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焊接空心球节点腐蚀后抗压承载性能研究

邱枫  
【摘要】:随着近三十年来国民经济的高速发展,具有良好性能的钢结构越来越多的在建筑领域得到了广泛的应用,近年来一大批改革开放初期建设的大跨空间钢结构建筑逐渐步入了其设计使用年限的后期,其耐久性问题有必要得到足够的重视,而腐蚀是影响钢结构耐久的一个重要因素,因此研究腐蚀后钢结构力学性能具有非常关键的意义,焊接空心球节点作为空间网架结构中广泛应用的一种节点形式,目前对于其腐蚀后受力性能研究很少,为了对空心球节点网架及相似结构的安全性能及使用寿命评估提供参考,本文对腐蚀后焊接空心球节点抗压力学性能进行一定研究,主要包括以下四部分内容:1.钢表面腐蚀后坑蚀形貌分布研究为研究钢表面凹凸不平的蚀坑现象对空心球节点应力分布及承载力退化的影响,本文分别对自然腐蚀、游泳馆潮湿环境下腐蚀以及通电加速腐蚀等三种腐蚀模式下的Q235钢表面坑蚀现象进行充分调研,运用光学数码显微镜以微米为单位对各腐蚀模式下的钢表面蚀坑分布进行几何测量,总结并建立这三种典型环境腐蚀模式下钢表面蚀坑几何尺寸的概率分析模型。2.受腐蚀影响的焊接球节点模型建立基于《JGJ7-2010空间网格结构技术规程》对常用空心球节点进行了尺寸设计,并基于ANSYS有限元平台,建立了可以考虑焊接残余应力和构件初弯曲影响的焊接空心球节点精细化有限元模型,并提出了高效的蚀坑模拟方法,为类似节点腐蚀后力学性能分析提供了方法支持。3.坑蚀现象对节点力学性能影响研究分析中是否应该考虑局部蚀坑的影响是钢结构腐蚀分析的关键问题,为考察钢表面坑蚀分布对空心球节点受压力学性能的影响,以自然环境、游泳馆潮湿环境以及通电加速腐蚀环境下的不同尺寸空心球节点为对象,对其进行了不同蚀坑分布范围、不同蚀坑深度的下的力学性能分析,得到了腐蚀中蚀坑设置对节点承载力的影响规律。4.局部腐蚀球节点承载力退化研究采用所建立的腐蚀节点精细化有限元模型,以腐蚀位置、腐蚀形状以及腐蚀深度为指标,对局部腐蚀后的焊接空心球节点承载力退化进行参数分析,探究各关键腐蚀参数对节点承载力退化的影响规律,在此基础上,给出了可以考虑腐蚀位置、腐蚀形状、腐蚀深度以及坑蚀影响的焊接空心球节点腐蚀后承载力退化率计算公式,为类似结构节点设计提供了技术参考。


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