华东国际珠宝城一期市场铸钢节点有限元分析

《华东国际珠宝城一期市场铸钢节点有限元分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第七届全国现代结构工程学术研讨会华东国际珠宝城一期市场铸钢节点有限元分析姜雪峰(长江精工钢结构(集团)股份有限公司浙江绍并312030摘要：诸暨华东国际珠宝城一期市场交易区屋面采用了倒三角桁架和平面桁架组台的空间铡结构，其中门庭飘扳悬挑量达25m．在节点设计中选用了部分大型铸钢件。本文就对飘板设计中所选用到的铸钢件进行了有限元建模与分析。通过分析验证了节点设计的可行性与正确性，在没有现行规范公式可查的情况下，这种分析将对一些类似的工程设计起到借鉴作用。关键词：管桁架．空问结构，铸钢节点．有限元法一、引言随着建筑业的飞速发展，为了满足建筑造型及功能要求，新型建筑体系不断出现，结构跨度愈来愈

2、大，这将使连接各构件的节点构造日趋复杂，传统的节点形式己不能满足现代结构发展的要求。铸钢节点作为我国新兴的节点形式以其特有的优点在工程应用中显示出合理性与适应性，不仅解决了焊接球节点由于结构跨度的增大使球径过大的困难，而且可解决钢管相贯节点由于进行相贯线的切割导致施工不便的问题。近年来，国内一些大型空间结构的节点设计也采用了该种节点形式。它不受节点位置、形状、尺寸的限制．即可以用于结构的中部节点，也可以用于结构的端部节点。随着铸造工艺的提高，铸钢节点在工程中将得到日趋广泛的应用。然而，目前还没有一套成熟的铸钢节点设计方法及其应用在建筑结构中的产品标准。而且在实际荷载作用下，铸钢节点的应力

3、状况趋于复杂，因此对形状复杂的大型铸钢节点大多通过足尺试验或有限元数值模型分析来取得必要的设计参数。二、工程概况华东国际珠宝城一期市场位于浙江省诸暨市山下湖镇，占地面积约600亩，规划建筑面积约500000平方米。本文所涉及内容为市场交易区，将建成各种规格的交易展示铺位及摊位约2400个。市场交易区平面轴线尺寸为325．4mx310．2m，十字形屋盖水平投影尺寸为370．4mx68m和341．7Ⅲx62m，其结构形式采用钢管倒三角形桁架和平面桁架构成的空间结构。建筑造型要求高，桁架曲面变化复杂是本工程的一大特色。下图1、图2分别表示整个钢结构屋面的平面图和轴测图。工业建筑2007增刊第七

4、届全国现代结构工程学术研讨会图1市场钢结构平面布置图图2市场钢结构屋面轴测图其中四个主入口飘板悬挑25米，在距入口15．4米处有四根棱形斜柱组成w形支撑于飘板底面。考虑到整个飘板悬挑量大．w形斜柱支撵效果不是很明显，而且在斜柱两端钢管连接数量多受力又复杂。战采用整体性比较好的铸钢节点作为斜柱与飘扳、斜柱与基础的连接方式。斜柱的连接形式如下图3所示～可分为3类铸钢节点：节点A为一根斜拄与飘板相连，节点B为两根斜柱与飘板相连，节点c为两根斜柱与基础相连。三、有限元分析图3斜柱立面图本次分析选取上述三类铸钢节点，分别建立用于理论分析的有限元计算模型。分析软件采用通用有限元分析软件ANsYs9．

5、0。连接节点的各钢管内力取自各组合工况下结构整体分析得到的杆件内力的最大值·设计中考虑以下几种荷载组合；工业建筑20们增刊第七届全国现代结构工程学术研讨会(1)1．35恒载(2)1．20恒载+1．4活载．(3)1．20恒载+1．4风载(4)1．20恒载+1．4×O．9活载+1．4×0，9风载(5)1．20恒载+1．3温度荷载(6)l，20恒载+1．4×O．7活载+1．3温度荷载(7)1．20恒载+1．4×0．7活载+1．4×O．7风载+1．3温度荷载本工程铸钢材料采用屈服强度fv为300MPa，弹性模量E为2．02×105MPa，泊松比u为0．3。正火处理的铸钢材料。它相当于德国标准的G

6、s．20Mn5，计算时假定为理想弹塑性材料。像钢材类塑性材料通常以屈服的形式失效，故节点应力验算依据第四强度理论【l】：即形状改变比能理论，认为形状改变比能是引起屈服的主要因素。即认为无论什么应力状态。只要形状改变比能uf达到与材料性质有关的某一极限值，材料就芨生屈服。其强度条件表达式为：、斤■——————■————————_1怯kq一吒)2+(吒一q)2+(吒一q)2J≤【盯1(一)单元选择介绍本文采用ANSys提供的4节点弹塑性壳单元shenl43对三类铸钢空心球节点进行了各种工况下的变形及应力分析。此单元每个节点有6个自由度．包括3个线位移自由度和3个转动自由度，并且具有塑性、蠕变

7、、应力强化、大挠度和小应变等功能。能较好的模拟薄到中厚的壳结构“”。(二)荷载与约束对于节点A和节点B，以斜柱为约束点，其余八个支管为受荷点。模型上的荷载是由结构整体分析得到的内力折算成线荷载均匀施加到支管的管壁上。图4模型示意图表1荷载与约束表单位：l【N①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩节点A一217—148-187．224．951-47l-1054—1093固接节点B一5l-68．76．56．571．55512314l固接节点C一1197—