对于矩形钢管焊接空心球节点的有限元分析

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1、四川建筑科学研究第36卷第3期SiehuanBuildingScience2010年6月矩形钢管焊接空心球节点的有限元分析金小群，邢丽，赵滇生(1．浙江树人大学城建学院，浙江杭州310015；2．浙江工业大学建工学院，浙江杭州310014)摘要：针对矩形管焊接空心球节点这一特殊的壳体，采用ANSYS有限元程序、理想弹塑性应力—应变关系和Von—Mises屈服准则，同时考虑几何非线性的影响，对矩形钢管焊接空心球节点的承载力进行较为详细的计算分析，在已有工作的基础上，进一步通过有限元分析考察其承载能力的影响因素，特别对管边长与球径之比

2、／~-／o不同的节点，通过对大量计算结果的拟合分析，对现有承载力计算公式提出了改进。关键词：焊接空心球节点；矩形钢管；承载能力；有限元分析中图分类号：TU392．3文献标识码：A文章编号：1008—1933(2010)03—044—04FiniteelementanalysisoftheweldedhollowsphericaljointsconnectedwithrectangularsteeltubesJINXiaoqun．XINGLi，ZHA0Diansheng(1．UrbanConstructionCollegeofZhe

3、jiangShumnUniversity，Hangzhou310015，China；2．DepartmentofCM1Engineering，ZbejiangUniversityofTechnology，Hangzhou310014，C~na)Abstract：AccordingtOthegeometrycharacteristicoftheweldedhoUowsphericMjointsconnectedwithrectangularsteeltubes，basedontheelastic—perfectlyplasticmo

4、delandtheVon—Misesyieldcriterion，theFEpackageprogram，ANSYS，isemployedtocalculatetheultimatebearingcapacityofweldedsphericaljointsconnectedwithrectangulartubes，inwhichtheefectofgeometricnonlinearityistakenintoaccount．Amajorparametricstudyisthencarriedoutemployingthismo

5、del，especiallythe曲，Bfactor．Consequently．thenewformsforthedesignequationsareobtmned．Keywords：weldedholowsphericaljoints；rectangularsteeltubes；load-carryingcapacity；finiteelementanalysis点是我国空间结构中应用最多的一种节点形式，国0引言家游泳中心“水立方”结构内部节点主要采用焊接随着我国建设事业的发展，空间结构已经日益空心球节点El-2]。目前，关于焊

6、接空心球节点受力性广泛，特别是进入2l世纪，大跨度空间结构呈现出能与承载能力的研究均针对配合圆钢管的节点，我迅猛发展的势头。空间结构之所以能三维受力和空国网架规程、网壳规程刮也只给出了轴力作用下圆间作用，节点起着关键的作用，尤其在网架和网壳结钢管焊接球节点的设计公式，而且仍有研究提出各构中，节点起着连接汇交杆件、传递杆件内力的作种新的计算公式。而对于矩形钢管的焊接空心球节用，同时也是网架与屋面结构、天棚吊顶、管道设备、点承载力计算的研究才刚刚起步，更缺少可供工程悬挂吊车等连接之处，起着传递负荷的作用。合理设计采用的实用计算方法。文

7、献[5-9]通过有限元的节点设计，对网架和网壳的安全度、制作安装、生分析、试验研究和简化理论解三条途径，研究了矩形产进度、用钢量指标以及工程造价等，都有直接影钢管焊接球节点在轴力作用下的承载能力，并建立响。因此，节点形式的选择，往往与建筑方案、结构了实用计算方法，但仍存在一些问题，有待进一步解形式、工程造价等因素有关。目前，工程界最为常用决，对现在提出的承载力公式的合理性，还有待于进的是螺栓球节点和焊接空心球节点。焊接空心球节一步验证。1有限元计算模型收稿日期：2008一lO一14作者简介：金小群(1971-)，女，浙江天台人，副

8、教授，主要从事钢结构1．1有限元模型的选取研究。基金项目：浙江省教育厅项目(Y200803022)在实际网架结构工程中，焊接空心球往往与多E—m—a—ll：jxq_hz@yahoo．com．1311根钢管相连，处于复杂的空间受力状态。试验和数金小群