复杂铸钢节点受力性能试验研究

为掌握某机场连接楼桁架结构中铸钢节点在最不利设计工况下的受力性能,采用有限元数值分析方法并结合试验手段,对具有12根多方向支管空心铸钢节点的受力性能进行了研究.试验反力架设计为自平衡受力钢框架体系,试验荷载为1.2倍最不利设计工况荷载,采用12台液压千斤顶进行了3次同步分级加载,测试了铸钢节点核心区和各支管的应力及主要支管的端部变形.测试结果显示,加载过程中应力变化均呈线性,且卸载后主要支管端部变形以及各测点应变均能够恢复初始值.铸钢节点在试验荷载下仍处于弹性受力阶段,测试结果与有限元分析结果基本吻合.结合有限元分析与试验手段可全面把握复杂铸钢节点的应力分布规律及极限承载力,并判定其在最不利设计工况下的安全度.

装配式地下粮仓钢-混组合仓壁节点力学性能有限元分析

地下粮仓是构建绿色储粮新体系的重要技术支撑,结合工程实际提出了一种新型装配式钢板-混凝土组合地下粮仓。为了建立适用于装配式地下粮仓的有限元模型以模拟分析组合仓壁节点的力学性能,并通过有限元分析指导组合仓壁节点力学性能试验的开展,基于工程设计的钢板-混凝土组合仓壁及连接接头,采用ANSYS软件建立了仓壁及其节点1∶1足尺试件的有限元模型,模拟分析了无接头、有接头试件的受弯和受压性能,并开展仓壁节点抗弯、抗压试验对有限元模拟结果进行验证分析。结果表明:试件的钢板和混凝土由栓钉连接为一体,试验过程中二者未见剥离可共同工作,建模时钢板和混凝土共用结点以及接头钢板之间假定为刚性连接是适用的;同类试件挠度曲线、轴压荷载-位移曲线的试验结果与其有限元模拟结果基本一致,无接头试件和有接头试件弯曲跨中位移、轴压最大位移的试验值与对应的模拟值,相对误差分别在4%和10%以内;试验过程中试件未发生明显破坏和过大变形,应力总体上未超过工程设计允许值,数值模拟结果精度满足工程所需;有接头试件力学性能与无接头试件相近,设计的仓壁及其节点是安全、可靠的,其结构计算可以采用等同原理,即该装配式仓壁可等效为现浇一体的无接头仓壁。建立的仓壁节点有限元模型适用于新型装配式地下粮仓,研究结果为装配式地下粮仓有限元建模分析、结构计算提供参考,为组合仓壁节点试验的开展提供指导。

哈尔滨会展体育中心屋架铸钢节点性能研究

简述了哈尔滨会展体育中心张弦桁架的铸钢节点的构造和设计情况,进行了该铸钢节点的足尺静力试验和有限元分析。详细讨论了试验的加载装置、测试结果和有限元数值计算结果,给出了节点的应力分布状况。研究表明,该铸钢节点在设计荷载的作用下,具有足够的强度和刚度;有限元计算结果与试验实测结果基本吻合,前者也能够较好地了解铸钢节点的受力性能。最后对铸钢节点的制造质量也提出了建议。

全铸钢结构塔铸钢件极限承载力试验研究

天津文化中心迎宾塔是国际上第一座主体结构为全铸钢结构的建筑,其主体结构通过铸钢件焊接形成。由于主体结构的力学性能与铸钢件直接相关,因此对其两种标准铸钢件进行在最复杂荷载工况下足尺模型的破坏性试验,并利用ANSYS软件进行相应的弹塑性有限元分析和其他典型荷载工况下的有限元分析。根据试验和有限元分析结果,得到试件在最复杂荷载工况中,设计和破坏荷载作用下的应力分布情况、荷载-位移曲线和破坏形态;得到试件在其他典型荷载工况中,设计和破坏荷载作用下的应力分布情况和破坏形态。结果表明,所采用的两种标准铸钢件的极限承载力在相应设计荷载的3倍以上,标准铸钢件具有足够的安全储备,可以满足"强节点弱杆件"的设计要求。

