大型铸钢节点的设计与分析.pdfVIP

维普资讯 第2期 广东土木与建筑 No．2 2∞4年2月 GUANGDONG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING FEB20o4 大型铸钢节点的设计与分析 陈荣毅 (浙江大学空间结构研 究中心 杭州310027) 摘 要 ：结合广州 国际会展 中心工程钢结构 中的铸钢节点设计实例 ，对大型铸钢节点的设计基本原则及受力进 行初步研究与分析 ，并通过有关试验研究和分析对节点的承载安全性作出判断，给出建议的铸钢节点设计强度 取值和强度判别式准则。为制定相应技术标准和推广应用提供可靠的依据。 关键词：铸钢节点；设计；节点试验；有限元分析；强度准则 (4)节点肢杆和桁架杆件间应为对接熔透焊缝， 1 前言 节点各肢杆在端面应做成适当坡 口； (5)为避免节点模型在断面突变处产生过大的 铸钢节点由于具有结构多样化、外形美观、施工 应力集中，在断面变化处宜采用圆滑曲面过渡； 工期短等特点以及 良好的适用性，近年在我国大型 (6)将设计提供的铸钢节点荷载作用在支座节 钢结构建筑、桥梁等工程中逐渐得到推广应用 ]。然 点各肢杆的端面上，进行铸钢节点分析和优化设计， 而 目前尚未有一套成熟的铸钢节点设计方法与产品 并保证有足够的安全度。 标准，且在实际荷载作用下铸钢节点的应力状况十 分复杂，直接制约了其推广应用，因此对大型或形状 3 工程实例 复杂的铸钢节点有必要进行一系列的设计 、制作和 试验研究分析。 广州国际会议展览中心展览大厅屋盖钢结构采 本文结合广州国际会展中心工程钢结构中的铸 用预应力张弦立体桁架结构，跨度 126．6m，是 目前 钢节点设计实例，对大型铸钢节点的设计基本原则 国内跨度最大和必威体育精装版应用的结构形式 ]。该张弦桁 及受力进行了初步研究与分析。通过铸钢节点的试 架两端分别搁置在柱顶上，搁置处既是拉索的锚 固 验研究和分析，对其承载安全性作出判断，并给出建 点，也是下弦杆、腹杆的交汇点，因此该节点受力复 议的铸钢节点设计强度准则 ，为制定相应技术标准 杂，节点受力分析和设计显得十分重要 。设计要求节 和推广应用提供可靠的依据。 点为铸钢节点，材料为ZG200—400铸钢 ，质量执行 《一般工程用铸造碳钢}(GB11352)标准中的有关规 2 铸钢节点设计基本原则 定 。详见表 1。 表 l 铸造碳钢件的机械性能表 铸钢节点设计时，在满足铸造工艺要求的同时， 必须充分考虑钢结构在安装施工过程中与节点相关 的每一环节，并根据项 目技术要求确定铸造节点基本 设计原则。由于铸造节点的轴线为空间任意方向，因 此必须采用有关软件进行节点的三维实体设计，其 主要基本原则如下： (1)铸钢节点必须具有可焊性； 本工程铸钢节点由多根钢管以不同的空间角度 (2)节点中各肢杆、拉索套管、筒身等各 自中心 汇聚于一点，具有形状复杂 、尺寸和重量大等特点， 线宜相交于空间坐标原点，避免产生偏心扭矩 ； 加工制作难度极大。同时，铸钢节点极具观赏性 ，既