搭接N型方圆钢管相贯节点极限承载力分析及足尺试验研究

摘要

本文研究的主要内容为搭接N 型方圆钢管相贯节点极限承载力非线性有限元分析和足尺试验研究两部分。搭接N 型方圆钢管相贯节点是管结构中一种最基本的节点形式，在实际工程中也经常遇到。本文采用通用有限元程序ANSYS 对81 个搭接节点进行了非线性有限元分析研究。分析时考虑了三个无量纲参数，即支管直径与主管宽度之比β ；主管宽度与壁厚之比γ ；支管壁厚与主管壁厚之比τ 对该类节点破坏模式和极限承载力的影响。同时，将有限元计算结果与规范公式和CIDECT 公式计算结果进行了对比。 试验研究是研究管节点极限承载力性能最重要的方法。在实际工程中，钢管相贯节点的尺寸一般比较大，而小尺寸的试件很难准确模拟实际情况，所以足尺试验研究则更具研究意义。本文对2 个搭接N 型方圆钢管相贯节点，进行了静力单调加载的足尺试验，得到了其破坏模式和极限承载力。并将试验结果与有限元分析结果、我国规范公式和CIDECT 公式计算结果进行了比较，分析了偏差产生的原因。同时，分析了主管轴向荷载对节点极限承载力的影响。本文的试验研究为国际节点数据库增添了足尺节点试验数据。 本文根据有限元分析的结果，对规范关于搭接N 型方圆钢管相贯节点极限承载力的计算公式进行了局部修改，为我国钢结构规范有关方圆钢管相贯节点极限承载力设计计算公式的进一步完善提供了有意义的参考，同时对实际工程也有一定的参考价值。