复杂受力大直径焊接空心球节点的有限元分析与足尺试验研究

针对某体育馆拱形屋盖的超大直径焊接空心球节点设计的需要,对该球节点进行了有限元非线性分析和足尺模型试验研究。首先采用ANSYS软件的shell143弹塑性壳单元,同时考虑几何和材料双重非线性,通过有限元分析得到了该节点的应力分布规律,且在1.5倍设计荷载作用下,四号锥管根部首先屈服。然后,对该节点进行了足尺模型试验,试验结果表明:在1.4倍设计荷载作用下,四号锥管根部首先进入屈服,试验结果和有限元结果基本一致。基于研究结果,为工程节点设计提供了重要建议。

郑州国际会展中心铸钢节点S211-1的受力特性分析

用有限元分析软件对郑州国际会展中心展览厅屋盖桅杆的上部铸钢节点 S2 11- 1进行分析 ,根据实际尺寸建立实体模型 ,选取适当单元划分网格 ;根据实际情况 ,对铸钢节点的边界条件做出适当简化和调整 .最后进行受力求解 ,得出了节点在复杂空间应力状态作用下的受力特性 ,从而了解了该节点的工作机理和受力特征 .

方钢管混凝土柱-H型钢梁组合节点抗震性能试验

目的研究不同参数下的隔板贯穿式方钢管混凝土柱-H型钢梁组合节点的抗震性能.方法对2组共6个隔板贯穿式方钢管混凝土柱-H型钢梁足尺节点试件进行低周往复荷载试验,并且完成节点的非线性有限元分析,明确各试件的破坏过程及特征,并对节点的承载力、延性、耗能能力和刚度退化等抗震性能指标进行分析.结果隔板贯通节点滞回曲线饱满,具有较强的耗能能力,同时从强度和刚度退化曲线中可以观察到退化现象,并且满足"强柱弱梁,强节点,弱杆件"的设计原则.结论改变贯穿隔板的厚度对节点的抗震性能、延性性能以及刚度和强度退化影响不是很明显,但是随着隔板厚度的增加节点的抗震性能逐渐增强;改变贯穿隔板的外伸长度对节点的抗震性能有一定的影响.

空间多支管铸钢节点性能研究

结合郑州展览中心屋盖结构的关键连接节点,探讨了空间多支管铸钢节点的受力性能。对一大型铸钢节点进行了足尺试验,设计了自平衡的加载装置对节点加载,对一些重要部位的应力状况进行了测试,应用有限元方法进一步分析了节点的应力分布,从而对节点强度作了评估,使该节点在实际工程中应用具有安全可靠的保证,还对铸钢节点的制作质量提出了建议。

钢结构端板连接梁柱结点抗火性能试验和有限元分析

目的研究端板连接梁柱结点抗火性能,给出端板连接梁柱节点的合理构造措施,为其抗火设计提供理论依据.方法采用全尺寸火灾试验对端板连接梁柱结点的关键部位及最大失效荷载进行研究,在此基础上利用ANSYS有限元分析软件对梁柱结点进行不同工况下的数值模拟,并与试验结果进行比较.结果建立了不同温度下的荷载-位移曲线,为了保证结构在高温下的延性,应避免端板连接处的螺栓和焊缝过早破坏;当温度超过550℃时,端板与螺栓接触的部分易发生受剪及受拉破坏,导致结构倒塌.结论在斜向拉力作用下,端板与梁腹板连接的部分为危险区域,易发生破坏.工程中,为了保证梁柱火灾下的稳定性,防止结构垮塌,建议设置加劲肋.

济南奥体中心体育场节点模型试验研究

济南奥体中心体育场为复杂的大型空间结构,由上部钢结构和下部混凝土结构组成.对本工程中关键位置的铸钢节点及钢结构与混凝土结构的连接节点进行了缩尺模型试验研究.结果表明,节点完全可以满足设计要求且有一定的安全度.同时对节点进行有限元分析,分析结果与试验结果吻合良好.

