安装缺陷对螺栓球节点及其杆件受力性能影响研究

摘要

螺栓球节点是大跨空间结构中最为常用的节点形式之一，具有工厂化生产、安装速度快等一系列优点。但是，由于螺栓球节点组成构件较多，且各构件在加工过程中可能存在偏差，使得节点在安装过程中容易出现诸多施工缺陷，如高强螺栓拧入长度不足和安装偏心等。这些缺陷对节点及其连接杆件的力学性能带来了不利影响。因此，对安装缺陷下的螺栓球节点及其连接杆件受力性能进行研究，可以更好的认识和评估该类结构的安全状态，具有重要的工程参考意义。基于此，针对螺栓球节点及其连接杆件在安装缺陷下的受力性能，开展了如下研究工作：
　　1、螺栓拧入不足对螺栓球节点受弯性能影响研究
　　基于ANSYS平台建立了带有螺纹的螺栓球节点精细化有限元模型，通过改变螺纹的啮合个数模拟螺栓的拧入长度变化；利用已有试验数据对模拟方法进行了验证。在此基础上，对M20、M24、M27三种常用节点在不同拧入长度下的受弯性能进行模拟研究，获得了不同状况下的节点弯矩-转角曲线、初始转动刚度和极限弯矩，并得到了各指标与螺栓拧入长度之间的变化规律，给出了不同拧入长度下的节点受弯工作模式及破坏机理。
　　2、螺栓拧入不足对螺栓球节点受拉性能影响研究
　　详细设计并完成了M20、M24、M27三种节点在螺栓拧入长度不足下的受拉性能试验，对试验现象及关键部位的变形情况进行了详细分析，获得了不同拧入长度下的节点荷载-位移曲线和受拉承载力。分析总结出了螺栓球节点的受拉工作模式及破坏机理，给出了节点受拉承载力与拧入长度之间的变化规律；最后采用精细化模型对试验进行模拟分析，并将模拟结果与试验进行对比，验证了模拟方法的准确性。研究可为相似结构的受拉性能分析和安全性能评估提供技术参考。
　　3、安装偏心对螺栓球节点及其杆件受压稳定性能影响研究
　　为了考察安装偏心对节点及其连接杆件受压稳定性能的影响，对安装偏心下的节点杆件受压性能进行了试验研究，精确测量了试验构件的初始弯曲情况，通过工程调研确定了安装偏心的控制范围，完成了M20、M24、M27三种节点在不同程度安装偏心下的受压稳定性能试验，总结出了节点杆件的受压破坏模式，并给出了受压稳定承载力与安装偏心之间的变化规律；最后建立了足尺度的精细化有限元模型，对节点构件的受压性能试验进行模拟分析，通过模拟与试验结果的对比，验证了模拟方法的可靠性。研究可为存在安装偏心缺陷的空间钢结构承载力分析及安全性能评估提供了技术支持。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3本文主要工作

第2章 螺栓拧入不足对螺栓球节点受弯性能影响研究

2.1 有限元模拟方法

2.2 螺栓拧入长度不足下节点受弯性能分析

2.3 模拟结果分析

2.4 本章小结

第3章 螺栓拧入不足对螺栓球节点受拉性能影响研究

3.1 节点单调加载受拉试验设计

3.2 试验现象与结果分析

3.3 节点受拉性能数值模拟方法

3.4 数值模拟分析结果

3.5 试验与模拟结果对比

3.6本章小结

第4章 安装偏心对节点杆件受压稳定性能影响研究

4.1 节点单调加载受压稳定试验设计

4.2 试验现象与结果分析

4.3 节点杆件受压稳定性能数值模拟方法

4.4数值模拟分析结果

4.5 试验与模拟结果对比

4.6 本章小结

结论

本文主要创新点：

本文不足及今后研究的建议：

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文及其他成果

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致谢