纵向板加强平面K型圆管间隙节点静力工作性能的试验研究

摘要

平面K型间隙圆管节点作为典型的相贯节点形式之一,被广泛应用于各类工业和民用建筑之中。小到输电塔、人行天桥,大到机场航站楼、体育馆都不难发现此类节点的身影。然而,无加强节点承载力不足的问题也时常在工程中出现,这给工程设计人员带来不少难题。纵向板加强是一种有效的节点加强手段,但是关于纵向板加强平面K型圆管间隙节点的研究比较缺乏,特别是试验研究方面,在国内外文献中比较少见,国内规范对此也无相关规定。因此,对于平面K型圆管间隙节点采用纵向板加强后的极限承载力以及相应的破坏模式进行深入的研究是亟待解决的问题。
　　本文以试验研究为基础,辅以数值模拟手段对纵向矩形板穿过支管加强的平面K型圆管间隙节点的承载力和破坏模式进行了研究。并与一块纵向梯形板、三块纵向梯形板直接与支管相焊接加强的节点做了对比。具体工作包括以下内容:
　　(1)本文对十个平面K型圆管节点(其中包括未加强节点,纵向矩形板穿过支管加强节点,一块纵向梯形板、三块梯形板直接与支管焊接加强节点)进行了静力试验,并对试验数据和试验现象进行了深入分析,对比了不同加强方式节点极限状态下承载力和破坏模式。
　　(2)以试验为基础,采用二十节点实体单元Solid95建立有限元模型。考虑了其边界条件,几何、材料非线性等因素,忽略了焊缝和残余应力的影响,采用精细的网格划分,较为准确的模拟出了节点极限状态下的承载力和破坏模式。充分验证了有限元模型的精确性和有效性。
　　(3)对一块纵向梯形板直接与支管焊接加劲和纵向矩形板穿过支管加劲节点分别进行了参数分析。主要考察了加劲板高度与弦管直径比η=h/d、加劲板厚度与支管厚度比τ1=ts/t1、加劲板长度L1、支管间隙g、支弦管夹角θ、支弦管直径比β、支弦管壁厚比τ等几何参数对节点承载力和节点破坏模式的影响。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景

1.2 相贯焊接节点

1.3 相关课题的研究现状

第2章 纵向板加强平面K型圆管间隙节点的试验研究

2.1引言

2.2试件设计及制作

2.3 材性试件设计

2.4 试验方案

2.5试验现象及破坏模式

2.5本章小结

1.4主要研究内容

第3章 试验结果分析

3.1引言

3.2节点极限承载力的界定准则

3.3节点荷载位移曲线

3.4节点静力极限承载力分析

3.5本章小结

第4章 纵向板加强平面K型圆管间隙节点静力性能的数值模拟

4.1引言

4.2有限元模型的相关问题研究

4.3平面K型圆管间隙插板加强节点静力性能的有限元模拟

4.4 本章小结

第5章 纵向板加强平面K型圆管间隙节点参数分析

5.1 引言

5.2 分析方法及参数的确定

5.3 一块纵向板焊于两支管中间加劲节点参数分析

5.4 纵向矩形板穿过支管加劲节点参数分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

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