焊接外加劲环和外加劲肋加固T形圆钢管节点轴向受力性能研究
发布时间：2021-03-07 09:16
由空心的圆形钢管构成的构件,在抗压、抗拉、抗弯、抗扭及流体动力方面具有优秀的力学性能,虽然单位材料的造价略高于普通槽钢,但可以通过较少的用钢量、较少的外表面防腐油漆等降低相应成本。圆钢管节点作为受压、受拉、压弯和双向受弯构件,其承载力较高的同时,其冷成型管材的平直度和截面尺寸的精确度比热轧开口截面要好。钢管节点的连接适合采用直接焊接,可不通过节点板或其它连接,没有多余的连接构件使得圆钢管建筑外形美观流畅,具有现代感。但目前,圆钢管大部分的研究都集中于非负载下受压承载力的探究,节点轴向受拉的研究仅有小部分学者涉及,而对于负载下的承载力探究目前仍为空白。因此有必要探究加固节点的受拉性能及负载下的节点承载力性能,从而优化杆件截面,充分利用材料,节约成本。本文的研究内容为:（1）非负载下T形圆钢管节点在外加劲环加固下轴向受拉的承载性能,（2）负载下T形圆钢管节点在外加劲肋加固下的试验承载性能。通过对3组6个T形非负载圆钢管节点进行了试验下的探究,详细介绍了试件的尺寸、加载装置、加载制度、试验过程并获得了试验下的数据。以试验数据为对照依据,用ANSYS软件建立了非负载下T形圆钢管受拉的有限元模型...
【文章来源】：北京建筑大学北京市
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-1日本大阪关西机场航站楼[1]
第1章绪论2图1-2北京大兴国际机场[1]Fig.1-2BeijingDaxingInternationalAirport[1]1.1.2国内外研究现状圆钢管相贯节点的研究始于二十世纪中叶，西德和美国率先对圆钢管节点的承载力进行大量的试验研究。六十年代后，日本学者鹫尾健三、黑羽启明[2]、金谷弘[3]进行了系统性的T、X、K形的钢管节点试验，获得大量数据，并初次提出了X形与T形圆钢管节点的静力强度计算公式。鹫尾之后又对K形节点的几个重要参数进行了试验研究，并提出K形节点的承载力计算公式。1976年Gibstein[4]进行了有关T形节点平面内受弯的试验；1987年Sparrow[5]进行了T形节点双向受弯状态下的试验；1982年Wardenier[6]根据以上两个试验结果提出了T形节点的相关计算公式。Kurobance[7]于1984年基于50个T形、60个X形和398个K形节点的试验数据提出了60mm-510mm之间的弦管平面内圆钢管节点的承载力计算公式。1984年Makino[8]基于20个KK空间相贯节点的试验结果分析出了KK空间相贯节点的破坏模式，他指出受压支管之间的距离会不同会产生两种不同的破坏模式。1990年Scolla[9]研究了TT节点的破坏模式。孙刚[10]等完成了对TK节点的有限元分析并提出了KT形空间节点的承载力计算公式。目前对节点抗压承载力的研究较多，对节点抗拉承载力的研究较少。Kurobane等人[7]设计了几个试验来研究未加固的CHS圆钢管T、Y、X和K节点在拉伸和压缩下的受力情况。在此试验的结论基础上，提出了抗拉极限强度计算公式。IIW焊接空心截面节点的静力设计方法(IIW2008)[11]随后采用了这些公式。VanderVegte等人[12]和Choo等人[13]通过试验和数值方法研究了CHS-T形节点的加固受力特性。结果显示在受压下承载力有明显的增强。冯琦和谭家华[14]、隋伟宁等人[15]和H.Nassiraei等人[16]进一步研究了这种领板和双板
贰⒒房诎寤虻姘寮肮嘟?畛涞燃庸谭椒ǎ?衔?阅谕饧泳⒒芳庸?方法，目前提出的计算公式适用范围有限；而环口板和垫板加固方法，还缺乏完善的计算公式；对灌浆填充方法，当支管受压时能够实现支管先于节点破坏。更重要的是，这些规范均未涉及负载下加固节点的承载力计算。近年来，不断有学者对管钢管结构节点加强提出不同的方法，通常情况下根据加强的措施不同分为主管内部加固法与主管外部加固法。（1）加厚弦管管壁此种方法最初出现在海洋平台结构中，节点区的部分主管段采用比其余部分更厚的管壁，可以提高节点承载力（图1-3），一般来说，节点承载力的计算采用现有公式即可。Vegte[23]用有限元方法研究了不同长度管段对X和XX形圆管节点轴向承载力的影响，并基于统计回归，提出了管段长度对节点承载力影响的计算公式。Shao[24]则完成了加厚弦管对T形节点受压承载力的影响研究，提出了计算公式。但该方法的缺点是只能在节点施工时进行，不能用于节点完工后补强。图1-3加厚弦管管壁Fig.1-3Thickenedchordwall（2）内加劲环内加劲肋（环）（图1-4、1-5）焊接在弦管内部，可以沿横向或者纵向布置。当弦管直径较小时，需要在管壁开槽进行焊接。GB50017-2017《钢结构设计标准》[21]指出，对这种加固节点，尚未提出节点承载力计算公式。在满足一定构造规定的前提下，可以实现节点强度高于支管强度的要求。
