考慮焊接殘余應力的門式剛架節(jié)點域設計研究.pdf

1、門式剛架梁柱節(jié)點域的破壞形式為剪切破壞。我國的《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規(guī)程》CECS102:2002對梁柱連接節(jié)點域設計問題上做出了對腹板的抗剪驗算規(guī)定，提出設置斜向加勁肋等補強措施，但卻未對其構造和設計做更詳細的說明。此外規(guī)程對節(jié)點剛性沒有明確的劃分界限，以致在設計中節(jié)點可能達不到理想剛性要求。斜向加勁肋的設置雖然是提高節(jié)點剛性的有效措施，但焊縫密集所導致的焊接殘余應力問題也隨之而來，而對焊接殘余應力危害的認識不足也是設計人員的通

2、病。所以將焊接殘余應力作為考慮因素融入到節(jié)點域設計中具有非常重要的現(xiàn)實意義。
　　本文對所發(fā)現(xiàn)的問題和研究成果歸納總結，將相關理論進行梳理和關聯(lián)，選取實際工程的剛架節(jié)點進行剛性驗算，再通過Autodesk Revit、Hypermesh和MSC.Marc協(xié)同工作的多軟件聯(lián)合建模方法對節(jié)點域焊接殘余應力進行有限元數(shù)值計算。得出節(jié)點域復雜焊接情況的殘余應力分布狀態(tài)，并對其進行深入分析。
　　通過節(jié)點域剛度的計算和剛性分類的判別，

3、證明設置斜向加勁肋是節(jié)點達到全剛性的有效手段，在焊接殘余應力的不利影響下更應保證節(jié)點的全剛性。
　　根據(jù)節(jié)點域殘余應力分布狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)節(jié)點域焊接情況復雜，且焊接順序和多重焊接影響會導致其分布并非像單一焊縫焊接情況的簡單且規(guī)則。
　　隨后又對斜向加勁肋與腹板交線焊縫的殘余等效應力超過屈服強度現(xiàn)象做出解釋，指出焊接殘余應力會在一定程度上提高節(jié)點域鋼材強度，增強腹板薄膜效應，但卻是以降低塑性，脆性增大為代價的。同時還可能使腹板中部屈

4、服位置發(fā)生改變，出現(xiàn)腹板和斜向加勁肋扭轉屈曲，橫向加勁肋局部失穩(wěn)等問題。
　　在分析殘余應力可能造成的不利影響后，從焊接殘余應力影響的角度強調了節(jié)點達到全剛性的必要性，提出在節(jié)點域設計中加入剛度計算及剛性判別要求，還建議將腹板和斜向加勁肋組成的等效十字形截面進行扭轉屈曲驗算，同時按受彎構件支承加勁肋穩(wěn)定驗算方式來保證節(jié)點域橫向加勁肋的厚度，以防其提前失效。最后從設計計算、構造調整和工藝改進三方面對其節(jié)點域提出設計建議，避免焊接殘余