一种矩形钢管焊接节点不同加劲构造受力分析

不同荷载作用下T型方钢管节点静力性能王文龙摘要：采用有限元软件ABAQUS对T型方钢管相贯节点进行了建模及非线性有限元计算。

分别对构件施加轴向压力和弯矩-轴力联合作用，将试件的破坏模式与前人试验进行了比较。

研究结果表明：试件在轴向压力作用下，发生主管相贯面凹陷和侧壁鼓凸的现象；在弯矩、轴力联合作用下,破坏模式为主管相贯处受压侧凹陷，主管侧壁发生鼓凸，受压侧鼓曲明显。

破坏发生在主管相贯部位,支管无明显破坏现象，有限元模拟与前人试验吻合度较高。

关键词：T型方钢管相贯节点；有限元分析；破坏模式1引言直接焊接的方钢管结构造型美观，加工制作方便，受力性能优越，在大跨结构中的应用越来越广泛[1]。

然而，由于钢管壁厚较薄，管壁的面外刚度明显低于面内刚度，管节点的轴向承载性能和管焊接节点静力性能的研究成果较多[2]，早期研究多基于试验[3-4]实测进行，随着试验数据的积累提出了相关设计理论[5-6]，近年关于节点有限元分析[7]的研究成果则逐渐增多。

尽管研究方法多样，试验研究仍然是深入了解该类型节点受力性能及破坏形受支管尺寸影响明显。

在节点试验研究中，支管加载方式和主管约束条件的模拟非常重要。

支管加载方面，文献[3-4]对比了直接加载和加载板加载，发现加载板会引起主管附加弯矩增大。

主管约束条件方面，文献[5]为了消除主管附加内力的影响，将主管下翼缘设为连续简支约束；与上述约束类似，文献[6]在试验中将主管下翼缘中部固定。

为了进一步了解方钢管Ｔ型节点在主管两端固定约束，支管加载板轴向加载时的受力性能及破坏形态，文献[7]指出τ=t1/t对节点刚度影响很小，故本文对1个方钢管节点进行静力加载模拟试验研究。

2有限元模型2.1几何尺寸相应的尺寸见表1，其中两侧及上部的端板采用边长为200mm，厚度为15mm的Q235钢板。

有限元分析采用ABAQUS软件中的二十节点六面体二次减缩积分单元(C3D20R)进行建模和计算。

2.3边界条件及加载方式在正式试验前先对试件施加5%极限荷载进行预载，检查伺服机，应变计，位移计，数据采集仪以及电脑的工作情况。

埋入式加劲型柱脚构造与设计黄沿才【摘要】为减少钢结构建筑中埋入式柱脚节点的钢柱埋置深度,提出一种埋入式加劲型柱脚节点的设计方法.通过分析该节点的构造特点与施工工艺,进行初步设计.实例研究表明:该方法能扩大钢柱埋入部分的有效承压宽度,利于节点所受弯矩与剪力的传递,有效解决现有钢柱埋置深度过大问题,节约建筑成本.【期刊名称】《黎明职业大学学报》【年(卷),期】2018(000)003【总页数】7页(P84-90)【关键词】钢结构;埋入式柱脚节点;竖直加劲肋;埋置深度【作者】黄沿才【作者单位】黎明职业大学土木建筑工程学院【正文语种】中文【中图分类】TU391上世纪九十年代至今，国内外已有诸多学者对埋入式柱脚节点展开研究，主要针对传统埋入式柱脚节点的传力机理[1]、设计方法[2]、埋置深度[3]、底板[3]、栓钉[4-5]、水平加劲肋、钢与混凝土的粘结性能[6]等方面。

除此之外，也有部分学者提出新的节点形式、构造[7-8]。

除了理论与试验研究外，埋入式柱脚更是应用于各种工程实际[9-13]。

由此可见，埋入式柱脚节点的应用日益广泛、成熟，是钢结构建筑中的重要组成部分。

虽然国内外学者对埋入式柱脚节点开展了一系列研究，但根据国内现行规范的规定，钢柱埋深至少应达3倍截面高度。

根据工程反馈，除去有设置地下室的建筑结构，现有采用埋入式柱脚的建筑结构，均面临钢柱脚的埋置深度过大导致基础、基础梁、承台等过大、过深等问题。

基于此，本文提出一种可减少埋置深度的埋入式加劲型柱脚节点并进行节点设计，为其工程应用提供一些参考。

1 埋入式加劲型柱脚节点的构造与施工1.1 构造特点针对优化钢结构建筑设计方法中存在的不足、提高钢结构建筑的施工效率、降低施工成本等问题并基于节点设计的基本原则，提出的埋入式加劲型柱脚节点构造如图1所示[14]。

