支管受轴向受拉工况下CHS-CFSHS T型节点应力集中系数计算公式

基于具有可靠精度的圆管-方管混凝土T型节点应力集中系数(SCF)的有限元计算方法进行了160个有限元模型的SCF计算,对影响SCF的参数进行了分析,掌握了各参数对SCF的影响规律,提出了T型焊接节点在支管受轴向受拉工况下SCF的计算公式,并且将公式计算值与有限元数据进行了比较。分析表明:在支管受轴向受拉工况下,支管上和主管上0°、60°、90°这6个位置的SCF基本包括SCF最大值可能发生的位置;T型节点SCF计算公式中应包含β的二次函数、2γ的二次函数和τ的幂函数,且三者的影响耦合;回归的SCF计算公式具有可靠的精度。

带肋圆管X型相贯节点静力性能研究

加劲肋可以提高钢管相贯节点的静力性能,然而目前国内外对带肋圆管X型相贯节点的研究较少,本文根据试验建立了带肋圆管X型相贯节点的有限元模型,并进行参数化分析,以研究加劲肋对节点静力性能的影响。研究发现加劲肋能够使节点相贯区域的应力分布更加均匀,从而节点区域的最大应力得到明显降低,可以有效提高节点的静力承载能力,并且加劲肋的方向、数量以及厚度的变化都会对节点的静力性能产生影响。同时,由于加劲肋的存在,主管管壁的变形受到限制,传统的以主管管壁变形来判定节点是否发生破坏的方式不再适用,因此本文提出了新的判定节点发生破坏的方式。

圆钢管KK型搭接节点内隐藏焊缝焊接与否有限元分析

以实际工程中的圆钢管KK型搭接节点为基础,利用ANSYS非线性有限元法建立分析模型并分析了该节点隐藏焊缝在焊与不焊2种不同焊接方式下的破坏模式,及搭接节点的支主管管径比β、径厚比γ、支主管厚度比τ等参数变化对节点极限承载力的影响.分析了在低周往复荷载作用下,搭接节点隐藏焊缝在焊与不焊2种不同焊接方式下的滞回性能,并给出了滞回曲线.搭接节点的ANSYS有限元分析结果表明,搭接节点的隐藏焊缝焊与不焊对节点最终破坏模式影响不大,对节点承载能力的影响也不是十分显著,隐藏焊缝不焊接节点的滞回性能优于隐藏焊缝焊接节点.为了使节点构造简单并便于施工,建议实际工程中的隐藏焊缝可以不焊接,此结论在后续的实验研究中还需要进一步的验证,以拓展该节点的反问题研究.

内隐藏焊缝对N形方圆钢管节点受力性能影响

为研究N形方圆钢管搭接节点中被搭接管内隐藏部分和主管间焊接与否对节点受力性能的影响,设计制作了4个N形方主管圆支管搭接节点足尺试件进行极限承载力试验.试验结果表明:被搭接管受拉时,其内隐藏部分和主管间不焊将降低节点承载力,且搭接率越大,降低幅度越大.此外,内隐藏部分未焊接的节点均发生了焊缝断裂破坏.以试验为基础,建立了非线性有限元分析模型,对324个不同几何参数、支管不同轴力性质下内隐藏部分焊接与不焊接的N形方圆钢管搭接节点进行了有限元分析,研究表明:内隐藏部分未焊接对被搭接管受压的节点承载力影响较小,但对被搭接管受拉的节点极限承载力影响较大.针对实际工程中钢管桁架均为先组装再焊接导致内隐藏部分难以施焊的情况,给出了设计建议.

钢管结构K型搭接节点滞回性能参数分析

为揭示K型搭接节点隐藏焊缝焊与不焊对节点抗震性能的影响,优化了该类节点的施工工艺.按照影响钢管结构搭接节点的关键参数β、γ、τ,设计了基本试件及参数试件,采用ANSYS非线性有限元法,对钢管结构K型搭接节点隐藏焊缝焊与不焊进行了数值模拟,得到了各参数试件的滞回曲线、骨架曲线和延性性能等抗震性能指标.研究结果表明,β、γ、τ参数变化对节点承载力的影响不是十分显著,隐藏焊缝不焊接节点的滞回性能及延性优越于隐藏焊缝焊接的节点.支主管直径比β越大,节点延性越好;主管径厚比γ越大,节点延性越差.支主管厚度比τ对节点延性影响不大,尤其是τ对隐藏焊缝不焊接节点的延性基本没有影响.

