KK型钢管节点受力性能与设计方法研究

发布时间：2020-04-25 15:40

【摘要】：钢结构的复杂性决定其节点形式的多样性,规范中的节点设计公式是在一定的假设条件下提出的,即杆件只承受轴力的作用,显然这一假设与实际工程中受力情况并不相符,尤其是大跨度、大尺寸的相贯节点受力情况复杂,其承受轴力和弯矩的共同作用。目前小尺寸的相贯节点只承受轴力情况下进行的研究比较成熟,而对于大尺寸相贯节点复合受力情况下进行的研究比较少,因此对其展开相关研究显得尤为重要。本文在《钢结构设计规范》基础上,利用有限元软件ANSYS,通过改变节点承载力的影响参数,建立不同尺寸的空间KK型圆钢管相贯节点模型。运用单参数分析方法研究了 KK型圆钢管相贯节点分别在承受轴力、弯矩和复合力情况下的受力性能,利用正交试验方法以及多元回归技术对节点在各作用力下所得数据分析处理,所得结论如下:1)在轴力作用下,不同尺寸KK型圆钢管相贯节点的破坏模式;轴向极限承载力随主管直径与壁厚比γ减小而增大(20≤γ≤50),随着支管与主管直径比β增大而增大(0.3≤β≤0.6),当30°≤θ≤50°值时,随着支管与主管间的夹角θ值的增加节点的极限承载力降低,当50°≤θ≤60°时,随着θ值的增加节点的极限承载力增加,随着支管间的横向夹角ψ改变(90°≤ψ≤120°)无明显变化。2)在弯矩作用下,不同尺寸的KK型圆钢管相贯节点破坏模式;抗弯极限承载力随主管直径与壁厚比γ减小而增大(20≤γ≤50),随着支管与主管直径比β增大而增大(0.3≤β≤0.6),随着支管与主管间的夹角θ值的增加节点的极限承载力降低(30°≤θ≤60°),随着支管间的横向夹角ψ改变(90°≤ψ≤120°)无明显变化;分析得到各参数与KK型圆钢管相贯节点抗弯承载力的关系曲线以及关系式;拟合出KK型圆钢管相贯节点抗弯承载力计算公式,公式在满足20≤γ ≤ 50、0.3≤β ≤ 0.6、30°≤θ≤ 60°、90° ≤ ψ ≤ 120°条件下符合精度要求。3)在复合受力情况下,验证了规范中KK型圆钢管相贯节点只承受轴力作用的承载力计算公式,在实际工程中利用此公式进行节点设计结果偏于不安全,同时说明本文考虑节点承受弯矩的必要性;给出KK型圆钢管相贯节点在满足20≤γ ≤ 50、0.3≤β≤ 0.6、30°≤θ≤60°、90°≤ψ≤120°条件下的设计依据,为实际工程节点设计提供借鉴。
【图文】：

相贯节点,圆钢管,平面,支管

1.主管与支管均是圆管的相贯节点2.主管与支管均是方管的相贯节点3.主管是方管但支管是圆管的相贯节点4.主管是圆管但支管是方管的相贯节点在现代建筑物中较为普遍采用的平面相贯节点主要包括：T 型、X 型、Y 型、K，如图 1.1 所示。普遍使用的空间节点形式有：XX 型、TT 型、KK 型、KX 型、等，如图 1.2 所示（a）Y 型圆钢管相贯节点（b）T 型圆钢管相贯节点

钢管相贯节点,空间圆,相贯节点,节点形式

3（a）TT 型圆钢管相贯节点（b）XX 型圆钢管相贯节点图 1.2 空间圆钢管相贯节点上面展示的是工程中较为常见的一些节点形式，，实际工程中也会根据工程需要些节点形式混合使用。
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU392.3

【参考文献】