插板加强型空间管节点试验及分析

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1、国内图书分类号：TU392.3密级：公开国际图书分类号：西南交通大学研究生学位论文插板加强型空间管节点试验及分析年级2015级姓名刘利文申请学位级别硕士专业结构工程指导老师赵世春教授二零一八年五月ClassifiedIndex:TU392.3U.D.C:SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisEXPERIMENTANDANALYSISONSPATIALTUBULARJOINTREINFORCEDWITHPLATEGrade:2015Candidate:LiuLiwenAcademicDegree

2、Appliedfor:MasterDegreeSpeciality:StructureEngineeringSupervisor:Prof.ZhaoShichunMay,2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要空间钢管结构节点承载能力设计是该类结构设计时需要考虑的重要环节之一，目前国内外有关钢管节点的研究多集中于平面节点及简单规则的空间节点，但对于造型复杂空间节点的研究较为罕见，而该类节点常用外插板的构造来改善节点的受力性能，但目前尚无相应的承载能力设计方法，为促进其在工程当中的应用，因此有必要展开对该类构造措施节点承载性能的影响研究。

3、本文以成都绿地航校超高层建筑工程为背景，对工程中两个插板加强型关键节点进行了在设计荷载作用下1：2缩尺模型的静力承载性能试验，试验结果表明节点多根管件交汇部位相对其它部位应力较大，插板的构造措施改善了该部位的应力集中现象，节点在设计荷载作用下均处于弹性阶段，节点的设计安全可靠且具有较大的安全储备。之后本文采用了ABAQUS对两关键节点进行了缩尺试验模型与足尺模型的数值模拟，试验各杆件的应力分布结果与有限元结果的对比验证了有限元模型的合理性。各杆件有限元模型中节点杆件轴力与应力分布情况与试验结果较为吻合；为了解该节点的破坏模式，ABAQUS有限元

4、对节点的弹塑性分析表明：两个节点破坏模式均为支管破坏，A1节点（有插板）为8号杆和12号杆弯曲破坏，无插板的A1节点失效于12号杆弯曲破坏，尽管插板没有显著改善节点承载性能，但延缓了其承载力降低。A2节点（有插板）为8号杆局部屈曲破坏；A1节点主要杆件5号、9号、10号杆形成了带插板的T型节点，为掌握该类节点的承载性能，进行了有无插板节点的ABAQUS有限元的参数对比分析，参数包括主支管管径比β、主管径厚比γ、主支管管厚比τ、插板长度与主管管径比l/d0、插板厚度与主管管径比t/t0、插板高度与主管管径比h/d0，结果表明插板的长度对节点承载力

5、影响较大，厚度与高度对节点承载力影响相对较小；插板对本文试验节点（主支管管径相当）承载力提高不显著，但对主支管径差异较大（0.2<β<0.6）的T节点的承载力提高显著；在有限元参数分析的基础上提出了有插板节点基于无插板节点的承载力提高系数μ的计算方法,对于A1节点该方法的提高系数与有限元分析结果吻合良好，该方法可为工程中有插板T型节点承载能力的计算提供参考。关键词：空间节点；节点试验；有限元模拟；极限承载力；插板加强T节点；参数分析西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractThebearingcapacitydesignofjoin

6、tsinspatialsteeltubestructureisoneoftheimportantstepstoconsiderinthedesignofsuchstructures.Atpresent,theresearchonsteeltubularjointsathomeandabroadmostlyfocusesonplanarjointsandsimpleregularspatialjoints.However,theresearchoncomplexspatialjointsisratherrare.Andthiskindofjoin

7、tusuallyusesthestructureoftheouterplatetoimprovethemechanicalbehaviorofthejoint.However,thereisnocorrespondingdesignmethodforitscapacityatpresent.Topromoteitsapplicationinengineering,itisnecessarytostudytheinfluenceofsuchkindofjointsonitsbearingcapacity.Inthispaper,takingthe

8、superhighrisebuildingprojectofChengduGreenlandaircraftschoolasthebackground