K型铸钢节点的刚度研究

科研开发 K 型铸钢节点的刚度研究 顾文涛 (江苏省电力设计院 南京 210 0 24) 舒赣平 (东南大学 土木工程学院 南京 21 00 96) 摘 要 利用有限元分析软件 AN SY S 对主支管夹角为 4 50 的 K 型铸钢节 .点的刚城长度进行研究 。 通过 变化 若干 主要几何参数 , 明确节点刚城长度随这些主要几何参数 的变化趋势 , 并拟合 出该类 K 型铸钢节点 刚域长度的计算 公式 。 关健词 铸钢 节点 节点刚度 刚域长度 有限元分析 R E S EA R C H O N ST I F F N E SS O F K- TY P E CA ST- ST E E L J O I N T G u W e n t a o S h u G a n P一n g ( J i a n gs u El ect ri e P o we r 氏si , In s t i t u t e N a nj i叱 2工00 24 ) (G vi I E吻nee ri 叱 心11卿 o f 肋 u t h ea st U 面ve r si t y Na nj in g 2 10 09 6 ) A BST R A CT By t h e a id o f f in i t e e l e m e n t a n a ly s i s s o f t w a r e A N SY S , r e s e a r e h o n s t i f f n e s s o f K 一 t y p e e a s t 一s t e e l i o i n t s w h o s e a n g l e b e t w e e n m a i n t u b e a n d b r a n e h t u b e 15 4 5 0 15 p r e s e n t e d . W i t h e h a n g in g s o m e m a in g e o m e t r ie p a r a m e t e r s , t h e p a p e r P r e s e n t s t h e t e n d e n e y o f t h e r ig i d z o n e ’ 5 d im e n s io n a lo n g w it h t h e m a in g e o m e t r ie p a r a m e t e r s . F in a ll y , a f o r m u l a fo r e a le u la t in g t h e d im e n s io n o f t h e K 一 t y p e e a s 卜 s t e e l i o in t s ’ s t if f n e s s z o n e 15 b r o u g h t o ll t . K E Y WO RDS e a s t 一 s t e e l J o in t i o i n t s t if fn e s s r ig id z o n e ’ 5 d im e n s io n f in it e e le m e n t a n a ly s i s 在目前的工程设计中 , 把圆钢管相贯节点作为 铰接节点考虑一般能够满足工程精度要求 。 但迄今 为止 ,对于铸钢节点应用于钢管结构中的连接计算 假定研究尚处于初级阶段 , 而铸钢节点刚度的研究 对结构计算的精确性有着重要 的意义 : 1 ) K 型铸钢 节点的刚度和转动能力对结构设计中的构件计算长 度的确定及内力计算至关重要 ; 2) 对于一些严格控 制变形的结构 , 需要在设计计算时考虑节点刚度对 结构变形的影响 ; 3) 节点刚度直接影响结构的动力 J性能 、抗震性能和疲劳性能 。 杆端转角的贡献 。 若 0一 0 。一 8 , 一 0 2 二 o , 则 K 一M / 8一 co , 为刚接 ; 若 0> o , 则为弹性连接 ; 若 0一氏一 0 ; 一氏< o , 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明节点区域存在刚域 。 本文对 K 型铸钢节点的刚度计算假定为 : 1) 节点区域处于弹性状态 。 