【参考文献】：
期刊论文
[1]负载下焊接加固钢结构压弯构件的设计方法建议[J]. 王元清,蒋立,戴国欣,张天申,石永久. 工业建筑. 2017(02)
[2]用外加劲肋加固T型圆钢管节点的试验研究[J]. 赵岩,李书文,黄宇星,班力壬,祝磊. 土木工程学报. 2014(09)
[3]T形、Y形带内置环肋圆钢管相贯节点承载力计算方法[J]. 王帆,陈志进,刘丁丁,罗敏,宁晨,蓝小艺. 东南大学学报(自然科学版). 2014(04)
[4]负载下焊接加固过程对钢梁及钢支撑受力性能的影响研究[J]. 牛犇,刘晓珂,陈志华,杨正军,吕黄兵,李浩. 建筑结构学报. 2014(07)
[5]垫板加强圆主管和支管T形相贯节点抗拉性能研究[J]. 隋伟宁,陈以一,王占飞,张信龙. 土木工程学报. 2013(05)
[6]输电线路钢管塔小角度K形节点承载力研究[J]. 李茂华,邢海军,胡晓光,高渊. 建筑结构. 2013(05)
[7]鞍形垫板加强T形相贯节点极限承载力分析[J]. 隋伟宁,陈以一,王占飞. 同济大学学报(自然科学版). 2012(07)
[8]XX形空间相贯节点受力性能有限元分析[J]. 罗立胜,罗永峰,郭小农. 施工技术. 2012(02)
[9]加固钢柱的非线性屈曲性能研究[J]. 龚顺风,程江敏,程鹏. 钢结构. 2011(11)
[10]环口板加强型T型圆钢管节点承载力的试验研究[J]. 蔡艳青,邵永波,岳永生. 工程力学. 2011(09)
硕士论文
[1]外加劲肋加强X和T形圆钢管节点轴向受拉承载性能研究[D]. 丁宇楠.北京建筑大学 2019
[2]钢结构负载下焊接加固压弯构件研究[D]. 蒋立.重庆大学 2015
[3]纵向板加强平面K型圆管间隙节点静力工作性能的试验研究[D]. 潘奕康.哈尔滨工业大学 2013
[4]内加劲环对圆钢管相贯节点性能的影响[D]. 梅倩.上海交通大学 2011
[5]加强K型圆钢管相贯节点的极限承载力试验研究[D]. 尚晓峰.燕山大学 2008
[6]N型圆钢管加强节点的试验研究和有限元分析[D]. 吴亮秦.天津城市建设学院 2008
[7]工业厂房加固方法研究与实际应用[D]. 凌程建.四川大学 2006
本文编号：3068804
【文章来源】：北京建筑大学北京市
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-1日本大阪关西机场航站楼[1]
第1章绪论2图1-2北京大兴国际机场[1]Fig.1-2BeijingDaxingInternationalAirport[1]1.1.2国内外研究现状圆钢管相贯节点的研究始于二十世纪中叶，西德和美国率先对圆钢管节点的承载力进行大量的试验研究。六十年代后，日本学者鹫尾健三、黑羽启明[2]、金谷弘[3]进行了系统性的T、X、K形的钢管节点试验，获得大量数据，并初次提出了X形与T形圆钢管节点的静力强度计算公式。鹫尾之后又对K形节点的几个重要参数进行了试验研究，并提出K形节点的承载力计算公式。1976年Gibstein[4]进行了有关T形节点平面内受弯的试验；1987年Sparrow[5]进行了T形节点双向受弯状态下的试验；1982年Wardenier[6]根据以上两个试验结果提出了T形节点的相关计算公式。Kurobance[7]于1984年基于50个T形、60个X形和398个K形节点的试验数据提出了60mm-510mm之间的弦管平面内圆钢管节点的承载力计算公式。1984年Makino[8]基于20个KK空间相贯节点的试验结果分析出了KK空间相贯节点的破坏模式，他指出受压支管之间的距离会不同会产生两种不同的破坏模式。1990年Scolla[9]研究了TT节点的破坏模式。孙刚[10]等完成了对TK节点的有限元分析并提出了KT形空间节点的承载力计算公式。目前对节点抗压承载力的研究较多，对节点抗拉承载力的研究较少。Kurobane等人[7]设计了几个试验来研究未加固的CHS圆钢管T、Y、X和K节点在拉伸和压缩下的受力情况。在此试验的结论基础上，提出了抗拉极限强度计算公式。IIW焊接空心截面节点的静力设计方法(IIW2008)[11]随后采用了这些公式。VanderVegte等人[12]和Choo等人[13]通过试验和数值方法研究了CHS-T形节点的加固受力特性。结果显示在受压下承载力有明显的增强。冯琦和谭家华[14]、隋伟宁等人[15]和H.Nassiraei等人[16]进一步研究了这种领板和双板
