半刚性节点自立式角钢塔结构的力学性能研究

摘要

在传统的设计中，通常将角钢塔的节点简化为铰接进行计算处理。实际上，角钢塔的连接节点属于一种介于铰接和刚接之间的半刚性节点。采用螺栓连接时，杆件之间还将发生一定的相对滑移。目前，国内外对钢框架的半刚性节点进行了大量研究并取得了一些成果，但是对于角钢塔结构中半刚性节点的研究仍相对较少。本文基于节点半刚性，以有限元分析软件ANSYS为工具，研究节点刚度对自立式角钢塔结构力学性能的影响，主要研究内容有：
　　（1）建立了考虑节点半刚性的钢框架模型，验证了本文半刚性节点建模方法的正确性。研究了不同工况下，节点刚度对角钢塔主要杆件内力及塔段位移的影响。结果表明：节点刚度对结构的内力、位移有显著的影响。
　　（2）分别研究了两种不同工况下，节点刚度对角钢塔特征值屈曲荷载系数的影响。研究了局部杆件刚度失效对结构稳定的影响，找出了影响结构稳定的关键杆件；并在考虑节点刚度影响的同时，研究了关键杆件刚度变化和辅材整体刚度变化对结构稳定性的影响。最后，研究了节点刚度对角钢塔承载力的影响。结果表明：节点刚度对结构的稳定性有显著的影响。
　　（3）研究了节点刚度对结构自振频率和结构振型的影响，并对角钢塔进行了三维罕遇地震的弹塑性时程分析，研究了地震作用下节点刚度对结构内力和位移的影响。使用Matlab模拟了脉动风速时程曲线，对角钢塔进行了风振响应时程分析，研究了风振作用下节点刚度对结构内力、位移及顶点加速度的影响。结果表明：节点刚度对结构的动力性能影响显著。