钢管结构K型铸钢节点研究

圆钢管空间KT型相贯节点极限承载力分析的开题报告
一、选题背景
随着建筑结构的发展和建筑质量的要求不断提高，人们对建筑结构的安全性能和耐久性能的要求也越来越高。

因此，对于建筑结构中的节点承载力问题的研究具有重
要意义。

二、研究内容
本次研究选取圆钢管空间KT型相贯节点为研究对象，采用数值模拟方法对节点
的极限承载力进行分析，考虑材料性能、几何尺寸、内力状态等因素，寻求影响节点
极限承载力的主要因素，为节点设计提供理论支持。

三、研究方法
1.采用有限元软件进行数值模拟，建立节点的三维有限元模型；
2.设置不同的边界条件和荷载情况，进行强度分析，获得节点的极限承载力；
3.通过分别改变材料、几何尺寸、内力状态等因素，进行灵敏度分析，分析因素对节点极限承载力的影响程度；
4.对分析结果进行统计分析和图表展示，总结主要因素对节点承载力的影响规律。

四、研究意义
1.通过数值模拟分析，深入探究KT节点的极限承载力，为节点设计提供参考依据；
2.通过研究分析节点结构的供应能力，强化了节点的信息储备与服装业接近；
3.对国内有限元分析技术有一定贡献。

五、研究进度安排
1.文献查阅与分析；
2.建立节点三维有限元模型；
3.设置不同的边界条件和荷载情况，进行强度分析；
4.灵敏度分析，分析因素对节点极限承载力的影响程度；
5.对分析结果进行统计分析和图表展示；
6.撰写论文，进行修改和完善。

六、预期成果
1.具有一定的理论研究价值，并可应用于实际工程设计中；
2.学术论文一篇，发表在权威的期刊上；
3.准备参加相关学术会议进行交流和展示。

K型圆钢管相贯节点加强分析及研究K型圆钢管相贯节点加强分析及研究摘要：近年来，随着建筑结构的日益复杂化和高楼大厦的普遍兴建，结构节点的研究日趋重要。

本文针对K型圆钢管相贯节点进行了加强分析及研究工作。

首先，介绍了K型圆钢管的基本特点和工程应用背景，然后对相贯节点的构造和工作原理进行了详细分析。

接着，运用物理模型和有限元分析方法进行了力学性能的计算和分析，得出了K型圆钢管相贯节点的受力特点。

最后，提出了相贯节点加强设计的可行方案。

本研究对于K型圆钢管的结构设计和工程应用具有一定的参考价值。

关键词：K型圆钢管，相贯节点，加强分析，有限元分析，受力特点，结构设计第一部分：引言随着城市化进程的不断推进，建筑结构的需求日益增加。

K型圆钢管作为一种新型建筑结构材料，在大型建筑和桥梁工程中得到了广泛应用。

相贯节点作为K型圆钢管中一个关键的连接部分，其结构和强度对整个结构的稳定性和安全性具有重要影响。

因此，深入了解K型圆钢管相贯节点的加强分析是非常必要的。

第二部分：K型圆钢管的基本特点和工程应用背景K型圆钢管具有强度高、刚度好、施工方便等特点，在高楼大厦、大型跨度桥梁等工程中得到了广泛应用。

其由两个或多个焊缝相互衔接而成，焊缝连接处即是相贯节点的构造部分。

第三部分：相贯节点的构造和工作原理相贯节点是将两根或多根K型圆钢管通过焊接相互连接的部分。

其主要作用是承受和传递各种作用力，同时保证结构的整体稳定性。

相贯节点的强度和刚度直接影响整个结构的性能，因此需要进行加强分析和研究。

第四部分：力学性能的计算和分析为了研究相贯节点的受力情况，本研究采用物理模型和有限元分析方法进行了力学性能的计算和分析。

首先，建立了物理模型，考虑了各种受力情况下的应力和位移分布。

然后，采用有限元分析方法进行了模拟计算，得出了相贯节点在不同受力情况下的力学性能。

结果表明，在合理的设计和加强措施下，相贯节点具有较好的受力性能。

第五部分：相贯节点加强设计的可行方案基于对相贯节点受力特点的研究，本研究提出了相贯节点加强设计的可行方案。

浅谈铸钢节点的常用结构形式及特点
大跨度空间管桁架钢结构具有含钢低、造型独特优美、施工周期短等优点，在近几年广泛应用于会展中心、体育场、飞机场等大型标志性建筑之中。