板式铸钢节点静力性能试验研究

文章对新杭州火车东站无站台柱风雨棚板式铸钢节点进行了足尺模型试验和数值分析,研究了在4方向支管轴向力作用下的板式铸钢节点的受力性能。利用铸钢节点应力实测值对数值分析结果进行验证,据此判断铸钢节点内部应力分布;比较了中央有、无圆形雨水管2种铸钢节点的承载力差异,并选择屈服准则评估铸钢节点的承载安全性。试验结果表明:数值分析结果可信;中央雨水管对铸钢节点承载力影响较小;利用Von-Mises准则对铸钢进行节点承载安全性评估,铸钢节点有较高的强度储备。

大直径焊接空心球节点足尺试验研究

通过对某体育中心屋盖拱形桁架支座的焊接空心球节点的足尺模型试验,获得了该节点的应力应变分布情况和极限承载力.为了探讨理论设计方法,采用AN SY S有限元分析软件,采用she ll143壳单元建模,同时考虑几何和材料双重非线性进行有限元分析.结合试验结果和有限元分析结果,验证有限元模型和分析方法的合理性,并对球节点的受力性能和承载力进行评价,同时为复杂节点设计提供参考.

大型铸钢节点的工程应用和分析

铸钢节点作为一种新型的钢结构节点已在我国大型复杂的空间钢结构中得到应用。结合某国际机场新航站楼铸钢节点的分析,介绍铸钢节点的形式及其设计基本原则,分析铸钢材料的性能,为合理选用铸钢材料提供依据。采用畸变能密度准则作为强度准则,给出铸钢节点强度判别准则。利用ANSYS有限元程序,分析铸钢节点的应力分布规律。此外,还模拟铸钢节点的典型缺陷并进行有限元分析,进而推断铸钢节点带缺陷工作状况对节点受力性能的影响程度。在参考国内外技术文件和本工程节点实际情况的基础上,提出铸钢节点质量控制方面的建议。

重庆渝北体育馆铸钢节点有限元分析

为了深入了解重庆渝北体育馆屋盖结构设计中铸钢节点的受力性能并确保结构在设计荷载下的安全性,根据设计要求对该铸钢节点进行了精细有限元分析,从而了解该铸钢节点在设计荷载下的受力特征以及弹塑性极限承载性能。铸钢节点弹塑性极限承载力分析表明,该节点圆弧过渡区域存在应力集中现象。着重研究了圆弧过渡半径对节点极限承载力以及圆弧过渡区域应力集中的影响,对该铸钢节点的应力集中状况进行优化分析,分析结果表明,适当选取圆弧过渡半径的大小,能够显著降低圆弧过渡区域的应力集中,延缓节点屈服破坏的进程,从而提高节点的承载能力。最后提出降低该铸钢节点应力集中的措施,为设计提供依据。

大跨复杂斜撑钢结构铸钢节点力学性能分析

大跨斜撑钢结构节点受力复杂且施工难度较大,其节点通常采用整体式铸钢节点。根据实际工程建立铸钢节点精细化有限元分析模型,研究结构施工过程中铸钢节点的力学性能和安全性能。选取四个关键施工阶段,研究施工过程中铸钢节点关键部位应力及位移,同时分析壁厚和倒角半径对铸钢节点受力性能的影响。结果表明:施工过程中,由于倒角部位截面刚度突变,部分出现应力集中现象,其余部位应力较小;施工过程中铸钢节点圆柱由于截面刚度较小,其端部变形较大。研究成果可为大跨复杂斜撑钢结构铸钢节点设计及施工提供参考。

南太湖湿地奥体公园球类馆钢结构工程设计及关键节点受力性能研究

南太湖湿地奥体公园球类馆钢结构工程采用了单曲扇形多层次叠屋面空间桁架及V形柱框架结构体系。介绍该结构设计中局部选型、主要技术难点和措施以及关键铸钢节点设计等,并对铸钢节点进行有限元分析。结果表明:当加载至设计荷载时,采用此类节点进行结构设计,可以满足设计要求,最后用3D3S软件对结构进行静力分析。