新疆国际会展中心屋面张弦桁架铸钢节点承载性能试验

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1、新疆国际会展中心屋面张弦桁架铸钢节点承载性能试验雛袁鵬舰ma王新武汉大学土木建筑工程学院中信建筑设计研宄总院有限公司为研宄新疆W际会展中心屋面张弦桁架支座铸钢节点的承载性能，对该铸钢节点的1/2缩尺试件进行了加载试验.试验结果表明，在最不利设计工况组合下，节点满足设计的承载能力要求.对节点试件进行弹塑性有限元分析，结果表明有限元分析结果与试验结果吻合良好，验证丫有限元数值模型的可靠性.对铸钢节点的承载性能指标和安全储备进行了综合评估，为张弦桁架铸钢节点工程设计提供试验数据和参考.关键词：铸钢节点;张弦桁架;试验研究;承载性能;

2、有限元分析;为应力相似常数.若缩尺试件的应力分布与足尺节点相同，则S、=l，本试验缩尺比例取1/2，则荷载相似常数为SP=SI2=O.25.规程CECS235:2008[11]第4.2.5条文规定:对于非足尺铸钢节点试件，考虑到尺吵效应，将破坏承载力提高15%，即砬不小于设计荷载值的2.3倍.铸钢节点1/2缩尺试件试验荷载取值如表2所示.表2铸钢节点1/2缩尺试件试骑说载取值Table2Testingloadofcaststeeljointwithl/2scale1.1.3铸钢材料力学性能在浇注铸钢节点过程中预留同批次的铸钢试

3、块，机械加工成4组标准圆棒材性试样.根据GB/T228.1-2010XM对铸钢节点材性试样进行单轴拉伸试验，由应力-应变关系整理得到每根材性试样的试验结果，取数字平均值列于表3中.其屮E。为弹性模量，oy为屈服强度，为抗拉强度，A为试样断后伸长率.下载表3材性试验结果Table3Materialpropertiesofsteeltubes原表1.2试验1.2.1试验装置与加载方案考虑到铸钢节点试件轴力较大，剪力和弯矩相对较小，轴力起控制作用，除了下弦杆端施加偏心轴力之外，其余杆件所受弯矩忽略不计.在尽可能模拟节点处于实际受力状

4、态的前提下，结合现有的试验条件，分别对支撑广4施加轴向压力;根据下弦杆所受弯矩和轴力，对下弦杆施加偏心距为7.3mm的偏心轴向压力;支座端采用滑动铰支，拉索锚固端放罝于球铰支座上，图3为试验加载边界条件示意图.节点试件下弦杆采用10OOOkN液压千斤顶施加轴向压力;支撑1、2采用2000kN液压千斤顶施加压力；支撑3、4采用600RN拉压千斤顶施加压力；支座处采用万向铰支座固定，固定时保证拉索平而与螺栓连接反力架的斜而贴紧;拉索锚固端直接固定在反力架上.节点加载装罝示意图如图3所示.节点加载试验在武汉大学土木建筑工程结构试验大

5、厅进行.试验用5个千斤顶施加荷载，通过加载系统协同控制实现等比例同步加、卸载，加载过程按荷载分级加载，分33级加载到3.3倍的设计荷载，卸载过程分为5级卸载到0.图4为试验加载系统的现场照片.1.2.2量测内容与测点布.铸钢节点试件上井布置29个应变花，分别布置在4个支撑、拉索锚固端、支座倒角处、下弦杆与球面相贯处、拉索孔附近、球内部.此外，在下弦杆上部和两侧布置了12个单向应变片，量测下弦杆弯矩值.应变测点布置如图5所示.图3力口载系统及加载边界条件示意图Fig.3Schematicdiagramoftestsetupand

6、testboundarycondition小载原图图4试验加载系统Fig.4Testsetup图5应变测点布置Fig.5Arrangementofstraingages不载原图共布置8个数字位移计量测节点加载时可能发生的偏心、滑移、扭转等变形.在下弦杆端、支座、拉索端分别布罝水平和竖向的位移计，测量加载中节点各部位的绝对位移;在节点一侧布罝位移计，测量下弦杆端与拉索端的相对位移;在反力架柱连接辅助件处布置水平位移计，监测反力架的变形程度.位移测点布置示意图如图6所示.閔6位移测点布置Fig.6Arrangementofdisp

7、lacementgages1.2.3试验结果分析铸钢节点试件在整个加、卸载过程中未发现任何明显破坏形态，卸载后没有明显的残余变形.位移测点数据均较小，故不列出.每个应变花测点获得3个方向线应变值，计算得到最大、最小主应变，取主应变中绝对最大值为横轴，以设计荷载工况的倍数为纵轴，绘制如阁7所示的设计荷载倍数-应变曲线.图7(a)给出了位于下弦杆中部拉索孔处的设计荷载倍数-应变曲线，其中应变与设计荷载倍数均成线性关系.加载过程中，测点应力始终处于弹性阶段内.下弦杆腹部开有拉索孔，局部截面削弱，在下弦杆拉索孔侧应力较大处另取6个测点

8、，设计荷载倍数-应变曲线如阁7(b)所示，表明在加载过程中均处于弹性阶段.为观察中心球在加载过程的应变变化，在中心球上布置了3个应变花，测得设计荷载倍数-应变关系如图7(c)所示，表明该区域在加载过程中未进入塑性.下弦杆与屮心球连接处倒角布置4个应变花，设计荷载倍数-应变曲线