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KX型相贯节点的研究

黄运财  
【摘要】: 钢管相贯节点是钢管结构中最主要的节点形式之一,它构造简单,造型美观,不需要连接件,具有用料省、受力性能好、节点承载力高等优点。随着钢材焊接技术以及相贯线切割技术的发展,相贯节点已经越来越多地在各种建筑中被采用。在空间形式节点中,KX型节点是常见的一种基本形式,一般出现在主次桁架相交或连接面外支撑的节点部位,但在目前的规范中,还没有这种节点形式的承载力计算公式,所以研究其各种受力性能用以指导工程实践具有重要意义。 节点承载力是钢管结构设计中的一个重要问题,由于节点区域几何和材料特性比较复杂,应力集中较为严重。荷载较小时,节点区域的某些位置就已屈服进入塑性,导致应力重新分布。另外,相贯节点形式变化多样,受力状况比较复杂,影响其受力性能的因素比较多,承载性能更加难以把握。因此本文在学习总结了国内外学者在该领域的研究方法与成果后,针对实际工程中KX型节点承受轴向力和弯矩作用的情况,并考虑各种焊接缺陷,应用非线性有限元分析方法,采用壳单元和固体单元模拟KX型圆管相贯节点,对KX型圆管相贯节点的极限承载力进行了深入的研究。 首先在轴力作用下,考虑空间杆件的相互影响,分析了无缺陷KX型相贯节点的破坏模式及应力分布、塑性区的扩展过程以及节点变形等重要力学性能,计算了它们的极限承载力;接着假设各种焊接缺陷存在的情况下,通过采用加入不同形状的空心体来模拟这些缺陷对节点极限承载力的影响程度,得出节点是允许一定大小的焊接缺陷存在的;最后研究了节点在受平面内和平面外弯矩作用下,考虑X型支管和几个无量钢化参数的影响,得到了节点的破坏模式、弹塑性发展过程和弯矩极限承载力,在此情况下,同样假设焊接缺陷存在时对节点弯矩极限承载力的影响程度。


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