钢管节点文献综述

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1、文献综述1.1钢管桁架节点静力性能1.1.1节点极限承载力研究最早的钢管结构研究是1948年由前西德实施的钢管相贯节点极限承载力试验研究[1]，从20世纪60年代起，鹫尾健三、黑羽启明[2]、金谷弘[3]等对K、T、X形节点进行了比较系统的试验研究和T、X形钢管相贯节点承载力计算方法研究，并据此提出K形钢管相贯节点承载力计算公式的基本形式。1969年10月美国石油协会（API）颁布的第一个有关海洋平台的建议（API-PR-2A）就采用了此项成果[4,5]。但是这主要是基于冲剪应力概念的研究成果，不能适当的反映节点的实际破坏

2、模式。1970年，英国Sheffield大学的Easttwood与Wood提出了采用容许应力法设计钢管相贯节点承载力的设计方法，后被加拿大钢结构协会出版的《钢结构极限状态设计手册》（CISC1971）采用；1972年，美国焊接协会将钢管结构设计纳入了它的焊接结构设计规范中（AWSD1.1）[6,7]。20世纪70年代末80年代初国际管结构发展与研究委员会（CIDECT）开始大量的研究工作，并将其研究成果推广[8]。1981年，加拿大钢结构协会出版的《钢结构极限状态设计手册》第二版中，将原来的容许应力法改为极限状态设计法[9

3、]，并根据PackerJA与HaleemAS（1981）[10]提出的极限状态法进行钢管节点承载力计算公式，对《钢结构极限状态设计手册》进行了补充。同期国际焊接协会（IIW）于1981年首次出版并于1989年再版了钢管焊接桁架连接设计方法[11]。1981年，美国学者Yura[12]撰文对80年代以前的管节点承载力研究作了总结并给出了改进的节点强度公式。因此他从节点试验数据库中剔除了不符要求的数据，建立了一个由137个试验结果组成的可靠数据库。在此基础上，综述了轴向加载的T、Y、TT和K形节点以及弯矩加载的T形节点的性能。

4、1982年，WardenierJ[13]在其著作中对国际焊接协会（IIW）有关钢管节点设计进行了归纳，并对当时有关钢管相贯节点的研究工作进行了总结。1984年，MakinoY在其博士论文中结合试验对钢管相贯节点的极限承载力和变形能力进行了系统研究[14]。1984年，KurobaneY指出，由于节点形状的复杂性，完全采用理论分析方法研究节点极限承载力是不切实际的。他采用一种经试验结果校正后的环模型，通过回归分析，整理73个X形节点、50个T形节点、398个K形节点试验结果，提出了能够覆盖弦杆直径60～510mm、钢材屈服点

5、270～500MPa的圆钢管平面节点强度计算公式，并考虑容差控制、材料选择和结构尺寸来决定设计公式中的抗力系数，成为日本建筑学会、欧洲管节点委员会制定设计指南的依据[15]。随着钢管结构应用的日益发展，越来越多的学者着手于空间节点的研究。1974年Akiyama[16]首次进行了空间管节点的模型试验，测试了4个KK型管节点在轴力作用下的承载力。1984年，MakinoY发表了20个空间KK形节点试验结果，指出两受压腹杆与弦杆表面相交时其间距不同将导致不同的失效模式，这是平面K形节点所没有的特性[14,17,18]。该研究的

6、内容包括管节点局部应力应变分析、破坏机理研究、弹塑性分析、设计参数研究、作用荷载和支管约束的影响等方面。1987年至1989年，Mitsi和Nakacho等分别开始研究空间TT形节点。1990年，ScolaJ等[19]进行了空间TT形节点的试验，肯定了前述空间KK形节点的失效模式在空间TT形节点中同样存在。1992年，Cofer以及1995年Jihads等基于有限元法，采用壳单元、块体单元和过渡单元建立了焊接管节点模型[9]。Fessler.H[69]提出一种研究钢管节点极限承载力的简化试验方法，即采用铸造压模法制作铅模型

7、代替钢模型进行试验，无量纲化后的试验结果与钢模型吻合较好，为今后进行大量的试验研究提供了可能。1994年，PaulJC[18]提出对于空间节点来说建立完全独立的承载力公式是不切实际的，而应与平面节点公式建立联系。他根据58个空间节点的试验结果，使用多元回归方法得出空间TT形和空间KK形节点的极限承载力计算公式。1996年，DexterEM等[20]利用有限元进行了轴向受载下的K形搭接节点受力性能研究。同年，Makino和Kurobane[21]在广泛收集世界各国钢管节点试验数据的基础上建立了一个包括1544个实测结果和78

8、6个有限元分析结果的圆钢管相贯节点数据库，节点包括T、Y、X、K、TT、XX、TX、KK共8种类型，可供研究者自由下载的钢管相贯节点试验及有限元分析，最新的数据更新于1998年。1997年，YoshiakiKurobane和KenshiOchi[22]对现行国际上的圆钢管K形节点设计方法的异同点进行了比