双层铝合金板式节点力学性能与设计方法

摘要

板式节点是铝合金空间网格结构中应用最为广泛的节点形式,其力学性能会对铝合金空间网格结构的承载性能产生显著影响.目前,针对铝合金板式节点力学性能的研究主要集中在单层板式节点,双层板式节点作为一种新型节点形式,其力学性能及设计方法尚待研究.本文在试验的基础上,分别对单层和双层板式节点的力学性能进行了数值分析和理论分析,并运用ABAQUS软件建立了大量节点模型进行参数化分析,考虑了腹板厚度、腹板高度、节点板厚度、翼缘板厚度、翼缘板宽度及螺栓布置形式对单层和双层板式节点力学性能的影响.基于破坏线理论和螺栓破坏理论,引入材料等效强度破坏系数和双层铝合金板式节点极限承载力增强系数,提出了节点极限承载力的计算方法.研究结果表明:单层和双层板式节点的极限承载力随着节点板厚度的增加,先增大后减小;腹板越厚越高、翼缘板越厚越宽,单层和双层板式节点的极限承载力越高;双层板式节点极限承载力高于单层板式节点,根据计算分析建议双层板式节点极限承载力增强系数取2.3;螺栓布置对节点力学性能影响显著;理论计算结果与数值计算结果吻合程度较好,验证了理论计算方法的准确性,可为实际工程应用提供依据.