单槽齿承插式节点的弹塑性试验研究

单槽齿承插式节点的弹塑性试验研究 单槽齿承插式节点的弹塑性试验研究 单槽齿承插式节点的弹塑性试验研究 jl己一j乙P / 赵才其刘文学赵惠麟 —————————一 (东南大学土木工程学院南京210096 摘要:在舟析国内外现有网架(壳j节点的基础巳.提出了一种新型单槽齿承插式节点为了解其 破坏机理,工作性状及承载能力.对节点进行了空间受力状志下的弹塑性试验研究.为今后应用于实际工程 提供了可靠依据. 关键词:单槽齿节点弹塑性空间受力试验 再硝式, ELASTI(3-PLASTICEXPERIMENTALRESEARCHONTHESINGLE-TROUGHNO DE Zh柏Ca|.tLiuWenxueZhaoHui[in CollieofCivilEngSoutheastUniversityNartjtng210096 Abstract?Awkindgrid-shellnode?dsingle-troughnodediscussedmthis?口Inorderre~llse itsd~structivem~hanism.workingeandbearingcapacity.elastic—plasticexperimetxt?thesingle-lmughnode isresearchedinthethree-dimenslonalsirensIttshelpfulforengineeringd~igners Keywords:singl~troughnodee]~tic-plastlcthree-dim~siona[s【 国外从40年代起.先后开发了上千种节 点,经淘汰后形成的专利型节点约有几十种 如英国的空间板(SpaceDecks)体系和诺德斯 (Nodus)体系;美国的单杆(Unistract)体系; 加拿大的毂式(Triodetic)体系以及前苏联的 嵌契式(H中u)体系等….目前我国现行《网架 结构设计与施工规程)(JGJ7—91)提供的节 点主要有三种:(1)十字板节点;(2)焊接空心 球节点;(3)螺栓球节点.它们各有其自身的 缺点:十字板节点虽构造简单,加工方便,但 它主要适用于连接角钢等型钢类杆件组成的 结构:焊接空心球节点的现场焊接工作量大. 对焊工的技术 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 高,施工周期长;螺栓球节 点对杆端及球面孔位的加工精度要求高,另 外由于高强螺栓本身的抗弯能力有限.故这 种节点一般不宜用于单层网壳结构. 而单槽齿承插式节点(图1),是在常规节 点扬长避短基础上形成的一种新型节点.其 32lndustriatCorralriletlon1999.v0I_29..7 图1单槽齿承插式节点构造示意 1一端盖板;2一扦件 基本形状是由钢材或铝材挤压成型的圆柱形 (也可采用其他棱柱体),沿圆柱体周边分布 若干槽孔,被连接杆件的端部压制成扁形并 第一作者:赵才其男1964年1月出生讲师 收稿日期:1998一lI】一25 工业建筑1999丰第29卷第7期 插在这些槽孔内.它基本上吸取了加拿大毂 式(Triodetic)节点的全部优点,变多齿槽连接 为单槽孔连接,使节点和杆件的成型更为简 单,大大降低了制造成本,也使现场装配更加 方便快捷.它特别适用于能传递杆端弯矩的 单层网壳结构. 1节点的弹塑性试验 1.1试件设计 本文设计了三个六孔槽圆柱形试验节点 (图2a),节点的外径D=100mm,内径d= 20mm,高H=80mm.每个节点连接互成 120角的三根杆件.将特殊加工的榫销与杆 端焊接后插入试验节点的槽孔内,整个试件 通过三个球形支座支承在三角形封闭圈梁上 (图2b). 为避免试验时杆件先于节点破坏,采取 了如下措施:(1)杆件仍采用45号钢,节点改 用铝合金材料制作.尽管铝合金材料本身的 单价几乎是钢材的4,5倍,但其重量只是钢 材的1/3,故其综合成本(挤压成型等加工费 用较低)并不高,国外已有很多工程采用铝合 金节点(甚至杆件)建造(2)采用实腹矩形 钢杆,防止杆件困刚度不足而发生侧向扭转 失稳. 两种材料的材性试验结果分别为:钢材 的屈服应力=547MPa,极限应力= 787MPa,弹性模量E=2.138×10MPa,等效 787 547 苫 025581269 【aJ 硬化模量H=%=2368MPa,这里E为 硬化模量,图3a为简化后的本构关系节点 用铝合金材料的=251MPa,= 311.9MPa.E=72GPa,=0.28,图3b为其 实测应力一应变曲线. 图2试件构造及试验装置示意图 (a)一六孔槽圆柱形节点;(b)一试验装置 1一杆件;2一槽孔;3一节点; 4一支撑杆件{5一匿粱;6一支座 1.2测点布置及试验情况 根据有限元初步分析结果,应变测点主 要布置在节点的上下表面及侧面的槽孔附近 (图4).将试验架置于200t压力机的底座 上,通过节点上方的压力传感器按每级20kN 分级加载.当节点荷载增加到160kN时.节 点的上表面槽孔附近首先进入塑性状态.继 续加载塑性区不断向中孔及下方扩展.当加 300 至200 100 0 图3应一应变曲线 (a)一钢材的简化本掏关系:(b)一错占皇的实测,曲线 单措齿承插式节点的弹塑性试验研究——赵才其等33 0 × 1剖面 图4应变测点布置图 载到290kN时,节点产生显着的塑性变形而 丧失承载能力.由于节点在承受轴力的同时 08 04 0 还承受较大的弯矩作用,使节点下部受拉,破 坏时槽孔的下半部分开口张大.这与邻近存 在空槽有关,为此在设计节点时.应使槽孔的 个数与被连接杆件的根数相同,尽量不留空 槽,以提高节点的整体刚度. 2结果分析 本文用自编的考虑接触问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 的有限元程 序对试验节点进行了弹塑性分析,其结果与 试验实测值基本吻合,图5为节点上表面A, B点处的荷载一应变关系. 菱: -10-200.2-4 10 ×10× (a](b) 图5节点上表面两电荷载应变关系 (a)一A点i(b】一B点 —— 理论值}一试验值 3结语 通过以上对节点的弹塑性理论分析及试 验研究,可得到如下结论: (1)该节点具有很高的强度储备,可用不 高于杆件强度的材料制作.本文用铝合金作 试验节点,实际工程可按具体情况也可采用 钢节点. (2)该节点受力合理,构造简单,现场装 配快捷,适应性强,尤其适用于单层阿壳结 构,值得推广应用. 参考文献 1MakowskiZSAnalysis,DesignandCottstructionot BracedDomes1984 2姚希梦邱捧华,陈安.弹塑性力学北京:机械工业 出版社,1987 (上接第68页) 的交叉矩形迭加的方法.对天大的一批试验数据进 行计算(见表2): 表2计算结果比较kN?m 编号STN一1STN,2STN-3STN-4 极限扭矩试验值13.514.4219133 苏幼被计算值13.113.8210123 新方法计算值13631571215013.66 参考文献 1殷芝霖,张誉.王振东抗扭一锕筋馄凝土结构设计理 论丛书.北京:中国铁道出版社,1990:152 2江见鲸,宋昆仑.傅德癌.土建工程实用计算程序选 编.北京:地震出版社.1992 3苏劫被钢筋混凝土T形纯扭构件出裂后工作性能全 过程分析:[学位论文].天津:天津大学.1988 工业建筑1999年第29卷第7期