2) 主管与支管从节点区向外延伸分别为 L 。> 1 5D 和 z。 > 1 5 d , 其 目的是让 主管与支管在端部的 局部变形不会影响到节点区的变形 。 3) 主 、支管符合平截面假定 。 K 型铸钢节点刚度的定义及分析假定 K 型铸钢节点刚度定义为 : M M 8 夕。 一 夕1 一氏 式中 , M 为腹杆与弦杆轴线相交处的弯矩 ; 8 为仅由 弯矩引起的腹杆相对于弦杆的转角 ;氏 为节点在受 到外荷载后 , 腹杆的总转角 ; 01 为由弦杆转动引起的 腹杆转角 ;氏 为由腹杆的弯曲变形引起的腹杆两端 的相对转角 。 首先 , 在有限元 分析软件 A N S Y S 中建立杆系 单元模型 , 主管与支管连接节点处为刚接 , 再施加荷 载 , 得到支管杆端转角 , 即 0 1 + 0 : 。 之后 , 在 AN S Y S 中建立能够反映节点形式的实体模型 , 计算出总转 角 氏 。 最后 , 由公式 夕一 00 一夕, 一 0: 求出节点对支管 Z K 型铸钢节点刚域研究 2 . 1 刚域长度计算 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 及公式推导 主管与支管夹角为 45 。 的 K 型铸钢节点计算简图 如图 l 所示 。几何参数及有限单元示意如图 2 所示 。设 铸钢节点支管 、主管刚域长度分别为 n 和 m 。焊接支管 杆端至节点中心距离为 l( 本文取 l 一 s m ) , 焊接主管杆 端距节点中心距离为 L (本文取 L 一 sm ) 。焊接主管 、支 管截面惯性矩分别为 11 、 12 。支管杆端合力计算表达式 为 只 一 丫Fx } + 凡 l 、凡 一 了Fx 着+ 凡呈, 位移表达式 乙 , 一 丫过, + 或: 。 第一作者 : 顾文涛 男 E m a i l : g u w e n t a o @ i s p di 二 收稿 日期 : 2 0 0 7一 0 5一 1 8 1 9 7 8 年 5 月出生 硕士 工程师 钢结构 2 0 0 7 年第 12 期 第 22 卷总第 1 0 2 期 顾文涛 , 等 : K 型铸钢节点的刚度研究 户气欲、 . 少 f 杏一 , x (凡 ) , 厂饰} 一下声二一一 口汉 {十 }J o 创 2 J o +谭)习2 :EI 1 dx +31一4I.一L招一8十 斗‘、‘~写喊 I 护斗吕l _ _ 立一斗 图 1 计算简图 Z 涯 , 、 31 虑 、 , , _, , _ _ [一 (斗 一 琴L ) + (华于一 坚 ) x 】z F}一扮 m“ 4 8 一 ’ 、 4 L 4 ‘ 一 J -}一 dx 一 △1J 。 E l l - 一 一 ,( l )从 弯矩作用下左支管杆端位移计算表达式为 :户价 厂‘一n 工( Fx ) , . 厂L} 一下二丁一一 住不十 }J o 七1 2 J o , 。 , 3凡气厂乙— - 二, - X阴 L ) (‘一甘)4EI z dx 一 乙2厂下 \ ~ 一长{‘ 州一弓一一一_ J ~ / 产尸 / 丁 乃一一一斗 一十 :\ 上 _ ( 2 )M 3 弯矩作用下左支管杆端位移计算表达式为 : {上仁们 f‘一 ” 工 ( FI ) . 1 厂L一 ( F 乙一 ZFx ) ( L 一 Zx ) ,} 一, 二二一一 a X ee t一 4 一一一一一一一一一下下; 二 .一- d x 一 凸、J o 乙1 2 J o 匕七1 2 ( 3 ) 将式 (2 ) 一 式 (3 ) 得 : 1一 S h e ll 63 单元焊接支钢管 ; 2 一 Sh e ll 6 3 单元焊接主钢管 ; 3 一 5 0 1, d 9 2 单元铸钢节点 图 2 几何参数及有限单元示意 {冬“ 。 : 3FI又厂 t 一 二 沈 L ) (‘一节) 4El l dx 一{广F (L 一 Zx ) 2SEl l 如图 3 所示 , 分别在支管杆端施加外力 , 仅考虑 弯矩对位移和转角的影响 。 M l 弯矩作用下左支管杆端位移计算表达 式 △: 一山 ( 4 ) 由式 ( 4) 可求得刚域 m 值 ,再将 m 代入式 ( 1) 一 式 ( 3) 中任意一个 , 便可求得刚域 n 值 。 凡迈4 咚Fl.