由图1可知，柱脚节点所受轴向压力主要由柱脚底板传递给底板下部的混凝土；弯矩、剪力通过钢柱腹板、水平及竖直加劲肋传递给受压侧混凝土；栓钉主要是加强柱脚整体性的作用。

矩形钢管结构设计浅谈摘要：矩形钢管结构由于具有造型丰富、受力明确、用钢量省、施工方便等特点而被广泛地应用在建筑设施中。

然而我国截至目前尚未形成独立的矩形钢管结构的设计规范和章程，一般在设计中都是以国内相关设计规范及设计经验参考进行的。

本文从矩形钢管结构的概念入手，着重阐述了其有关设计方面的一些要点。

关键词：矩形钢管；结构设计；承载力钢管结构以其承载能力强、延性和抗震性能高优势被广泛的应用在现代化各类工程项目中，尤其是在土木工程领域，这一结构应用更为广泛、地位尤为突出。

然而就我国目前的钢管结构应用而言，其应用范围很广，特别是在一些高层、大跨度以及复杂结构中更为常见，作用也更加的明显。

但是就矩形钢管结构体系这一概念而言，其尚未形成一个系统的设计流程。

因此，在今后的工作中我们有必要就其设计环节深入分析，提出可靠的设计理论。

1 矩形钢管结构概述近年来，随着科学技术的进步，国内建材市场也呈现出水涨船高之势，各种新材料、新设备不断的涌现了出来，为建筑事业的发展打下了坚实可靠的市场基础，也为节能、环保建筑理念的落实提供了科学的指导思想。

钢管结构作为现代化工程项目中研究最多的结构体系之一，其伴随人们生活水平的提升也呈现出各种不同的发展力度和要求。

矩形钢管结构便是基于这种时代背景下产生的一种结构形式，它的应用有效的解决了建筑结构呆板与缺乏变通问题。

1.1 矩形钢管矩形钢管也统称为矩形管，是一种中间空、呈长条形或方形的一种钢管材料，它也被广泛的称之为扁管、方扁管等。

在当今社会发展中，它被大量地用于建筑工程领域，当作主要的结构施工材料采用，同时也用于输送流体的管道，更有甚者被广泛的应用在机械生产制造领域。

在目前的建筑工程领域，钢管材料主要可以分为热加工管和冷成型管两部分。

1.2 钢管结构所谓的钢管结构主要指的是由圆管、矩形管、方管制作加工而形成的一种结构，这类结构在目前的建筑工程项目中可以当作独立的梁、柱构件，也可以结合其他的辅材等共同组成空间结构受力体系，如钢管桁架结构、网架结构。

圆管—方管焊接节点疲劳性能和设计方法的研究摘要摘要钢管结构早期的大批量应用是在海洋结构领域,因其出色的外观和结构性能其应用领域已经从海洋结构扩展到了建筑、桥梁、机械等各个结构领域。

支管、主管均为圆管的相贯节点和支管、主管均为方管的相贯节点是应用最多的两类节点。

而支管为圆管、主管为方管的圆管.方管相贯节点,由于其加工较纯圆管节点简单,应力集中程度较纯方管节点低,且外形美观,因此也在建筑、桥梁、交通、机械等领域有广泛的应用。

本文针对圆管.方管节点的疲劳性能及其计算方法展开深入研究。

这一研究内容是国家自然科学基金课题的一部分。

本文首先简单介绍了相贯钢管节点和金属疲劳的基本概念,由此引出钢管相贯节点常用的两种疲劳性能评估方法:基于名义应力的分类法和热点应力法,并比较了这两种方法各自的优缺点。

