曲弦杆的空间KK和平面K型圆管节点的静力性能研究

摘要

本文基于上海旗忠网球中心钢结构屋盖工程建设的需要，对空间KK型圆管节点和平面K型圆管节点在其弦管曲率变化条件下的静力性能进行了深入细致的研究，包括四个大比例尺节点模型的静力试验和有限元分析，以及弦管弯曲方向和曲率变化条件下的44个节点模型的有限元分析。通过对曲弦管和直弦管的圆管节点性能的详细比较，包括节点处应力应变的分布，塑性区的发展，节点变形模式以及承载能力的比较等。很好的了解了这两种节点的受力性能。　　研究表明本文所讨论的曲弦管KK型圆管节点和平面K型圆管节点与直弦管的相同形式的节点在力学性能及承载能力等方面并无明显的差异。曲弦管节点可将它们作为直弦管节点来进行承载力计算。本文的研究成果具有良好的价值，为上海旗忠网球中心曲弦管式KK型和K型圆管节点的设计提供了有益的依据，并且有助于促进圆管节点在我国钢结构工程中的应用和发展。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1本文研究背景

1.2钢管结构发展概况

1.3相贯节点研究概述

1.3.1相贯节点的破坏准则及其破坏模式

1.3.2相贯节点的研究方法

1.3.3相贯节点的研究发展与现状

1.4本文研究的内容

1.5本文研究的意义和方法

第二章曲、直弦管的KK和K型圆管节点静力试验

2.1试验目的

2.2试验内容

2.3试验加载方案及测点布置

2.3.1试件图及杆件规格

2.3.2加载方案

2.3.3测点布置

2.4试验加载测试系统

第三章空间KK型圆管节点试验结果与分析

3.1材性试验

3.2节点破坏特点

3.2.1 W1节点破坏现象

3.2.2 W2节点破坏现象

3.3.3破坏模式

3.4节点试验的内力分析

3.4.1理论计算模型

3.4.2节点各杆件轴力理论值和试验值的比较

3.5节点性能

3.5.1竖向荷载p-杆件跨中应变曲线

3.5.2竖向荷载P-试件端部位移曲线

3.5.3节点应力分布比较

3.6试验节点最终支管轴力比较

第四章空间KK型圆管节点有限元分析

4.1计算模型

4.1.1计算模型的选取

4.1.2边界条件及加载方式

4.1.3材料性能

4.1.4单元的性质和网格划分

4.2计算结果分析

4.2.1 W1节点和W2节点破坏过程和塑性区扩展情况

4.2.2极限承载力比较

4.3弦管下曲时不同曲率条件下的有限元分析

4.3.1力学性能比较

4.3.2承载能力比较

4.4弦管上曲时不同曲率条件下的有限元分析

4.4.1力学性能比较

4.4.2承载能力比较

第五章平面K型圆管节点试验结果与分析

5.1材性试验

5.2节点破坏特点

5.2.1 W4节点破坏现象

5.1.2 W5节点破坏现象

5.1.3破坏模式

5.2节点试验的内力分析

5.2.1理论计算模型

5.2.2节点各杆件轴力理论值和试验值的比较

5.3节点性能

5.3.1竖向荷载P-杆件跨中应变曲线

5.3.2竖向荷载P-式件端部位移曲线

5.3.3节点应力分布比较

5.4试验节点最终支管轴力比较

第六章平面K型圆管节点有限元分析

6.1计算模型

6.2计算结果分析

6.2.1 W4节点和W5节点破坏过程和塑性区扩展情况

6.2.2极限承载力比较

6.3弦管下曲时不同曲率条件下的有限元分析

6.3.1力学性能比较

6.3.2承载能力比较

6.4弦管上曲时不同曲率条件下的有限元分析

6.4.1力学性能比较

6.4.2承载能力比较

第七章曲弦管KK型和K型圆管节点设计建议

7.1节点承载力规范计算值与试验值比较

7.2节点承载力规范计算值与有限元计算值比较

7.3小结

第八章结语

8.1结论

8.2有待进一步解决的问题和展望

附录A：MISES应变的含义及计算公式

参考文献

致谢

个人简历在学期间发表的学术论文与研究成果