铸钢节点因其特有的性能，逐渐成为大跨度空间管桁架钢结构中的重要节点，在国内外建筑水电桥梁等方面不断推广应用。

长城铸钢公司生产的大型铸钢节点被应用于国内多个大型机场、体育馆等工程中，为郑州新郑机场二期工程、福州奥林匹克体育中心供给大型铸钢节点，铸钢节点一般应用于荷载较大，受力复杂的关键部位，其可靠性直接关系到整个结构的安全，十分重要。

铸钢节点的常用结构形式主要有三种，分别为：
树形铸钢节点，它主要用来取代主管与多跟支管相贯的节点，用对接焊缝取代相贯焊缝，减少了焊接的应力集中。

铰接铸钢节点，它常用于杆件端部连接处如支座处，可简化节点，造型美观。

混合型铸钢节点，它具有上面两种结构方式的共同特点。

铸钢节点与普通管相贯节点，管板节点相比，具有以下特点：
1、可根据实际需要设计结构形式，可塑性强，造型美观。

2、铸钢节点一般为实心，仅在接口处局部挖空，承载力高，抗变形能力强。

3、铸钢节点钢管相贯处直接铸造成型，使钢结构受力更加合理，整体结构
更加稳定，克服了大量集中焊接造成的应力对整体结构带来的不利影响。

铸钢节点有限元分析和实例探讨一、前言铸钢节点作为一种新兴的节点形式，具有结构多样化、外形美观、良好的加工性能以及良好的适应性，已广泛应用于大跨度空间钢结构，大型钢结构建筑、桥梁等工程中。

在国外，特别是在德国、日本等发达国家，铸钢件节点已得到非常广泛的应用，国内近年来在一些大型钢结构建筑、桥梁等工程中逐渐得到推广应用。

如国家体育馆钢屋盖工程、郑州国际会展中心、广州歌剧院钢结构工程、安徽体育中心主体育场、无锡科技交流中心等工程中关键部位均采用铸钢节点。

由于铸钢节点受力和造型相当复杂，因此，分析模型的正确建立以及对分析模型边界条件的真实模拟是节点受力分析的难点和关键点。

需要根据实际情况建立节点的实体三维模型，并根据一定理论依据对模型的边界条件做相应的简化假定，以求在简便计算的同时最大限度的模拟实际中复杂的边界条件，从而完成对铸钢节点的受力分析。

本文结合某主题馆钢结构工程中的铸钢节点设计实例，对大型铸钢节点的设计基本原则及受力进行了初步研究与分析。

通过ANSYS研究铸钢节点在设计荷载作用下应力的发展、变化过程及节点变形，对其承载安全性作出判断，在此基础上得到一些有益的结论。

二、铸钢节点选取1、节点选取本文所研究的节点位于张弦桁架下弦杆、腹杆及拉索的交汇点，下弦杆与五根支管相连。

该节点是由多根钢管以不同的空间角度汇聚于一点，构造形式比较复杂，因此节点受力复杂，加工制作难度极大。

鉴于该节点受力的特殊性和重要性，有必要对其在设计荷载作用下工作状态进行分析。

根据设计方案该节点为铸钢节点，材料为ZG310-570铸钢，质量执行《一般工程用铸造碳钢》（GB11352）标准中的有關规定，详见下表1：2、基本假定由于铸钢节点所用钢材具有良好的线弹性性能，结合《钢结构设计规范》（GB50017—2003）的规定，本文采用以下分析假定[1]：（1）只考虑节点在弹性状态下的单独受力状态；（2）不考虑几何非线性；（3）在节点与拉索连接处，采用传力杆，以传力杆传递拉索拉力.拉索的拉力以面力形式施加于传力杆端面，受力模型见下图1中7号杆.三、铸钢节点有限元分析1、计算模型对于比较复杂的模型在ANSYS中建模非常困难，可以采用Pro/E、SolidWorks、UG、AUTOCAD等CAD制图软件进行实体建模，利用它们和ANSYS 之间的数据接口导入ANSYS中。

