荷载效应下空间KX型圆钢管相贯节点极限承载力研究

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1、堡堕荷载效应下空间lⅨ型圆钢管相贯节点极限承载力研究Researchonultimatebearingcapacityofmulti·planarcircularsteeltubularKX_jointsunderloadefrect张楠(包头市昆仑建筑设计有限公司，内蒙古包头014010)摘要：应用双重非线性有限元对荷载效应影响下的Kx型圆钢管相贯节点进行了广泛的数值分析，获得了荷载效应影响下节点的极限承载力与破坏模式。根据不同几何参数(Bx、Tx和中i)对节点极限承载力的影响规律，总结出在同样的支腹杆轴力比下，支杆管径的变化对节点极限承载力的影响较大，而支杆壁

2、厚Tx与横向夹角中i的变化对节点的极限承载力基本没有影响。工程设计中空间Kx型节点的支腹杆管径不应相差过大，且在满足工艺要求的基础之上可选择相对较薄的支杆壁厚。关键词：空间Kx型圆钢管相贯节点；荷载效应；破坏模式；极限承载力Abstract：withchenlethodofdoublenonlinear6nitcelement，thecircularsteeltubularKx—j()intslswldelyinves“gatednumericaUyunderloadeff己ct_TheultimatecapacicyandfjjlurenlodesofKx—jo

3、incsaredesc^bedbyIoadcfrectAccordlngc()theej睦cc1awsofdiⅡ毫rentgeollletncparameters∥、、r．and痧tothcultimatestrength，thechangeofdlanleterofXbranchisnluchobvioustothcLlltimatecapacicyofKx_jointsunderthesameracioofxbranchtoKbranch，butthechangeofpar枷etersr。and谚isncarlynoinnuencetotheultlmates

4、n。en殍hInactualconsnllcciondesign，thediamecerofXbranchandl(hranchofmulti—planarKx-jointSshoLlldnotvaIycoo，andusethethlnnerthickness’xbranchinthebasisofmeetingprocessrequirenlent．Keywords：multl-plaI】arcircularsteelmbuhrKx_joincS：loade丘爸ct；f猫uremodes；ultimatebearingcapaci时中图分类号：Tu392．3文献

5、标识码：B文章编号：l【)∞一R96j(2r)14)04一n()8卜r)31引言近几年来，钢管相贯节点在体育场、火车站、机场航站楼等大跨度桁架结构中的应用日趋广泛，而圆钢管更是由于其独特的优越性能被广泛应用于空间桁架结构中”。B1。空间KX型圆钢管相贯节点由不在同一平面内的两个平面圆钢管相贯节点(K、×)组成，是空间桁架节点中的一种基本形式，一般出现在主次桁架相交或连接面外有支撑(或系杆)的节点部位{图1)。关于空间相贯节点，由于交汇杆件较多、且支管空间位置复杂，其力学性能的研究还远未成熟，已有的研究成果较少。空间KX型节点与平面K型节点相比在×平面内支杆有荷载的

6、作用，这里称为影响空间节点极限承载力的荷载效应”‘。目前，对于空间KX型节点极限承载力的研究仅限于支腹杆轴力比在一定的比值之下HI、⋯1、”】，而没有考虑不同的支腹杆轴力比，即荷载效应对节点极限承载力的影响。故以下采用大型有限元分析软件ANSYS对空间KX型圆钢管相贯节点进行了广泛的数值计算，总结了荷载效应影响下不同几何参数(支弦杆管径比屈、支杆壁厚f。和横向夹角痧)的节点破坏模式及其极限承载力的变化规律，以供广大工程设计人员参考。2节点有限元模型的建立2．1节点模型的设计空间K×型节点有四根杆件与一弦杆相交，其中两根是其轴线与弦杆轴线同平面的腹杆，另外两根是相交

7、桁架的非贯通弦杆或支撑杆件(或系杆)，在此称之为支杆【5I、旧l。记支杆与弦杆桁架平面的夹角为以、≯、，文中取驴。=毋一=90。腹杆与弦杆夹角∥。=∥一=4j。。弦杆外径为d、壁厚为，，支腹杆外径为d．、壁厚为f：。本文所分析的节点钢管规格均为实际工程中应用的，其几何尺寸和参数分别见表1和图2旧1。图1空间钢管桁架中Kx型节点表1空间KX节点模型的几何尺寸弦杆截面腹杆截面支杆截面编号谚(mm×m)(m×m)KXl219×8140×70=0=90：K×2219×8140×795×70寸=，1)1K×3219×8140×765×7d=0：90K×4219×8140×7

8、140×5