、 伟 a 一M I , 左支管 F ~ 10 丫万k N ; b 一M : , 两支管同向 F 一 10 丫丁kN ; c一 M 3 , 两支管反 向 F 一 10 召厄-k N 图 3 弯矩 图 2 . 2 影响刚域长度的参数分析 本文分别研究 了节点主管填充区长度 C C 、节点 主管壁厚 T 、主管直径 D 、主管长度 L 。 、支管直径 d 、 节点支管填充 区长度 。。 对铸钢节点刚域长度的影 响 。采用一参数变化 , 其余参数不变的分析方法 。 为了简化计算分析 , 某些几何参数规定如下 : l) 支管管口 至填充 区圆心距离固定为 10 o m m , 壁厚为 30 m m 。其 目的是由于距离较短 , 对刚域的影 响可以不考虑为一个影响因素 ; 2) 铸钢节点与焊接钢管连接处为等强连接 , 分 析时将焊接钢管主管壁厚 t , 与铸钢节点主管壁厚 T 的关系规定为 , u 一祟丁 , 焊接钢管支管壁厚 t l 与铸 3) 支管杆端作用力 F l , 一 F y , 一 F 二2 一 F y Z 一 1 0 0 0 0 N 。 铸钢节点有限元划分如图 4 所示 。 2 . 2 。 1 的影响 铸钢节点有限元模型划分示 意 ( 网格边长为 70 m m ) 节点主管填充 区长度 C C 变化对 刚域 长度 钢节点支管壁厚 t 的关系规定为 : t , 一 2 4 0 3 1 5 选取 主 管填充 区 长 度 C C 从 2 50 m m 变 化 至 8 5 o m m , 其余参数 L 。 = 2 o o o m m 、D = s o o m m 、 T = SOm m 、 d = 3 O0 m m 、。。 = 7 0 0 m m 、口1 = 0 : = 4 5 0 不 S t e e l C o n s t r u e t io n . 2 0 0 7 ( 1 2 ) , V o l . 2 2 , N o . 1 0 2 科研开发 变 。有限元模型的位移及刚域长度见表 1 。 参数 表 1 铸钢节点主管填充区长度 Q 变化时的模型位移及刚域长度 K l l o一 1 K l l 0 一 2 K l l O一 3 K l l 0 一 4 K l l o 一 5 K l l o一 6 C e 公: / m m 公3 / m m 刚域长度 nz / m m 刚域长度 n/ m m 2 5 0 4 0 0 50 0 6 50 7 5 0 8 5 0 5 7 . 0 3 6 5 2 . 9 4 3 5 6 . 0 5 9 5 2 . 0 4 2 5 5 . 2 5 8 5 1 . 3 13 54 . 74 2 50 . 89 4 5 4 . 6 5 2 5 0 . 8 7 8 5 4 . 5 6 3 50 . 8 60 3 50 4 1 8 3 8 3 4 6 2 4 1 5 4 9 7 4 5 9 5 17 4 9 3 5 1 8 5 2 7 5 1 8 注 :焊接主钢管尺寸中5 0 0 x 3 8 , 惯性矩 1 1 = 1 . 4 8 1 x 10 9 m m 4 ;焊接支钢管尺寸 巾30 0 X 2 2 . 8 , 惯性矩 I : = l . 9 2 o X l o s m m 4 。 图 5 绘制出了铸钢节点刚域长度与主管填充区 长度 Cc 的关系曲线 。 5吸X) (几lm m - 闷卜一 J刀 : - 月卜- I子 l (洲M) 图 5 铸钢节点主管填充区长度 (?( , 变化对刚域尺寸的影响 由图 5 可以看出 , 主管刚域长度 m 与主管填充 区长度基本呈线性关系 ;支管刚域长度 n 在 C c < D ( 主管直径 ) 时 , 随主管填充区长度 C C 基本呈线性 比例增长 , 当 Cc > D 时增长趋势逐渐变缓 ; 当 Cc > 1 . ZD 时支管刚域长度 n 值不再增长 。 节点主管填 充区 C C 长度对主管刚域长度的影响可 以用一 次线 性函数表达 , 对支管刚域长度的影响可以用二 次函 数表达 。 2 . 2 . 2 节点主管壁厚 T 变化对刚域长度的影响 铸钢节点主管壁厚 T 从 30 m m 变化至 80 m m , 其余参数 L 。 = 2 o o o m m 、D = SOo m m 、 C e = SOOm m 、 d = 3 0 0 m m 、 。 