鋼管貫通焊接空心球節(jié)點力學性能的理論與試驗研究.pdf

1、大跨空間結(jié)構(gòu)網(wǎng)架中常用焊接空心球節(jié)點，本文針對它的改進形式——鋼管貫通焊接空心球節(jié)點的力學性能進行了理論及試驗研究。工程使用的焊接空心球直徑一般小于等于900rmm，在球體內(nèi)加肋可以進一步提高其承載力，當承載力仍不夠時，就可以采用鋼管貫通焊接空心球節(jié)點。鋼管貫通焊接空心球是連接在焊接空心球上的最大受力鋼管直接貫通焊接空心球，并與空心球焊接。它與焊接空心球節(jié)點相比，其的優(yōu)點在于減小了桿件傳遞給空心球的力，部分軸力因為鋼管貫通而傳遞出空心球

2、節(jié)點，這樣只有部分軸力作用在球體上，因而很好地解決了焊接空心球節(jié)點承載力不夠的問題，為此，本文提出了軸力貫通系數(shù)K來衡量節(jié)點軸力貫通的能力。貫通鋼管穿出球體后軸力減小，可以在此將大管轉(zhuǎn)換成小管。鋼管貫通焊接空心球節(jié)點不依靠一味擴大球徑、加肋、增大球體壁厚等方式來解決焊接空心球節(jié)點承載力不足的問題，而是轉(zhuǎn)換思路，通過鋼管貫通球體而主動減小施加球體上的作用力。本文研究的這種新型節(jié)點形式不僅很好地解決了工程中空心球節(jié)點承載力不足的問題，而且這

3、種新的轉(zhuǎn)換思路的方法對空間結(jié)構(gòu)其它方面的發(fā)展也有借鑒意義。 本文重點研究的是鋼管貫通焊接空心球節(jié)點，對節(jié)點外側(cè)大小鋼管轉(zhuǎn)換所用的法蘭盤也進行了理論與試驗研究。本文以非線性有限元理論為基礎，ANSYS為分析工具，采用Solid45實體單元模擬節(jié)點的受力屈服直至破壞過程。研究了鋼管軸力、鋼管壁厚、空心球壁厚、貫通鋼管的直徑對貫通系數(shù)K的影響；鋼管貫通對球體自身承載力下降的影響。結(jié)合模型試驗對有限元分析結(jié)論進行分析對比，驗證了有限元分