第5卷第3期2013年6月V01．5N o．3 J un．2013
沈国辉孙炳楠楼文娟陈震
(浙江大学建筑工程学院，杭州310058)
【摘要1采用有限元方法计算大型钢结构节点的承载力，针对带加劲肋和不带加劲勋的十字型钢管节点，给出有限元方法的建模过程和建模方法，计算在支管轴向荷载作用下的承载力，并将有限元计算结果与足尺试验结果进行比较。研究发现，在支管承压情况下有限元建模时可以对支管的模型进行简化；带加劲肋和不带加劲肋十字型钢管节点的有限元分析结果与足尺试验结果比较吻合；有限元方法可以获得荷栽位移曲线的下降段。 硬质合金锯片铣刀【关键词】有限元；钢结构；节点；承栽力；足尺试验
【中图分类号】TU312；TU391【文献标识码】A【文章编号】1674—7461{2013)03-0032—05
1前言
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小型地源热泵大型钢结构节点在土木构筑物如高层钢结构、输电塔、电视塔等中得到广泛的应用，钢节点起到杆件之间力传递的作用。如果钢节点由于超出了承载力而产生破坏，会使得结构的传力路径中断或改变，可能会导致结构整体承力体系的局部破坏和整体破坏。获得大型钢结构节点的承载力以保证结构设计的安全、经济、合理具有重要的意义。
钢结构节点承载力的获取途径通常为：规范查阅、理论推导、足尺试验和有限元计算。以往已有一些相关的研究大型钢结构节点的承载力，Paul 等…在空间节点试件试验结果的基础上得出极限承载力公式；M aki no等心1建立了圆钢管相贯节点试验和有限元分析的数据库；K ang等”1对空间节点的承载能力进行试验分析和理论研究；鲍侃袁等H1对带连接板K型钢管节点进行足尺试验和理论推导；邢丽等”1采用有限元和试验方法研究焊接球节点的承载能力；刘红军∞1和白强"1等对环形加肋节点进行弯矩作用下的承载力研究。规范查阅¨’91规范查阅口。通常针对常见的节点；理论推导对于复杂的钢结构节点存在着一定的困难；足尺试验虽然精度高但代价巨大；相比而言，采用有限元方法既然较好地获得大型钢结构节点的承载力，又具有很好的经济性。
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本文的研究对象为十字型的钢管节点，分为带加劲肋和不带加劲肋两类形式，采用有限元方法分析支管轴压情况下钢结构节点的承载力，给出有限元方法的建模过程和建模方法，将有限元分析结果与足尺试验结果进行比较以探讨有限元分析的准确性，研究结果对类似节点的设计和承载力估计有重要的参考价值。
2钢节点的有限元建模方法
带加劲肋和不带加劲肋的十字型钢管节点如图1所示。采用A N S Y S的空间8节点实体单元SO L-I I M5进行计算，该单元每个节点有三个自由度，具有考虑应力强化、大变形和大应变等能力。材料采用双线性随动强化模型，强化模量取弹性模量的1／100。
钢管节点中，支管与主管通过连接板进行连接，连接板之间采用高强螺栓进行固定。由于螺栓和连接板之间是抗剪连接"引，如果完全考虑高强螺栓的夹紧作用，需要在有限元中模拟出连接板之间接触和螺栓的预紧力，这样可能会导致建模过程非常复杂，也使得计算效率大大降低，因此须进行支管部分的建模简化。图2(a)给出了有支管的节点有限元模型，该模型完整地模拟了主管、支管、连接板和螺栓，模拟连接板之间、螺栓孔壁和螺栓杆之
【基金项目】国家自然科学基金资助项目(51178425)
【作者简介】沈国辉(1977一)，男，博士，副教授。主要研究向：结构风工程和结构计算分析。
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