随着建筑经济的发展,结构越来越趋于大跨、复杂、重载。相贯节点处杆件汇交多,应力集中明显,这使得节点区通常成为结构薄弱部位。本文针对方钢管桁架结构中的K型节点,并基于行业学者们提出的各种加强方式和加强思想,主要着手于减轻结构自重、优化节点破坏模式配合装配式结构设计理念;同时解决大跨度钢管结构关键节点应力集中,杆件承载力过剩,而节点承载力不足的问题,提出了一类方钢管桁架装配式局部填充混凝土K型强化节点形式。本文应用有限元方法分析研究了该类新型节点的破坏模式、承载性能以及局部填充混凝土而带来的节点刚化问题。主要研究工作及成果如下:(1)针对桁架结构中受力典型的K型节点,优化设计,提出4种节点细部构造形式。(2)充分考虑材料本构模型、接触面处理、加载方式以及各非线性求解设置的基础上,建立新型K型节点精细化有限元模型,分析研究了新型K型节点的破坏模式及承载性能。(3)参数分析。分别研究了两支管间隙、内灌混凝土强度、主管径厚比、支主管管径比、支主管长度比等对新型K型节点承载力与破坏模式的影响规律。研究结果表明:4种新型K型节点均能够改变方钢管混凝土节点的传统破坏模式,有效实现塑性破区外移出节点核心区域的设计理念;新型K型节点极限承载力相较标准空钢管节点有明显提高,增幅约为28%~37%;新型K型节点所做加劲板、套管等局部设计可以达到预期设计效果,使节点塑性变形能力得到加强,避免了节点发生脆性破坏的风险。(4)节点刚域模型研究。针对K型桁架节点,首先基于结构力学中相关理论方法,推导了K型节点的刚域理论关系式;接下来结合5组共计54个有限元模型的计算数据,研究建立了新型K型节点的刚域模型。(5)节点刚化对桁架结构的影响。为便于该类新型K型节点应用设计,通过对Warren式整体桁架的模拟分析,给出了K型节点的刚域系数范围与对应简化形式:其中本文新型K型节点在工程中均可按照铰接点进行设计。可供实际工程参考。