钢管桁架中空间KK型相贯节点的受力性能分析-建筑与土木工程专业论文.docxVIP

内蒙古科技大学硕士学位论文 内蒙古科技大学硕士学位论文 III III This paper compares the finite element analysis results and the corresponding formula (10.3.3-6) in steel structure design code (GB50017-2003), points out the deficiency of the formula, and fits ultimate bearing capacity formula of the KK nodes according to the multivariate linear regression technique. Key Words：KK type tubular nodes; Finite element analysis; Ultimate bearing capacity; Static performance PAGE PAGE 1 目 录 摘 要 I Abstract II 1 绪论 1 1.1 研究背景 1 1.2 直接焊接钢管节点的分类 2 1.3 空间钢管节点的研究现状 3 1.3.1 国外研究现状 3 1.3.2 国内研究现状 4 1.4 本文研究的背景、内容和意义 4 1.4.1 研究背景 4 1.4.2 研究内容 5 1.4.3 研究意义 5 2 节点分析的理论基础及有限元模型 6 2.1 有限元模型的建立 6 2.1.1 空间节点模型的单元选取 6 2.1.2 节点有限元模型的材料性能 6 2.1.3 边界条件和加载方式的确定 7 2.1.4 网格密度的确定 8 2.1.5 材料非线性 8 2.1.6 几何非线性 8 2.1.7 极限承载力的判别准则8 2.2 有限元模型与试验对比分析 9 2.3 节点破坏模式的探讨- 10 - 3 圆钢管 KK 型间隙相贯节点的静力性能 - 12 - 3.1 概述- 12 - 3.2 节点失效模式、应力分布及塑性发展过程 - 12 - 3.3 主要影响参数分析 - 14 - 3.3.1 腹弦杆管径比 β 的影响 16 3.3.2 弦杆径厚比 γ 的影响 19 3.3.3 腹杆与弦杆间的夹角 θ 的影响 - 21 - 3.3.4 腹弦杆厚度比 τ 的影响 - 22 - 3.4 弦杆轴向压力影响 24 3.5 本章小结 27 4 圆钢管 KK 型搭接相贯节点的静力性能 29 4.1 概述 - 29 - 4.2 节点受力性能分析 29 4.2.1 变形和失效模式 29 4.2.2 应力分布及塑性发展过程 - 30 - 4.3 主要影响参数分析 - 31 - 4.3.1 腹弦杆管径比 β 的影响 34 4.3.2 弦杆径厚比 γ 的影响 36 4.3.3 腹弦杆厚度比 τ 的影响 38 4.3.4 搭接率 Ov 的影响 - 40 - 4.4 搭接节点的极限承载力计算公式的探讨 42 4.4.1 公式拟合 42 4.4.2 回归校验 43 4.5 弦杆轴向压力的影响 43 4.6 内隐蔽部分焊接与不焊接性能比较 46 4.7 反向加载 48 4.7.1 内隐藏焊缝不施焊的节点 48 4.7.2 内隐藏焊缝施焊的节点 48 4.8 本章小结 50 5 结论与展望 51 参 考 文 献53 在学研究成果 56 致 谢 57 - - PAGE 10 - 1 绪论 1.1 研究背景 近年来，空心管结构[1]在全世界建筑结构范围内的应用日益广泛。我们生活中很 多例子都显示了钢管结构优越的性能，这些良好的性能和吸引眼球的建筑外形，越来 越受到人们的青睐。在生活中这种比较现代化的结构形式随处可见，如游泳馆、体育 馆、展览馆等公共场所，如图 1.1 所示。 （a）惠州体育馆 （b）奥沃尔-林格托国际体育馆 （c）云南奥林中心体育场 （d）沈阳奥林匹克体育中心 图 1.1 钢管结构的应用 钢管结构具备很多比其他结构形式更突出的地方，钢管结构是很有发展前景的结 构形式之一。 经济方面：目前，国家大力推行节能环保型建筑，钢管结构是很好的环保材料， 使用年限长，使得经济效益得到了极大的提高，而钢筋混凝土在大跨度建筑中不宜采 用，因此采用钢结构势在必行，钢管结构因其良好的受力性能成为推广最广泛的结构 形式。 建筑方面：钢管结构可以应用于各种结构形式中，目前在建筑中已大量应用，最 重要的原因是因为建筑师们对此非常青睐，它造型美观，结构随意性大，给人的视觉 冲击力大。 受力性能方面：钢管结构具有良好的抗压、抗扭、抗震性能，因为钢管结构是中 心对称的截面形式，整体稳定性强。 1.2