鳥嘴方鋼管節(jié)點(diǎn)靜力性能試驗(yàn)研究.pdf

1、將普通方鋼管節(jié)點(diǎn)的主管沿著其縱向軸線旋轉(zhuǎn)45°與支管相貫焊接,因其側(cè)立面酷似鳥的頭部與喙部相連的造型,故稱之為鳥嘴型節(jié)點(diǎn)?！傍B嘴型”節(jié)點(diǎn)可分為方管鳥嘴型節(jié)點(diǎn)和鉆石鳥嘴型節(jié)點(diǎn)?！傍B嘴型”節(jié)點(diǎn)由于其特殊的建筑造型,更能夠滿足建筑美觀的需求。另外,在方鋼管結(jié)構(gòu)中,交匯于節(jié)點(diǎn)的鋼管數(shù)量較多或結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜時(shí),調(diào)整主管與支管的角度,有利于節(jié)點(diǎn)的搭接,對(duì)于節(jié)點(diǎn)的受力性能也有所提高。由于上述優(yōu)點(diǎn),鳥嘴方鋼管節(jié)點(diǎn)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于建筑工程之中,但研究工作的相

2、對(duì)滯后限制了其在工程中的應(yīng)用,因此對(duì)于該類節(jié)點(diǎn)靜力性能的研究已成為當(dāng)前迫切需要解決的課題。
　　本文以試驗(yàn)為基礎(chǔ),從基本的 T型軸壓節(jié)點(diǎn)、X型平面內(nèi)受彎節(jié)點(diǎn)以及 X型平面外受彎節(jié)點(diǎn)入手,結(jié)合有限元數(shù)值模擬和參數(shù)分析,主要對(duì)節(jié)點(diǎn)的受力性能、破壞模式、靜力極限承載力以及幾何參數(shù)和不同連接方式對(duì)其極限承載力和剛度的影響進(jìn)行研究。
　　本文首先進(jìn)行的是T型軸壓節(jié)點(diǎn)、X型平面內(nèi)受彎節(jié)點(diǎn)以及X型平面外受彎節(jié)點(diǎn)的靜力性能試驗(yàn)研究。分別對(duì)9

3、個(gè)T型軸壓節(jié)點(diǎn)、9個(gè)X型平面內(nèi)受彎節(jié)點(diǎn)以及9個(gè)X型平面外受彎節(jié)點(diǎn)進(jìn)行3組靜力試驗(yàn),其中每組試驗(yàn)均包括3個(gè)普通方管相貫節(jié)點(diǎn)、3個(gè)方管鳥嘴節(jié)點(diǎn)以及3個(gè)鉆石鳥嘴節(jié)點(diǎn)。在介紹了試驗(yàn)方案后對(duì)節(jié)點(diǎn)受力性能、破壞模式、靜力極限承載力進(jìn)行了考察,并討論了不同β值(支管邊長與主管邊長之比)、不同連接方式對(duì)節(jié)點(diǎn)極限承載力與延性的影響。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明:對(duì)于 T型軸壓節(jié)點(diǎn),相比普通方管相貫節(jié)點(diǎn),方管鳥嘴節(jié)點(diǎn)以及鉆石鳥嘴節(jié)點(diǎn)的極限承載力和延性均有提高;

4、隨著β值的增大,節(jié)點(diǎn)極限承載力、初始抗壓剛度、延性比增大。對(duì)于 X型平面內(nèi)受彎節(jié)點(diǎn),相比普通方管相貫節(jié)點(diǎn),方管鳥嘴節(jié)點(diǎn)以及鉆石鳥嘴節(jié)點(diǎn)的極限承載力和延性均有提高。對(duì)于平面外受彎節(jié)點(diǎn),相比普通方管相貫節(jié)點(diǎn),方管鳥嘴節(jié)點(diǎn)以及鉆石鳥嘴節(jié)點(diǎn)的極限承載力和延性均有提高;隨著β值的增大,試件的極限抗彎承載力增大。
　　隨后,本文進(jìn)行節(jié)點(diǎn)極限承載力的有限元適應(yīng)性分析。綜合考慮各方面因素,通過有限元方法對(duì)所有試件的受力全過程進(jìn)行模擬,將其作為對(duì)節(jié)

5、點(diǎn)試驗(yàn)的補(bǔ)充;經(jīng)與試驗(yàn)結(jié)果比較,采用經(jīng)過校準(zhǔn)的有限元模型能較好地計(jì)算 T型軸壓節(jié)點(diǎn)、X型平面內(nèi)受彎節(jié)點(diǎn)以及 X型平面外受彎節(jié)點(diǎn)的極限承載力,可以作為后文該類節(jié)點(diǎn)有限元參數(shù)分析的依據(jù)。
　　之后,本文對(duì)64個(gè)方管鳥嘴T型軸壓節(jié)點(diǎn)、64個(gè)鉆石鳥嘴T型軸壓節(jié)點(diǎn)、27個(gè)方管鳥嘴 X型平面內(nèi)受彎節(jié)點(diǎn)、27個(gè)鉆石鳥嘴 X型平面內(nèi)受彎節(jié)點(diǎn)、27個(gè)方管鳥嘴X型平面外受彎節(jié)點(diǎn)以及27個(gè)鉆石鳥嘴X型平面外受彎節(jié)點(diǎn),共計(jì)236個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有限元參數(shù)分析,

6、得出節(jié)點(diǎn)的受力全過程、節(jié)點(diǎn)破壞模式、幾何參數(shù)對(duì)極限承載力的影響。分析表明:方管鳥嘴節(jié)點(diǎn)以及鉆石鳥嘴節(jié)點(diǎn)的極限承載力與無量綱參數(shù)——支管邊長與主管邊長之比β、主管邊長與兩倍主管壁厚之比γ、支管壁厚與主管壁厚之比τ密切相關(guān)。其中,試件的極限承載力隨著β值和τ值的增大而增大;隨著γ值的增大而減小。根據(jù)有限元參數(shù)分析結(jié)果,基于主管和支管大部分進(jìn)入塑性的原則,給出了該類節(jié)點(diǎn)在工程中的實(shí)用設(shè)計(jì)方法。
　　然后本文將歐洲規(guī)范中關(guān)于普通方管相貫節(jié)