圆钢管相贯节点静力性能的研究方法和进展

钢管结构以其特有的优势在大跨度建筑中和高层建筑中得到广泛的应用,而圆钢管相贯节点是其中最普遍的节点形式。本文对圆钢管相贯节点的类型及其静力性能的研究方法进行了介绍,简述了目前国内外对其承载性能的研究进展,指出了存在的不足和需要解决的问题。

焊缝模型对圆钢管节点极限承载力影响有限元分析

以圆钢管节点试件的试验数据为基础,通过非线性有限元计算可知两腹杆的极限承载力具有焊缝有限元计算值略微大于无焊缝有限元计算值,且具有焊缝模型有限元极限变形计算值小于相应无焊缝模型有限元极限变形有限元计算值.以节点处增加一圈壳体单元,并取此壳体单元厚度为弦杆壁厚的一半的方法,建立壳体焊缝有限元模型.实体和壳体有限元参数分析结果均表明:焊缝模型的建立均使得圆钢管节点刚度增加,导致节点极限承载力提高.具有焊缝的壳体有限元模型计算结果与试验相比仍然有较大误差,而实体有限元与试验结果比较接近.

无偏心K形圆钢管搭接节点焊缝长度计算

连接焊缝长度的准确计算是钢管相贯节点焊缝承载力计算的基础。以K形圆钢管搭接节点的相贯线焊缝长度为对象,首先推导出搭接节点三条相贯线的空间方程,然后给出了这三条焊缝的精确MATLAB程序化计算方法,最后考虑实际工程的需要提出了节点焊缝长度的简化计算公式。

不同焊接方式下圆钢管K型搭接节点有限元分析

平面圆钢管K型搭接节点是钢管结构节点主要形式之一,国内外对圆钢管K型搭接相贯节点隐藏焊缝焊接与否对节点承载力的影响研究相对较少,我国现行钢结构设计规范对此也未作明确要求.为了了解圆钢管K型搭接节点的隐藏焊缝焊接对节点极限承载力的影响,利用ANSYS有限元法分析了搭接节点隐藏焊缝在焊与不焊2种不同焊接方式下的受力性能.总结了支主管直径比、主管径厚比、支主管壁厚比以及内隐藏焊缝焊接状况等因素对节点极限承载力的影响,以供工程设计人员参考.

平面K型圆钢管搭接节点静力性能的试验研究

对平面K型圆钢管搭接节点的静力性能进行了静力单调加载的试验研究。实施了7个内隐蔽部分不焊接节点和3个内隐蔽部分焊接节点的试验。本文介绍了节点试验方案,考察了搭接节点的受力性能和破坏模式,并对内隐蔽部分焊接与否、焊脚尺寸、节点处集中荷载幅值以及腹杆搭接顺序对节点极限承载力的影响进行了讨论。试验研究结果表明,贯通腹杆受压时内隐蔽部分焊接与否虽然对节点的破坏模式和应力分布有一定的影响,但是对节点极限承载力影响较小;当腹杆与弦杆的壁厚相对值变小后,由于传力不均匀导致的腹杆局部破坏将成为主要破坏模式,而这一因素和所导致的承载力降低在既有的规范公式中尚未有相应的反映。

