三维钢结构软件实现节点设计新方法

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1、三维钢结构软件实现节点设计新方法　　摘要本文结合三维钢结构软件中节点设计程序的开发实践，提出了一种新的节点程序设计方法，以解决三维钢结构模型的节点设计问题。关键词钢结构软件节点设计中图分类号：TU291文献标识码：A概述钢结构连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一，钢结构的连接节点选用的主要型材与结构形式及其所用材料、加工制造和施工安装等有着密切联系。在连接节点中，通常采用的型材有钢板、角钢、槽钢、圆钢管、方钢管、工字钢、H型钢、T型钢、冷弯薄壁型钢已经焊接箱形钢等。确定连接节点的构造形式及其连接时，要

2、遵循以下原则：在节点处内力简洁明确，安全可靠；确保连接节点有足够的强度和刚度；当有抗震设防时，节点承载力应按照有关规定大于杆件的承载力；节点加工简单，施工安装方便；经济性能好。8随着钢结构产业的发展迅猛，高技术水平的钢结构软件作为钢结构产业规模化、现代化的重要条件之一，逐渐为人们所采用，三维建模的钢结构设计软件更是受到人们的青睐，而节点设计是三维钢结构软件需要着重解决的部分。由于钢结构构件连接节点采用多种形状材料作为连接件，并且连接方式多种多样，尤其是当一个节点连接多个构件的时候（如图1.1），受力情况复杂

3、，使用计算机软件往往不容易描述这种节点，这就使软件实现节点设计尤其是节点详图的自动输出非常困难。图1.1典型复杂节点Fig.1.1TypicalComplicatedJoint本文结合三维钢结构软件中节点设计程序的开发实践，提出了一种新的节点程序设计方法，以解决三维钢结构模型的节点设计问题。钢结构节点设计的分析在软件设计之前，首先对钢结构节点设计的特点进行分析。钢结构根据设计形式不同，一般分为轻型钢结构和普通钢结构，由于使用的钢材种类不同，两种结构所使用的节点形式也存在差别。轻型钢结构以门式刚架结构作为代表

4、，其主要的节点形式（表2.1）包括：表2.1轻钢节点Tab.2.1Jointoflightsteelstructure梁柱连接节点梁梁连接节点中柱节点夹层梁柱连接柱脚节点8普通钢结构的主要节点形式（表2.2）包括：表2.2普通钢结构节点Tab.2.2Jointofgeneralsteelstructure梁柱刚接节点梁柱铰接节点梁梁连接节点支撑节点柱柱连接节点柱脚节点而钢结构节点的组成部分主要包括：焊缝：需要确定焊接焊缝的尺寸及形式等，主要分为对接焊缝、角焊缝等。螺栓：需要确定焊接螺栓的尺寸及形式等，包括普

5、通螺栓、高强螺栓和自攻螺丝。其中高强螺栓常用8.8s和10.9s两个强度等级，根据受力特点分承压型和摩擦型。自攻螺丝用于板材与薄壁型钢间的次要连接，国外在低层墙板式住宅中，也常用于主结构的连接。连接板：多用于实腹式构件的连接。节点的数据结构设计8通过对钢结构节点的分析和归纳，我们认识到所有的节点都可以看作是板、螺栓、焊缝三种元素的组合体，不管节点形式如何千变万化，如果这些基本元素能够自由的组合，就可以形成所有的节点类型。针对这种情况，可以采用一种全新的节点数据结构处理方式：将单个节点拆分成不同部分，所有的节

6、点类型均采用同一种数据结构描述，节点的数据结构包括一个板的列表，每个板上的螺栓形成一个列表，附属于板边的焊缝形成一个列表。单个节点的数据模型如图3.1所示：图3.1节点数据结构Fig.3.1Sketchofjointdatastructure这种数据结构设计方式使节点成为了一个组合对象，而构成节点的基本元素——板、焊缝、螺栓仅仅作为组成节点的材料，使得数据结构能用于所有形式的节点，各个节点之间不同的仅仅为板的数量、尺寸、位置等参数的差别，当用户编辑这些基本元素的参数之后，节点数据就可以重新组合成为另外一个节

7、点，这样才能从根本上解决不同类型节点的程序不能重用的问题。钢结构节点的自动生成据统计，一般的钢结构中所有用到的节点，70％左右是有具有一定规律的常见类型，这些节点与构件类型直接相关，现代化钢结构生产要求节点设计简洁、施工方便，因此越来越多的标准化节点应用于实际生产当中。这种有一定规律的标准化的节点被称为标准节点。标准节点的特点是，根据连接构件的截面、节点所处的位置以及其他可以预知的信息，能够得到唯一节点样式。比如，可以规定当节点为框架梁柱连接，而梁采用H200x100x5.5x8、H248x1248x5x8

8、和H250x100x6x9的H型钢截面时，节点采用相应形式的连接方法。表4.1节点连接表Tab.4.1JointTable对于常用的标准节点，可以制定一系列规则，并编写节点选取程序来根据这些规则为模型自动选取节点样式，这种节点设计方式被称为节点的自动生成。节点的自动生成过程描述如下：首先，需要将模型中的构件进行分类，主要的构件类型包括柱、主梁、次梁、垂直支撑、水平支撑等。建模的过程中，允许用户为每一个构件指定构件