圆管空间KT型节点的静力性能研究-论文.pdf

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1、2总第工程设计与研究014年O6月。⋯⋯’～圆管空间KT型节点的静力性能研究周中科(摘要)空间KT型相贯节点是三角形钢管桁架结构体系中一种典型的节点形式。在考虑材料非线性和几何非线性的同时，采用ANSYS有限元程序对空间KT型圆钢管相贯节点进行了有限元分析。与平面节点相比，荷载效应对空间节点极限承栽力的影响不可忽略。因此，有限元参数重点考察了各支管不同轴力比、主管轴向压应力等参数对节点极限承栽力的影响，求得了KT型节点的极限承载力，得出了K支管与T支管在节点处的轴向承栽力相关曲线。最终分析结果揭示了空间KT型节点的破坏类型，并得出了该类节点

2、极限承栽力随上述各个参数变化的规律。(关键词)空间KT型节点；极限承栽力；非线性有限元分析由于钢管相贯节点构造简单、施工方便、时，针对不同的破坏模式分别研究了主管轴受力性能较好以及节省钢材等优点，近年来压应力对节点极限承载力的影响。在空间结构，特别是大跨度结构中得到了广1相贯节点极限承载力的确定泛应用。节点形式更是超出了我国钢结构设计规范GB50017—2003所涉及的形式：如及其有限元模型在实际工程中大量采用的空间X、KT、KX、1．1相贯节点极限承载力KKT型节点等。本文研究相贯节点主管管壁的破坏，不空间KT型相贯节点是三角形钢管桁架考

3、虑支管与主管焊缝对节点极限承载力的影结构体系中一种典型的节点形式。目前对空响。采用极限强度和极限变形两条准则判断间KT型相贯节点的研究较少。喻东风[1]、节点的极限承载力。郑伯兴[2]等分别在2005年、2007年对空间(1)极限强度准则沿支管轴向的荷载KT型圆管相贯节点极限承载力进行了有限达到荷载一位移曲线的荷载极值点时，认为元分析，但对空间KT型相贯节点研究仅限节点已经达到其极限强度。于常规管径(主管直径在200mm以内)，且(2)极限变形准则主管沿支管轴向的未考虑T支管为压力的情况。由于钢管结局部变形达到主管直径的3时，认为节点构存在

4、较大的尺寸效应，本文研究的空间的过度塑性变形使与节点相连的支管出现KT型相贯节点主管截面管径为600mm。“刚体位移”，从而影响结构的整体承载性能。J．沃登尼尔[3认为：“空间节点与平面节点相取按照极限强度准则、极限变形准则确比有两个额外因素影响着节点承载力，即几定的支管轴力的最小值作为节点的极限承载何效应和荷载效应。”本文重点探讨了荷载效力，有限元分析时，可以绘制支管轴力与对应应对KT型节点承载力和破坏模式的影响，的支管方向的主管局部变形曲线，即荷载一得出了K支管与T支管在节点处的承载力变形曲线。对于荷载极值点出现在3直径(考虑拉、压两种

5、情况)相关曲线，并对不同支的主管局部变形之前的情况，节点的极限承管轴力比值对应的破坏模式进行了分类；同载力取荷载极值，即极限强度准则；反之，节28工程设计与研究总第136期点的极限承载力取3直径的变形对应的支有限元模型如图1、图2所示，约束条件管轴力，即极限变形准则。如下：主管一端为固定支座，另一端为仅有沿1．2有限元模型管轴向位移的固定支座；支管均为自由端。有限元模型的主管截面规格为600mm采用比例加载的方式：两个K支管轴力，一×12mm，支管截面规格均为375mm×9为拉，一为压，但大小相等；T支管轴力考虑mm；K支管轴线与主管轴线夹

6、角为45。，K拉、压两种情况。在考察主管压应力影响时，支管与T支管横向夹角为75。。为了消除端主管压力加在释放沿管轴向位移的一端。部加载对节点区域的影响，防止支管发生压(约束和荷载均施加在支管和主管端部的有屈，主管与支管长度取其自身直径的3倍。限元节点上)。＼N＼1(拉力)／／，N1(压力)／N2‘拉力或压力’图1KT节点约束条件与加载条件图2KT节点有限元模型本文有限元分析采用ANSYS中的——Shelll81单元，考虑了几何非线性和材料非显线性的影响。材料采用Q345钢材(，一345^f／08皇N／mm0，E一2．O6×105N／mm0

7、，u=0．3)，106皇其应力应变关系采用理想弹塑性模型。Zfn。42空间KT型相贯节点的荷载l02效应分析NK／NK2．1K支管与T支管在节点处的承载力相图3K支管与T支管在节点处的承载力相关曲线及破坏分类关曲线2．1．1相关曲线及荷载效应的影响从图3可以看出：当T支管受拉时，随为了找出K支管与T支管在节点处承着T支管轴力的增大，K支管在节点处的承载力的相关关系，采用ANSYS有限元程序载力按照近似线性逐渐降低；当NKTT／分析了不同的支管轴力比值，并分T支管受NT’K=。>O．8时，K支管在节点处的承载力拉、受压两种情况，共25组数据。

8、K支管与T支管在节点处的承载力相关曲线如图3所急剧下降。当T支管受压时，随着T支管轴示。横坐标NKTT／NK=。为T支管在节点力的增大，K支管在节点处的承载力逐渐提处的承载力与K