施工工艺对空间KK型圆钢管搭接节点静力性能的影响研究

不同的施工工艺对平面内外均搭接的圆钢管(CHS)空间KK型节点的静力性能会产生影响,为确定这种影响的大小,根据内隐蔽区焊接方式及插板布置方式的差异,共完成了9个节点静力试验,其中5个试件主要考察内隐蔽焊缝焊接方式的影响(未设置插板),2个试件设置插入弦杆的纵向插板以规避平面外搭接内隐蔽区焊缝,2个试件设置纵横向插板以规避所有内隐蔽区焊缝。通过试验考察了各空间搭接节点的受力性能和破坏模式,对比了内隐蔽区是否焊接、纵向插板是否插入弦杆,以及横向插板等对节点性能的影响。结果表明,内隐蔽区是否焊接对节点的应力分布有一定影响,但对节点承载力的影响较小;不插入弦杆的纵向插板在规避平面外搭接内隐蔽区焊缝的同时使节点承载力略有提高;插入弦杆的纵向插板对节点整体性能的加强作用显著,但同时降低了节点的延性;横向插板对节点性能的影响很小。采用经试验验证的有限元模型分析了内隐蔽区是否焊接及纵向插板对具有不同几何参数的节点承载力的影响,并综合试验分析结果给出了设计此类节点的建议。

平面KT型圆钢管搭接节点静力性能的试验研究

通过对3个平面KT型圆钢管搭接节点的静力单调加载试验,考察节点中内隐蔽部分焊接与否、腹杆搭接顺序等对KT型搭接节点的受力性能和破坏模式的影响,并最终考察其节点承载力。试验结果表明,平面KT型圆钢管搭接节点的受力性能、破坏模式均与间隙节点有所不同;隐蔽部分未焊接较隐蔽部分焊接的节点承载力有一定降低;受压斜腹杆作为贯通腹杆较直腹杆作为贯通腹杆的承载力略有降低。

圆钢管混凝土T型焊接节点应力强度因子计算方法研究

主管内填充混凝土的圆管桁架是一种新型结构,鉴于断裂力学评估这种结构疲劳性能的需要,该文探讨了圆钢管混凝土T型焊接节点在支管轴拉力作用下的应力强度因子计算方法。首先,根据节点的热点应力分布和疲劳裂纹试验结果,提出了节点断裂力学分析的半椭圆表面裂纹模型。其次,推导了主管、支管及混凝土等部分的参数变换公式,并通过ANSYS软件中的APDL工具编制程序实现了有限元建模、裂纹前沿奇异单元构造;最后,采用位移外推法计算了应力强度因子。计算结果表明:该文有限元分析模型是可靠的,数值方法计算带表面裂纹的钢管混凝土节点的应力强度因子是可行的。

不同焊接方式下钢管桁架KK型搭接节点有限元分析

KK型圆钢管搭接节点,搭接处隐藏焊缝焊接与否的问题,现行钢结构设计规范(GB50017-2003)未作明确要求。本文利用ANSYS非线性有限元法,分析了搭接节点隐藏焊缝在焊与不焊2种不同焊接方式下,搭接节点的支主管管径比β、径厚比γ、支主管厚度比τ对节点极限承载力的影响。同时分析了在低周往复荷载作用下,搭接节点隐藏焊缝在焊与不焊2种焊接方式下的滞回性能,并给出了滞回曲线。搭接节点不论对角支管相贯通还是一侧支管贯通,隐藏焊缝焊与不焊对节点最终破坏模式影响不大,对节点承载能力的影响也不是十分显著,隐藏焊缝不焊接节点滞回性能优于隐藏焊缝焊接节点。实际工程中隐藏焊缝可以不焊接。

基于焊缝模拟的圆钢管K型、T型节点承载力分析

通过焊材材性试验得到焊材本构模型,分别建立不考虑焊缝模拟、焊缝采用壳单元模拟、焊缝采用实体单元模拟的圆钢管K型及T型节点有限元分析模型,进行节点的有限元分析,并与已有文献试验结果进行对比分析。结果表明：采用实体单元模拟焊缝,节点破坏模式和承载力更接近试验结果,均是支管局部破坏和主管管壁破坏。将焊材和母材材性区别考虑进行焊缝模拟得到的节点承载力值更接近试验值。同时,区别焊材与母材材性建立的有限元模型分析表明：K型搭接节点隐藏焊缝焊接以及隐藏焊缝不焊接时贯通支管受拉将影响节点破坏模式。采用上述分析得到的最优有限元分析模型进行K型搭接节点参数分析,并拟合得出考虑节点参数影响的4类搭接节点承载力计算式,通过试验值校验后发现吻合程度良好。