由于热点应力法精度高,且对不同类型的节点可以采用相同的缺陷,因此热点应力法已成为相贯管节点疲劳计算的趋势。

因此本文也采用这一方法研究圆管.方管节点的疲劳性能。

热点应力计算方法和基于热点应力的曲线是热点应力法的两大主要内容。

为研究圆管.方管节点热点应力的分布和影响参数,本文从最基本的型节点入手,对个不同几何无量纲参数的型圆管.方管节点进行了热点应力试验研究。

试验测试了节点在承受支管轴向拉力、支管轴向压力和支管平面内弯矩三种荷载下的热点应力和热点应变集中系数。

并利用试验数据深入探讨了几何无量纲参数对热点应力的影响、热点应力外推方法和热点应力最大值可能出现的位置等问题。

为进一步研究圆管.方管节点的热点应力,本文利用有限元方法计算了大量不同无量纲参数节点的热点应力。

基于有限元计算的结果以及实际节点焊缝构造和尺寸,本文认为焊脚尺寸也是影响节点热点应力的重要因素,在工程应用中应考虑不同焊脚尺寸对节点疲劳性能的影响。

本文还对几何无量纲参数和焊脚尺寸对热点应力的影响进行了细致的参数分析,在此基础上构造了计算公式的形式,并最终回归得到了的计算公式。

矩形钢管混凝土柱—钢梁节点受力性能分析钢管混凝土结构因其优异的性能被广泛的应用在工程实际中,而节点作为结构中一个关键部位,对结构的安全和稳定发挥着重要的作用。

本文基于ABAQUS 有限元模拟的方式,对矩形钢管混凝土内隔板节点(普通节点和翼缘削弱型节点)的力学性能进行了研究,并提出节点域的抗剪承载力计算表达式。

主要工作和成果如下:(1)利用ABAQUS软件对文献试验中方钢管混凝土柱-钢梁节点进行了有限元模拟,并就骨架曲线、节点破坏形态进行了模拟数据与试验结果对比,吻合较好。

应用验证的建模方法建立内隔板普通节点,分析了节点抗剪受力过程和荷载作用下节点应力变化规律。

(2)分别对内隔板普通节点和翼缘削弱型节点(RBS节点)在单调和循环荷载下的力学性能进行了比较分析,结果表明:RBS节点的抗剪承载力较内隔板普通节点下降明显,耗能能力和刚度退化影响不大,但RBS节点的延性性能更好。

研究了核心区高径比、套箍系数、材料强度和轴压比对普通节点抗剪能力的影响,同时还分析了3个削弱参数对RBS节点抗剪的影响,并对参数削弱尺寸范围给出了设计建议。

(3)建立节点域直接剪切模型,通过数值模拟与理论推导相结合的方式,在对节点各抗剪构件承载力计算的基础上,综合提出了节点最终抗剪承载力计算表达式,对比表达式计算结果与模拟结果表明本文提出的表达式较为准确的计算了节点的抗剪承载力,从而为工程应用提供了一定的设计依据。

产能经济不同形式加劲肋对方支管-H型钢主管T型节点轴压破坏的影响吴　颖 厦门工学院李安露 厦门市万科房地产有限公司摘要：文章通过试验对在不同β下，不同形式加劲肋的方支管-H型钢主管T型节点的破坏模式及荷载—位移曲线进行比较分析，总结不同加劲肋布置方式对该种节点破坏模式及刚度的影响。

关键词：加劲肋；方支管H型钢主管；T型节点；破坏模式；极限承载能力中图分类号：TU392.3 文献识别码：A 文章编号：1001-828X(2017)021-0303-02引言方钢管- H型钢节点在工程中应用越来越广泛。

方钢管因为其根据X、Y方向均对称，因此各方向强度相当，从而具有较大的抗弯刚度及较高的承载力； 此外，我们还可以通过直线切割的方法来完成各项施工任务；H型钢的侧向刚度较强，加之其翼缘表面处于平行状态，因此其设计模式比较简单灵活。

通过方钢管与H型钢质检的结合能够有效缓解各项问题[1-4]。

本章将通过采用试验方法研究在不同加劲肋布置方式下的方支管-H型钢主管T型节点的抗压极限承载力的静力性能。

主要考察加劲板设置方式不同对节点的抗压极限承载力及破坏现象的影响[5-8]。

一、试验方案１．试验内容本文的试验主要是针对方支管-H型钢管的T型节点展开的，根据试验的具体需求选取了六个节点作为试件。

在试验过程中我们不仅需要准确测量节点的变形，还需要认真观察节点的破坏情况，最终绘制出节点的荷载-位移曲线图。

２．试件设计本次试验共设计了两组不同β值下，一共6个主支管夹角为90°的T型节点试件，节点的详细内容主要如下图1.1所示，图中的具体尺寸为a=450mm，b=280mm。

(a) 90°加劲肋 (b) 45°加劲肋图1.1 试件简图３．加载装置设计所有试件采用相同的加载装置。

将试件的H型钢主管两端对称置于支座上，使其均匀接触，保证主管水平，支管竖直。

通过千斤顶作用于支管端部，向其施加轴向压力。

如图1.2。