方钢管混凝土K型节点滞回性能试验研究摘要：对1个方钢管K型节点试件和主管填充混凝土的6个K型方钢管节点试件进行拟静力试验，以研究支管尺寸、支管间隙等参数对方钢管混凝土K型节点破坏模式和延性的影响，并与K型方钢管节点试件进行对比。

主管填充混凝土的K型方钢管节点的破坏模式包括支管与主管之间的焊缝破坏、支管受拉断裂、支管鼓曲以及主管撕裂；支管间隙较大的试件更容易出现主管撕裂破坏。

主管填充混凝土后，其径向刚度显著提高，支管与主管连接处的应力集中程度也有所改善，节点的屈服荷载和峰值荷载有不同程度的提高，尤其是受压循环的峰值荷载提高幅值达到60%以上。

主管填充混凝土后，K型方钢管节点试件的延性以及耗能系数都有所降低。

关键词：方钢管混凝土节点；低周反复试验；破坏模式；滞回性能直接焊接钢管节点的承载能力因焊接损伤而受到影响[1]，因此，在节点区的主管内部灌注混凝土[2]不仅可提高节点的承载能力，也可以保持管节点简洁、流畅的外观特征，因此，主管内局部填充混凝土成为管节点提高承载力的重要措施。

随着方钢管在建筑工程中的推广和应用，系统研究方钢管内部局部填充混凝土在地震作用下的破坏模式、节点的延性以及节点构造的影响尤为关键。

狄谨建立数值分析模型以研究节点的极限承载力，分析模型采用等差退化壳单元和三维实体单元分别模拟混凝土和钢管、采用刚性体-柔性体的面面接触来模拟钢材与混凝土的接触作用[3]；刘永健[4-6]、马美玲[7]和刘金胜[8]通过试验和数值分析手段，对矩形钢管混凝土节点的塑性发展历程、失效模式、节点的承载能力和节点延性进行了探讨；Huang对管节点的破坏状态进行了试验研究，指出支管破坏和冲剪破坏是钢管混凝土K型节点主要的破坏模式，并对主管内部布置栓钉对节点抗冲剪能力的影响进行了探讨[9]。

目前，对方主管内局部填充混凝土节点的破坏模式和延性等性能的研究并不充分，已有成果多为圆钢管混凝土结构节点[10-12]、环口板以及内隔板加劲节点[13-14]。

K/Y形节点支座一、设计参数：外围采用双槽钢，下部支座采用箱形截面钢，且均为Q235钢；千斤顶荷载取值如荷载作用图所示；圆弧半径取1.5m；支座高度取500mm。

二、初选截面尺寸：双槽钢：高度300mm，宽度250mm，翼缘厚度10mm，腹板厚度13mm，背对背间距50mm。

箱形截面钢：高度300mm，宽度250，翼缘厚度10mm，腹板厚度13mm。

三、分析在建立曲线框架时30 度采用了12个线性分段，45度采用了16个线性分段，60 度采用了15个线性分段。

1、荷载作用形式1：<1>、轴力N30度的K形节点：在5节点处有最大轴力为200943.56N45度的K形节点：在7节点处有最大轴力为148816.81N比较：30度下的最大轴力比45度的大52126.75N 30度下的最大轴力比60度的101652.28N 所以30度的节点5的轴力最大。

<2>、剪力V30度的K形节点：在1节点有最大剪力为34173.36N60度的K形节点：在1节点有最大剪力为7613.24N比较：30度下的最大剪力与45度的大15734.09N 30度下的最大剪力比60度的大26560.12N所以30度的节点1的剪力最大。

<3>、弯矩M45度的K形节点：在1节点处有最大弯矩为4609818N∙mm比较：30度下的最大弯矩与45度的大3933522N∙mm30度下的最大弯矩比60度的大6640029.5N∙mm 所以30度的节点1弯矩最大<4>变形A、30度下的最大变形U1=-0.1532 U2=0 U3=-0.0224 R1=0 R2=0.00007 R3=0B、45度下的最大变形U1=-0.0822 U2=0 U3=-0.0429 R1=0 R2=0.00006 R3=0C、60度下的最大变形U1=-0.0366 U2=0 U3=-0.0599 R1=0 R2=0.00004 R3=0<5>、应力：由分析结果得最大应力S11为35.81 N/mm2。