c = 7 0 0 m m 、 0 , = 氏 = 4 50 不变 。 有限元 模型的位移及刚域长度见表 2 。 珊5oo姗3(ki (任任、侧来场rl又 表 2 铸钢节点主管壁厚 T 变化时的模型位移及刚域长度 参数 K l l l 一 1 K l l l 一 2 K l l l 一 3 K l l l 一 4 K l l l 一 5 T / m m 3 0 4 0 5 0 60 8 0 焊接主管尺寸/ m m 中5 0 0 X 2 2 . 9 中5 0 0 X 3 0 . 5 中5 0 0 火 3 8 中5 0 0 X 4 5 . 7 中5 0 0 X 6 1 焊接主管惯性矩 11 / 好n l 讨 0 . 9 7 9 1 . 2 4 5 1 . 4 8 1 1 . 70 0 2 . 0 6 6 焊接支管尺寸/ m m 巾3 0 0 X 2 2 . 8 巾3 0 0 X 2 2 . 8 中3 0 0 X 2 2 . 8 哪o o X 2 2 . 8 巾3 0 0 X 2 2 . 8 焊接支管惯性矩 12 /好 n记 0 . 1 9 2 0 0 . 1 9 2 0 0 . 1 9 2 0 0 . 1 9 2 0 0 . 1 9 2 0 乙2 / m m 5 7 . 8 7 5 5 6 . 1 8 6 5 5 . 2 5 8 54 . 4 8 4 5 3 . 5 8 9 △3 / m m 5 1 . 9 7 4 5 1 . 5 1 6 5 1 . 3 1 3 5 1 . 0 3 2 5 0 . 7 3 4 刚域长度 二 / m m 4 3 6 4 2 4 4 1 5 4 0 8 3 9 9 刚域长度 n / m m 4 8 6 4 9 5 4 9 7 5 0 6 3 9 9 图 6 绘制出了铸钢节点刚域长度与主管壁厚 T 的关系曲线 。 度比增大 , 主管对支管的约束也随之增强 。铸钢节点 主管壁厚 T 对主管刚域长度的影响可以用二次函数 表达 , 对支管刚域长度的影响可以用线性函数来表 达 。 2 . 2 . 3 主管直径 D 变化对刚域长度的影响 铸钢 节 点 主 管 直 径 D 从 3 80 m m 变 化 至 s o om m , 其余参数 L 。 = 2 0 0 0 m m 、 T = SOm m 、 C C = SOOm m 、 d = 3O0m m 、 。。 = 7 0 Om m 、 81 = 8 : = 4 5 0 不 变 。有限元模型的位移及刚域长度见表 3 。 图 7 绘制出了铸钢节点刚域长度与主管直径 D 参数的关系曲线 。由图 7 可 以看 出 , 主 、支管刚域长 度 m 、 n 均随主管直径 D 线性增加 。 溯500450 塑 3团 日日、侧率耸妥 20 取 ) 以) 拟) l田 T/ m m 一刊卜- 刃 : ~ 门卜- n 图 6 铸钢节点主管壁厚 T 变化对刚域尺寸的影响 由图 6 可以看出 , 当 T 、t 。 同时增大时 , 主管刚 域 m 减小 。支管刚域尺寸 n 随 T 增加呈线性趋势增 加 。原因是 随着主管壁厚增加 , 主管与铸钢节点的刚 钢结 构 20 0 7 年第 12 期第 2 2 卷总第 10 2 期 顾文涛 , 等 : K 型铸钢节点的刚度研究 表 3 铸钢节点主管直径 D 变化时的模型位移及刚域长度 参数 D / m m 焊接主管尺寸/ m m 焊接主管惯性矩 I ; / l护n ln 沪 焊接支管尺寸/ m m 焊接支管惯性矩 12 / 1。“n l n l 月 乙2 / m m △3 /m m 刚域长度 m / m m 刚域长度 n/ m m K l l Z一 l 5 0 0 巾SOO X 3 8 1 . 4 8 1 中3 0 O X 2 2 . 8 0 . 19 2 0 5 5 . 2 58 5 1 . 3 13 4 15 4 9 7 K 1 1 2一 2 4 5 0 0 4 5 0 X 3 8 1 . 0 5 2 小30 O X 2 2 . 8 0 . 19 2 0 5 7 . 4 9 8 5 1 . 9 2 9 4 1 1 4 8 4 K 1 1 2一 3 4 2 0 中4 2 0 X 3 8 0 . 8 4 0 巾3 00 火 22 . 8 0 . 19 2 0 5 9 . 4 1 2 52 . 