铸钢节点设计方法摘要 - 结构理论

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1、铸钢节点设计方法摘要-结构理论铸钢节点设计方法摘要1、铸件壁厚不宜大于150mm，当壁厚很大时应考虑厚度效应引起的屈服强度、伸长率、冲击功等的降低。2、承受静力荷载或间接动力荷载时，多管可焊铸钢节点可选用G20Mn5N铸钢材料。3、G20Mn5N材料的抗拉抗压和抗弯强度设计值235MPa，抗剪强度设计值135MPa，端面承压（刨面顶紧）设计值310MPa。4、铸钢件的物理性能指标（和普通钢材相同）：弹性模量E=2.06e5N/mm2；剪切模量G=79e3N/mm2；线膨胀系数a=12e-6/℃；质量密度ρ=7850kg/m3。5、

2、铸钢节点承载力应按承载力极限状态计算。承载能力极限状态包括铸钢节点的强度破坏、局部稳定破坏和因过度变形而不适于继续承载。6、圆管汇交的铸钢相贯节点的承载力，当铸钢材料伸长率和强屈比满足于铸钢强度等级对应的Q235和Q345钢材的性能指标时，可按国家标准《钢结构设计规范》GB50017中第10.3.3条的规定验算。7、铸钢节点试验的破坏承载力不小于荷载设计值的2倍，弹塑性有限元分析所得的极限承载力不小于荷载设计值的3倍。8、铸钢节点的有限元分析宜采用实体单元。在铸钢节点与构件连接处、铸钢节点内外表面拐角处等易于产生应力集中的部位，实

3、体单元的最大变长不应大于该处最薄厚壁，其余部位的单元尺寸可适当增大，但单元尺寸变化宜平缓。（个人建议沿圆管壁厚方向，至少剖分3个以上单元）9、铸钢节点的有限元分析中，径厚比不小于10的部位可采用板壳单元。（个人建议采用壳单元，采用板单元时，需仔细分析时适用性）10、铸钢节点承受多种荷载工况组合又不能准确判断其设计控制工况时，可分别按每一种荷载工况组合进行计算。11、进行弹塑性有限元分析时，铸钢节点材料的应力-应变曲线宜采用具有一定强化刚度的二折线模型。复杂应力状态的强度准则应采用vonMises屈服条件。12、铸钢节点的极限承载力

4、可按弹塑性有限元分析得出的荷载-位移全过程曲线确定。13、用弹塑性有限元分析结果确定铸钢节点的承载力设计值时，承载力设计值不应大于极限承载力的1/3.14、铸钢节点试验必须辅以有限元分析和对比。15、铸钢节点与钢结构的连接方式可采用焊缝连接、螺纹连接和销轴连接。16、铸钢节点的合理铸造壁厚铸钢节点最大轮廓尺寸(mm)铸钢节点次大轮廓尺寸(mm)≤350351～700701～15001501～3500≤150015～2020～2525～30——1501～350020～2525～3030～3535～403501～550025～3030

5、～3535～4040～455501～700035～4040～4545～5017、铸钢节点的最小铸造壁厚（mm）铸钢节点最大轮廓尺寸200～400400～800800～12501250～20002000～3200壁厚9101216202518、铸钢节点设计应避免壁厚急剧变化，铸钢节点的壁厚斜率宜小于1/5.19、铸钢节点的内/外圆角半径设计(t1+t2表示相邻两壁的壁厚)。(t1+t2)/2(mm)内圆角半径R(mm)铸钢节点内夹角a51°～75°76°～105°106°～135°136°～165°>165°≤8446816209～

6、1244610162513～1646812203017～20681016254021～276101220305028～358121625406036～4510162030508046～60122025356010061～80162530408012081～11020253550100160111～15020304060100160151～20025405080120200201～250305060100160250251～300406080120200300>3005080100160250400(t1+t2)/2(mm)外圆角半

7、径R(mm)外圆角度a51°～75°76°～105°106°～135°136°～165°>165°≤2522245825～602446101660～16044681625160～250468122030250～4006810162540400～6006812203050600～1000812162540601000～16001016203050801600～15001220254060100>2500162530508012020、铸钢节点焊接面间距L计算。（备注：通过满足焊接面间距，可以计算出每个支管的长度）焊接面间距L(mm)

8、bb≥200mm两个焊接面均为方管250250+(b-200)x350/800两个焊接面一方一圆200200+(b-200)x250/800两个焊接面均为圆管150150+(b-200)x200/800