K型钢管节点试验与数值分析及施工措施.pdf

《K型钢管节点试验与数值分析及施工措施.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、单保龙：K型钢管节点试验与数值分析琢施工措施91K型钢管节点试验与数值分析及施工措施单保龙(大庆石化工程有限公司．黑龙江大庆163714)【摘要】钢结构规范中基于少量的试验数据给出K型节点支管的承载力计算公式，具有一定的局限性。本文开展了大量的K型节点的数值分析，考察支管外径与主管外径之比、主管的外径和壁厚之比d／t、支管轴线与主管轴线夹角0和主管应力四参数对节点承载力的影响，通过试验验证了数值分析的正确性。通过解析解与数值对比验证了解析解偏于保守，基于试验和数值分析给出了计算建议，最后提出K型节点的施工措施，可为K型节点计算提

2、供理论依据和参考。【关键词】K型节点；节点承载力；解析解；计算建议；施工措施【中图分类号】TU391【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2013)12—0091—03K型钢管节点连接形式主要应用于桁架结构中，给出灌浆后钢管节点的承载力计算公式。钢结构规可减小杆件的计算长度，增强体系的稳定性，使得桁范中基于少量的试验数据给出K型节点支管的承载架在大跨、重载和改造结构中广泛应用。目前K型钢力计算公式，但具有一定的局限性，本文开展了大量管节点包括有间隙的K型节点(图1(a))和搭接的K的K型节点的数值分析，以节点处钢材达到

3、屈服强度型节点(图1(b))两大类⋯，有间隙的K型节点不易作为判断达到承载力的依据，考察四参数对节点承载将主管压曲，下料容易，施工焊接简单，在实际工程中力的影响，即支管外径与主管外径之比、主管的外径应用较多。有的也将斜杆变成竖杆，用于承担剪力，和壁厚之比d／t、支管轴线与主管轴线夹角0和主管应这样形成N型节点，如图1中(C)所示。国内外很多力，得到不同参数控制下支管节点承载力，通过试验学者多研究桁架结构的整体性能，假定节点是安全可验证了数值分析的正确性。采用已有的公式求得支靠的，但从一些实际工程中不难看出，节点压陷或屈管承载力的

4、解析解，与数值对比验证了解析解偏于保曲也时常发生，因此对节点的承载力研究也是至关重守，因此基于试验和数值分析建立了较为简化的实用要的。哈尔滨工业大学针对具体的工程需要对T型、计算方法，最后给出了K型节点的施工措施，可为KN型的钢管节点开展了非线性静力试验与仿真分析，型节点计算提供理论依据和参考。一"tI(a)有间隙的K型节点【b)有搭接的K型节点(c)有间隙的N型节点图lK型节点示意图1K型节点支管承载力解析解¨=1—0．3一0．3(o-／f,)(4)(I)受压支管。在管节点处的承载力设计值式中，0为受压支管轴线与主管轴线之夹角

5、；口为与主管应力、主管与支管之间的夹角0、参数两支管间的间隙；、和为参数。和d／t密切相关，规范统计的应按公式(1)计算：(2)受拉支管。在管节点处的承载力设计值Ⅳ盘=(孚)(1)Ⅳ爱与相邻受压支管的承载力和支管与主管的夹角有关，应按下式计算：2．19[1_](1+-0．7)(2)ⅣpJ一(5)式中，0。受拉支管与主管轴线之夹角；0。受压支卢≤0·7=0·069+0·93卢1(3)管轴线与主管轴线之夹角；计算见式(1)～(4)。低温建筑技术2013年第12期(总第186期)2K型节点试件设计以支管外径与主管外径之比，主管的外径和

6、壁厚之比d／t，支管轴线与主管轴线夹角0和受压主管的轴向应力or为考察参数，基于在市场上能买到的构件尺寸为依据，共设计l2组K型节点，其中包括支管与主管之间夹角为45度6组，受拉支管与主管垂直的K型节点6组，即N型节点，试件参数如表1所示。图2简化的力学实体模型表1试件主要参数图3放大的局部有限元模型鬯3K型节点数值分析与试验验证(1)K型节点数值分析。本文采用ANSYS软件建立有限元模型，开展静力压陷承载力分析，图2为简化的力学实体模型。选取SHELL181单元模拟钢管杆件。为使主管和支管受力均匀，在管末端连接圆柱形的刚体，将

7、力作用在刚体上，刚体采用SOLID65单元模拟，粘连到一起，进行映射网格和自由网格混合划分，主管一端全部约束，另一端提供竖向支撑，放大的局部有限元模型如图3所示。考虑到材料的非线一性，求解时使用非线性求解器，同时打开几何大变形控制器。按照材料试验测试值确定材性本构关系，钢图5环形加载装置示意图材采用VonMises屈服准则，材料塑性按双线性等向list／环梁，2为试件，3为油压千斤顶，4为手动千斤顶，强化考虑，将全牛顿一拉普森方法和线性搜索、自动5为传感器，6为油压千斤顶，7N钢拉杆，8N钢墩时间步等加速收敛技术有机结合起来，有

8、利于计算结果的是收敛。向拉力的支管，通过受拉杆～端与环梁内钢板铰相连通过后处理可查看节点的压陷变形情况，获得支接，另一端钢板上预留4个直径20ram的圆孔，通过管的承载力数值解，承载力数值仿真结果如表2所示。高强度螺栓与型钢短梁反力架相连接，2个型钢短梁与承载力