4 1 9 4 0 6 4 7 5 K 1 1 2一 4 3 8 0 中3 8 0 又 3 8 0 . 6 0 4 中3 0 O X 2 2 . 8 0 . 19 2 0 6 3 . 0 10 5 3 . 2 34 3 9 6 4 6 4 r 才考刁 护口护今一 从以以从别t汤一乃斗4qd 已已、超串彰一叱 弓〔M) 期洲) 几心洲) 6 以) - 今- . 阴 l )/ m n l - 门卜- I 才 图 7 铸钢节点主管直径 D 变化对刚域尺寸的影响 2 . 2 . 4 节点主管长度 L 。 变化对刚域长度的影响 铸钢节点 主管长度 L 。 从 1 4 00 m m 变化 至 2 60 0m m , 其余参数 D = SOOm m 、 T = SOm m 、 C C = s o om m 、 d = 30 0m m 、 。。 = s o om m 、 81 = 8: = 4 5 。 不 变 。有限元模型的位移及刚域长度见表 4 。 图 8 绘制出了铸钢节点刚域长度与主管长度 L 。 的关系曲线 。 由图 8 可以看出 , 主管刚域长度 m 随 铸钢节点 表 4 铸钢节点主管长度 L0 变化时的模型位移及刚域长度 参数 K l l 3一 l K 11 3 一 2 2 4 0 0 5 4 . 2 8 0 5 0 . 3 9 7 K 11 3 一 3 2 0 0 0 5 4 . 3 5 5 5 0 . 4 1 0 K 1 13 一 4 1 8 0 0 5 4 . 3 7 1 5 0 . 3 9 2 K 1 1 3一 5 1 4 0 0 5 4 . 4 80 5 0 . 4 30 3 69 5 4 2 6002333772沁50L 。 / m m 乙z /m m △3 / m m 刚域长度 m / m m 刚域长度 n/ m m :;: ::; :;; ::: 注 : 焊接主钢管尺寸 中5 0 0 X 3 8 , ‘质性矩 I : = 1 . 4 8 l X l o g m m 4 ;焊接支钢管尺寸 中3 0 0 X 2 2 . 8 , 惯性矩 I : 一 1 . 9 2O X I O8 m m ‘ 。 6 (H) 55《) 弓(洲) 斗从) 粼汉1 :弓5夏) 日日、刨么澎妥 ! 2 硬减) 7 (M} 2 2 (M} 2 7〔X ) 乙 /m 一” - 州卜- z了团 ; - 闷卜- zJ 图 8 铸钢节点主管长度 L 。 变化对刚域尺寸的影响 主管长度 L 。 线性增加 , 而 L 。 对支管刚域长度 n 则 无影响 。 铸钢节点主管长度 L 。 对主管刚域长度 m 可以用线性 函数表达 。 2 . 2 . 5 支管直径 d 变化对刚域长度的影响 铸钢节点支管直径 d 从 Zo o m m 变化至 3 5 om m , 其余参数 毛。 = 2 o o om m 、D = s o o m m 、 T = s om m 、 C C = SOOm m 、 c 。 = SOOm m 刀, = 口: = 4 5 0 不变 。有限 元模型的位移及刚域长度见表 5 。 表 5 铸钢节点支管直径 d 变化时的模型位移及刚域长度 参数 K l l 4 一 1 K l l 4 一 2 K l l 4 一 3 K l l 4 一 4 d / m m 3 5 0 3 0 0 2 50 20 0 焊接主管尺寸 / m m 中50 0 X 38 中50 0 X 3 8 中50 0 x 3 8 巾50 0 又 3 8 焊接主管惯性矩 11 / 10 9 n l n 18 1 . 4 8 1 1 . 4 8 1 1 . 48 1 1 . 4 8 1 焊接支管尺寸 / m m 巾3 50 X 2 2 . 8 中3 0 0 X 2 2 . 8 巾2 50 又 22 . 8 小20 O X 22 . 8 焊接支管惯性矩 几/ 10 9 1刊1 1月 0 . 3 15 0 . 19 2 0 . 10 6 0 . 0 5 1 乙2 / m m 3 5 . 0 1 7 54 . 3 5 5 9 4 . 8 5 1 1 9 4 . 8 48 乙3 / m m 3 1 . 0 8 6 50 . 4 10 90 . 8 95 1 90 . 8 7 2 刚域长度 m / m m 4 2 2 4 15 4 10 40 2 刚域长度 n / m m 5 3 8 5 4 2 5 3 2 5 1 4 图 9 绘制出了铸钢节点刚域长度与支管直径 d 的关系曲线 。 