加肋焊接空心球节点受压承载力参数分析

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大跨空间结构的发展与节点的发展密切相关,目前应用于大跨空间结构的最为成熟的节点有焊接空心球节点、螺栓球节点和相贯节点等。在我国焊接空心球节点的应用和研究较为成熟,随着新型结构形式的出现以及更为复杂的结构体系的诞生,旧有的节点形式已不再适用,因此目前关于焊接空心球节点仍存在一些问题有待进一步解决。实际工程中对直径大于300的焊接空心球需要设置加劲肋,以防止其失稳破坏。我国现行规范对于轴压作用下的公式是通过实验回归分析得出的。对于加肋的受压焊接空心球的受压承载力计算是基于原有公式乘以1.4倍的承载力提高系数,各直径的节点均采用单一的承载力提高系数,并没有考虑其它参数的影响。对于工程设计来说未免有的节点设计偏于保守,有的节点偏于不安全。而且关于轴力作用下,加劲肋对焊接空心球承载力的影响的研究较少。本文采用理论分析、有限元分析、试验验证三种途径,系统地研究了加肋焊接空心球在不同参数的情况下加劲肋对球体受压承载力的影响。文中分别以球直径500、450、400、350、300节点为例,建立有限元模型,变换各种参数,如球体壁厚、钢管直径、钢管壁厚等,进行有限元分析,得出各种不同参数情况下的球体承载力,并与规范公式做对比,系统地研究了加劲肋在不同参数情况下对球体受压承载力的影响。最后,通过若干组加肋焊接空心球的足尺模型试验,验证了有限元分析的正确性。通过有限元的分析和试验验证的方法考察了加劲肋对轴力作用下焊接球节点受压承载能力的影响,得出了一些相关结论。加肋焊接空心球破坏模式为钢管的强度破坏,并非球体的压屈破坏。承载力提高系数系数并非一个固定的常量而是一个与多种因素有关的变量,它与钢管的直径和壁厚等因素有关,随着钢管直径的增大和钢管壁厚的增加,承载力提高系数也是增加的,具体取值的大小需要大量实验回归分析得出,此结论可供设计人员或规范修订时参考。
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