K型管板结点极限承载力初探.pdfVIP

翦I1II；tjq耻代坫掏I柙学术研L抡 K型管板结点极限承载力初探 熊保超王盂鸿 提要：庳i通过flm¨数恤析打“，对K刑管扳H点进行T非线性有限Ⅱ卦析并’iT型管扳甘点的研究方式进行7对比。 1管臂肇过度塑性变形太鼓模式．H点扳目∞M曲臾效模式受』K支管局部M曲失效模式． 关键词K型管扳H点；II线性柯阻，‘升析：撮砒承载力；*坏模式 一、引言 制管结构由r其良好的受力性能，轻巧，简洁美观等一系列优点，在大趔建筑工程中得到广泛应用。 n6Ux十直接进行焊接的钢管相贯节点的实际应用和理论研究比较深入．但是相对下管扳节点其切割和焊接 等加工要求报高，降低了结构的施I进度。与之相比在上程中j}{现的俐管插板连接带点由于施工方使且承 载力较高也得到广泛应崩，其中K型管板节点足一种常见的形式，如剧l所示。 图1空间管板节点 们I现=『『规范及资料中对骨扳竹点的设计没有丈圳的相戈公式，r程界杵遍近似采用相贯焊竹点的计算 理埝．管扳节点的受力性能和破坏机制钉特于更进。步的理论和试验研究。为了弄清K型管板节点的受力 性能，丰立对该类节点进行了非线性仃限J‘分析，总结rK型管扳霄点扳限琅载山随各儿何参数变化的规 律．口1纳K’“瞥扳竹-_的1-要破坏模式。 竹点a：静山作川F的破H、准则仃一种‘：(1)极限强度准划，作用0立臂的轴力…现极值：(2)极限 娈JB准则，n保hi¨点构件安个驶蚪缝质艟的前提r。控制”点参数在一定范【{lj内，”r以认为管节点舳破 H、I：婴时{l一什肇的靶什变形逃刮某 杆什承受轴力为k的】f!}”点，破q、准则E盟足fm婀种界定订法。对I：极限承载力的定义，备瞄学者提¨l了各 失设。水文认为竹点扳托立什端都恤移6≥-60d Fy／l!时哒到极限位移：‘’竹点板变形选州此限值时．闻铂 ，r扳埘部产乍过人变形．”一-失效。舯J。l：竹，撤抛*l肚竹点极戳承载力的确定冉洼，墩l-瞬雌啦rE变形 【qk矬筑2010肿H 第十届全国现代结构I程学术研讨会 达到主管直径的3％作为极限位穆(即主支管相对位移在垂直主管轴线的平面上的投影位移达到主管直径 的3％)，当主管壁塑性变形达到此限值，因主管局部凹陷，产生过度塑性变形，节点失效。根据Yuya准 则．节点的极限承载力取极限强度准则的晟大值与极限变形相对应的荷载值两者中的较小值。 二、计算模型 很多研究节点计算模型选用壳单元．忽略钢管往向应力，仅考虑两向应力状态，而空间节点应力复杂， 钢管径向麻力会出现异号．壳单元对于细节部分的应力分布不能准确显示，结构不连续赴，应力值是不准 确的，丰日比之下，实体单元计算的结果是比较准确的。本文采用ANSYS软件单元库中的较为简单的三维实 体单元Solid45进行建模和计算，这种单元由8个节点结合而成，该单元每个节点沿其坐标方向x，y，z 共有=个平移自由度。该单元具有塑性、蠕变、嘭胀、应力强化、大变形和大应变的特征。材料选用Q235 钢(E-I904×10柏／眦L，v=029)，材料的屈服准则遵守von—Mises屈撮准则及相关的流动法则．钢材应 山一应变关系曲线如阁2所示。分析时考虑材料非线性和大变形引起的几何非线性，假定材料为理想弹塑性， 没有考虑节点区焊缝及残余应力对管板节点极限承载力的影响(假定焊缝与钢材等强度)。计算模型如图3 所示， 本文计算模型共分为四组，每组五个模型：第一组．固定主管的壁厚和连接板的相关参数．考虑主管 直径的变化；第一组，圃定主管的直径和连接板的相关参数，考虑主管壁厚的变化：第三组，同定连接板 的长度(半圆形连接板的直径)和主管的相关参数．考虑连接板厚度的变化；第四组．固定连接板的厚度 和主管的相关参数，考虑连接板长度的变化。通过调整K型管板节点的相关几何参教D、T、t一、lp建立模型- 分析这四个参数对节点极限承载力的影响。计算模型的种类如下表1所示。 甥一：夕 图2钢材应力一应变关系曲线 圈3K型蕾板节点计算模型示倒圈 圈4同格划分及边界约束示倒围