由图 9 可以看 出 , 随着节点支管直径 d 的增加 , 支管对主管的加强作用也逐渐加大 , 两者呈线性关 系 ; 当主支管相贯区域超出了主管填充区 时 , 主管对 支管的约束作用减弱 。铸钢节点支管直径d 对 主管 S t e e l C o n s t r u e t io n . 2 0 0 7 ( 1 2 ) , V o l . 2 2 , N o . 1 0 2 科研开发 2汉 ) d / m m - 州今- ~ m ; 一门卜- 二次函数表达 。 2 . 2 . 6 节点支管填充区长度 。。 变化对刚域长度的 影响 铸钢节点支管填充区长度 c 。 从 60 Om m 变化至 1 l o o m m , 其余参数 L 。 = 2 0 0 0 m m 、D 一 SOOm m 、 T = SOm m 、C C = 5 0Om m 、 d = 3 0 Om m 、 8 1 = 82 = 4 5 。 不变 。有限元模型的位移及刚域长度见表 6 。 !I J50溯500450期350 -任日”侧平终,全 图 9 铸钢节点支管直径 d 变化对刚域尺寸的影响 刚域长度可用线性函数表达 , 对支管刚域长度可用 表 6 铸钢节点支管填充区长度 。。 变化时的模型位移及刚域长度 参数 c 。/ m m K l l s 一 1 K l l 5 一 2 K 1 15 一 3 K l l s 一 4 乙: / m m △3 / m m 刚域长度 m / m m 刚域长度 n/ m m 5 6 . 3 1 4 5 2 . 3 6 1 5 5 . 2 5 8 5 1 . 3 1 3 8 0 0 5 4 。 3 5 5 5 0 . 4 1 0 4 1 5 5 4 2 5 3 4 2 8 4 9 . 4 8 3 4 1 2 4 4 6 4 1 5 4 9 7 4 15 5 8 9 K l l 5一 5 1 1 0 0 5 1 . 6 0 1 4 7 . 6 5 6 4 1 5 6 8 3 注 : 焊接主钢管尺寸 中5 0 0 又 3 5 . 惯性矩 1 1 = 1 . 4 8 1 x l o g m m 4 ; 焊接支钢管尺寸 中30 o x 2 2 . 8 , 惯性矩 I : = 1 . 9 2 o X l o s m m 图 1 0 绘制了铸钢节点刚域长度与支管填充区 长度 。。 的关系曲线 。 小于 5 % , 故可认为拟合公式准确可靠 , 能够满足工 程精度的需要 。 因式 (5 ) 和式 (6 ) 是在铸钢节点主管直径 D 一 50 om m 情况下得出的 , 为进一步推广该公式的应用 范围 , 可将式 ( 5 ) 、式 ( 6) 改为 : 川 洲) e 。 /m m l (M洲) ! 2 (M) D , _ m 一 而 气U 1 . 0 6 5 3 5 4 7C e D 一 0 . 0 1 4 6T毛+ 7 T D + 0 . 2 3 8 s d 。 + 0 . 0 8 1 4 L n ( 7 ) 鞭耐咐淤训日日、侧么场,又 - 劝卜, 阴 ; - 门卜一 ” D , ” 一 亏而 气一 U 0 0 0 4C乙D + 0 . 6 0 3 6Cc D + 图 10 铸钢节点支管填充区 长度 。 。 变化对刚域尺寸的影响 由图 10 可 以看出 , 支管刚域长度 n 随支管填充 区长度 。。 线性增长 , 主管刚域长度则不受支管填充 长度的影响 。铸钢节点支管填充长度区 。。 对支管刚 域长度的影响为主要 因素 , 用二次函数表达 。 3 刚域长度公式拟合 根据 2 . 2 节刚域长度的参数分析可以得出拟合 公式的具体形式 , 但各个参数的系数未知 。根据最小 二乘法原理解超静定方程组 , 可 以得出如下拟合公 式 : m = 0 . 3 5 4 7C C 一 0 . 0 14 6 T 2 + 1 . 0 6 5 7 T + 0 . 2 3 8 s d + 0 . 0 8 1 4 L 。 ( 5 ) n = 一 0 . 0 0 0 4C e , + 0 . 6 0 3 6C e + 0 . 5 5 6 T 一 0 . 0 0 0 3d 2 + 0 . 3 3 7 s d + 0 . 