贰⒒房诎寤虻姘寮肮嘟?畛涞燃庸谭椒ǎ?衔?阅谕饧泳⒒芳庸?方法，目前提出的计算公式适用范围有限；而环口板和垫板加固方法，还缺乏完善的计算公式；对灌浆填充方法，当支管受压时能够实现支管先于节点破坏。更重要的是，这些规范均未涉及负载下加固节点的承载力计算。近年来，不断有学者对管钢管结构节点加强提出不同的方法，通常情况下根据加强的措施不同分为主管内部加固法与主管外部加固法。（1）加厚弦管管壁此种方法最初出现在海洋平台结构中，节点区的部分主管段采用比其余部分更厚的管壁，可以提高节点承载力（图1-3），一般来说，节点承载力的计算采用现有公式即可。Vegte[23]用有限元方法研究了不同长度管段对X和XX形圆管节点轴向承载力的影响，并基于统计回归，提出了管段长度对节点承载力影响的计算公式。Shao[24]则完成了加厚弦管对T形节点受压承载力的影响研究，提出了计算公式。但该方法的缺点是只能在节点施工时进行，不能用于节点完工后补强。图1-3加厚弦管管壁Fig.1-3Thickenedchordwall（2）内加劲环内加劲肋（环）（图1-4、1-5）焊接在弦管内部，可以沿横向或者纵向布置。当弦管直径较小时，需要在管壁开槽进行焊接。GB50017-2017《钢结构设计标准》[21]指出，对这种加固节点，尚未提出节点承载力计算公式。在满足一定构造规定的前提下，可以实现节点强度高于支管强度的要求。
【参考文献】：
期刊论文
[1]负载下焊接加固钢结构压弯构件的设计方法建议[J]. 王元清,蒋立,戴国欣,张天申,石永久. 工业建筑. 2017(02)
[2]用外加劲肋加固T型圆钢管节点的试验研究[J]. 赵岩,李书文,黄宇星,班力壬,祝磊. 土木工程学报. 2014(09)
[3]T形、Y形带内置环肋圆钢管相贯节点承载力计算方法[J]. 王帆,陈志进,刘丁丁,罗敏,宁晨,蓝小艺. 东南大学学报(自然科学版). 2014(04)
[4]负载下焊接加固过程对钢梁及钢支撑受力性能的影响研究[J]. 牛犇,刘晓珂,陈志华,杨正军,吕黄兵,李浩. 建筑结构学报. 2014(07)
[5]垫板加强圆主管和支管T形相贯节点抗拉性能研究[J]. 隋伟宁,陈以一,王占飞,张信龙. 土木工程学报. 2013(05)
[6]输电线路钢管塔小角度K形节点承载力研究[J]. 李茂华,邢海军,胡晓光,高渊. 建筑结构. 2013(05)
[7]鞍形垫板加强T形相贯节点极限承载力分析[J]. 隋伟宁,陈以一,王占飞. 同济大学学报(自然科学版). 2012(07)
[8]XX形空间相贯节点受力性能有限元分析[J]. 罗立胜,罗永峰,郭小农. 施工技术. 2012(02)
[9]加固钢柱的非线性屈曲性能研究[J]. 龚顺风,程江敏,程鹏. 钢结构. 2011(11)
[10]环口板加强型T型圆钢管节点承载力的试验研究[J]. 蔡艳青,邵永波,岳永生. 工程力学. 2011(09)
硕士论文
[1]外加劲肋加强X和T形圆钢管节点轴向受拉承载性能研究[D]. 丁宇楠.北京建筑大学 2019
[2]钢结构负载下焊接加固压弯构件研究[D]. 蒋立.重庆大学 2015
[3]纵向板加强平面K型圆管间隙节点静力工作性能的试验研究[D]. 潘奕康.哈尔滨工业大学 2013
[4]内加劲环对圆钢管相贯节点性能的影响[D]. 梅倩.上海交通大学 2011
[5]加强K型圆钢管相贯节点的极限承载力试验研究[D]. 尚晓峰.燕山大学 2008
[6]N型圆钢管加强节点的试验研究和有限元分析[D]. 吴亮秦.天津城市建设学院 2008
[7]工业厂房加固方法研究与实际应用[D]. 凌程建.四川大学 2006
本文编号：3068804
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/3068804.html
