世博轴阳光谷钢结构新型节点试验研究及有限元分析

摘要

在网架和网壳结构中，节点起着连接汇交杆件、传递荷载的作用，节点的合理设计对结构的安全度有着直接的影响。2010年世博会“世博轴”工程阳光谷钢结构采用了一种国内外尚未有工程应用的全新的节点形式。
　　 为了直观了解新型节点在荷载作用下的受力性能、承载力与破坏机理，同时验证各单位通过不同工艺加工的节点能够满足设计的要求，本文选取了采用不同加工工艺的三个阳光谷中的14个典型节点进行足尺试验研究。试验结果表明，所采用的新型节点形式具有足够的安全储备，可以满足“强节点弱杆件”的要求。
　　 本文对此新型节点建立了ANSYS有限元模型，采用服从Von—Mises屈服准则的理想弹塑性材料，同时考虑大变形影响，对承受轴力作用的试验节点进行有限元数值模拟。分析发现考虑大变形的弹塑性有限元分析总体上可以较好地模拟试验节点的受力性能。
　　 为进一步了解新型节点的受力性能和破坏机理，对影响节点承载力的一些重要参数进行了深入分析。研究发现节点板几何尺寸对试件的承载力影响不大；主杆翼缘厚度对试件的破坏形态影响较大；次杆荷载变化对试件承载力有一定的影响。

目录

文摘

英文文摘

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致谢

第1章 绪论

1.1空间结构概述及本文的工程背景

1.2空间结构节点的研究现状

1.3主要研究内容

第2章 世博轴阳光谷钢结构的新型节点形式

2.1节点设计思想

2.2不同节点形式下受力性能分析比较

2.3阳光谷节点构造

2.4本章小结

第3章 世博轴阳光谷钢结构新型节点的试验研究

3.1引言

3.2试验方案

3.2.1加载装置

3.2.2试验节点的选择

3.2.3荷载条件

3.2.4加载方案及测点布置

3.3试验过程及结果

3.3.1试件SV1-900

3.3.2试件SV1-1100

3.3.3试件SV1-1696

3.3.4试件SV1-1720

3.3.5试件SV1-1256

3.3.6试件SV3-151

3.3.7试件SV3-140

3.3.8试件SV3-134

3.3.9试件SV3-1086

3.3.10试件SV4-132

3.3.11试件SV4-135

3.3.12试件SV4-594

3.3.13试件SV4-1032

3.3.14试件SV4-553

3.4试验结果小结

3.5本章小结

第4章 试验节点的有限元数值模拟

4.1引言

4.2有限元计算模型

4.2.1三维几何模型的建立

4.2.2单元的选取及网格的划分

4.2.3荷载的选取

4.3试验节点的有限元分析结果

4.3.1试件SV1-900

4.3.2试件SV1-1100

4.3.3试件SV1-1696

4.3.4试件SV1-1720

4.3.5试件SV1-1256

4.3.6试件SV3-151

4.3.7试件SV3-140

4.3.8试件SV3-134

4.3.9试件SV3-1086

4.3.10试件SV4-132

4.3.11试件SV4-135

4.3.12试件SV4-594

4.3.13试件SV4-1032

4.3.14试件SV4-553

4.4有限元计算结果与试验结果的比较

4.5本章小结

第5章 新型节点承载力的有限元参数分析

5.1引言

5.2有限元计算模型

5.3杆件原长模型承受轴力作用时的分析

5.3.1几何参数

5.3.2有限元参数分析结果

5.4杆长修改模型承受轴力作用时的分析

5.4.1几何参数

5.4.2有限元参数分析结果

5.5杆长修改模型主杆承受轴力和单向弯矩共同作用时的分析

5.5.1几何参数

5.5.2有限元参数分析结果

5.6本章小结

第6章 结论与展望

6.1全文总结

6.2今后的工作展望

参考文献

作者简历及在学期间所取得的科研成果