0 0 0 Zc 。2 + 0 . 1 4 7 3 c 。 ( 6 ) 对比 K l lo 一 K l l5 系列铸钢节点的刚域长度 有限元计算值和拟合公 式计算值 , 可知 由拟合式 ( 5 ) 、式 ( 6) 计算出的刚域长度与有限元计算值误差 0 . 5 5 6 T D 一 0 . 0 0 0 3 d毛+ 0 . 3 3 7 s d 。 + 0 . 0 0 0 Zc :D + 0 . 14 7 3 e oD ) ( 8 ) 其中 : C c 。 = C C 火 5 0 0 / D ; T 。 = T X 5 0 0 / D ; L D = L 。 X 5 0 0 / D ; d D = d X 5 0 0 / D ; 。 cD = 。。 X 5 0 0 / D 。 对比 K l l2 系列铸钢节点刚域长度有限元计算 值与拟合公式计算值 , 可知拟合公式 ( 7) 和式 (8) 计 算出的刚域长度与有限元计算值最大误差在 7 . 1% 以内 , 表明该拟合公式较准确 。 4 总 结 1) K 型铸钢节点对提高节点区域的转动刚度 有明显贡献 。 2) 铸钢的极限强度一般低于轧制钢材的极限 强度 , 等强连接使得铸钢件的壁厚较一般钢管厚 , 这 是铸钢节点转动刚度大于一般钢管相贯节点转动刚 度的原因之一 。 3) 通过有限元计算与公式推导相结合的方法求 解出实际结构中 K 型铸钢节点的刚域长度 。 其他 形式的铸钢节点也可通过此方法的拓展求解转动刚 钢结 构 2 0 0 7 年第 12 期 第 22 卷总第 1 0 2 期 徐 小丽 , 等 : 不 同支杆轴 力系数 下空间 K K 型方管相贯节点的承载力研究 不同支杆轴力系数下空间 K K 型方管 相贯节点的承载力研究 徐小 丽 刘 勇 (广西电力工业勘察设计研究院 南宁 5 3 0 0 23) (麦克唐纳北咨工程咨询有限公司 北京 1 0 0 0 2 9) 陈筱彬 (武汉中商团结销品茂管理有限公司 武汉 4 3 0 0 7 1) 摘 要 应用有限元法分析 了不 同支杆轴力系数的空间 KK 型 方管相贯节点的承载力和 变形 , 揭 示 了节点承载 力和变 形与支杆轴力 系数间的关系 , 提出了空间 KK 型与平面 K 型节点承载力的比值随支杆轴力系数 的不 同而 变化的观点 , 即 支杆轴拉 (压 )力系数越大 , 空间节点承载力相对平面节点承载力的比值越小 。 关键词 空间 K K 型方管 承载 力 有限元 支杆轴 力系数 R E S E A R C H O N B E A R IN G C A P A C I T Y O F MU L T I P L A N A R K K 一 J O I N T O F SQU A R E T U BE U N D ER D I F F E R E N T B R A N C H - TU BE A X I A L F O R CE C O E F F I C IE N T X U X 一0 0 }} ( G u a n g x i E l e e t r l e a l I n d u s t r y P r o s p e e t i n g a n d D e s l g n I n s 一t 一t u t e N a n n i n g 5 3 00 2 3 ) L l u Y o n g ( Be 1J i n g M a e d o n a ld P r o j e e r C o n s u l t a t l o n C o . , L td B e 1) 一n g 10 0 0 29 ) C h e n X旧 o b 一n ( W u h a n Z h o n g s h a n g Sh o p p i n g M a ll M a n a g e m e n t C o . , L t d W u h a n 4 3 0 0 7 1 ) A BS T R A C T B e a r in g e a p a e it y a n d d e f o r m a t io n o f m u l t ip la n a r KK 一J o in t o f s q u a r e t u b e u n d e r d if f e r e n t b r a n e h 一 t u b e a x ia l f o r e e e o e f f ie l e n t 15 s t u d i e d t h r o u g h f i n i t e e le m e n t m e t h o d t o o b t a in e o r r e la t io n o f b r a n e h 一 t u b e a x ia l f o r e e e o e f f l e 一e n t t o b e a r in g e a p a e i t y a n d d e f o r m a t l o n . I t 15 a ls o a d v a n e e d t ha t t h e e a p a e it y r a t io b e t w e e n m u l t zp la n a r KK - J o l n t a n d p la n a r K 一Jo in t v a r ie s a s b r a n e h一 t u b e a x ia l f o r e e e o e f f ie ie n t e h a n g e s , 1 . e . t h a t t h e g r e a t e r b r a n e h一 t u b e a x ia l f o r e e e o e ff ie ie n t ( t e n s ile o : c o m p r e s s l v e ) 15 , t h e s m a ll e r t h e r a t i o v a l u e . K E Y WO R D S m u l t ip l a n a r K K s q u a r e 一 t u b e b e a r in g e a p a e it y f in it e e le m e n t m e t h o d b r a n e h 一 t u b e a x 一a l f o r e e e o e f f i e i e n t 随着建筑业 的发展 , 钢管结构不仅大量应用于 海上或近海结构 , 而且越来越多地应用于大跨度建 筑 , 在这种结构 中 , 多平面节点是不可避免 的 。 目 前 , 大多数 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 都把 多平面节点简化成平面节点来 处理 , 忽略了不同平面间的相互作用 。 这可能导致 过 于保守或 不安全 。新修订 的《钢结 构设计规 范》 ( G B 5 0 0 1 7 一 2 0 0 3 ) (以下简称“规范 ” ) , 根据哈尔滨 工业大学的研究成果并结合国外资料 , 提出了矩形 管结构平面节点强度计算公式及有关构造规定 ;但 第一作者 : 徐小丽 女 1 98 3 年 9 月 出生 硕士 E m a i l : x u x l0 0 2@ g x e d . e o m 收稿 日期 : 2 0 0 7 一 0 3一 30 度或刚域长度 。 4) 通过数值分析拟合的方法提出了主 、支管夹 3 角为 45 。的 K 型铸钢节点刚域长度公式 。 参考文献 陈以一 圆钢管相贯节点抗弯刚度和承载力实验 建筑结构学报 , 2 0 0 1 , 2 2 ( 6 ) : 2 5 一 3 0 丁芸孙 . 钢 管结构相贯 节点 几 个设计问 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 的探讨. 空 间结构 , 2 0 0 2 , 8 ( 2 ) : 5 6 一 6 4 陈以一 , 陈扬骥 . 钢管结构相 贯节点 的研究现状 . 建筑结构 , 2 002 , 3 2 ( 7 ) , 5 2 一 5 5 卞若宁 , 陈以一 空 间结构大型 铸钢 节点试验研究 . 建筑结构 , 2 0 0 2 , 3 2 ( 1 2 ) : 4 5 一 4 7 顾文涛 . K 型铸钢节点研究 : 〔硕士学位论文〕. 南京 : 东南大学 , 2 0 0 4 S t e e l C o n s t r u e r io n . 2 0 0 7 ( 1 2 ) , V o l . 2 2 , N o . 1 0 2 l l