鋼管結(jié)構(gòu)相貫節(jié)點(diǎn)的研究現(xiàn)狀_陳以一.pdf

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1、第32卷第7期建筑結(jié)構(gòu)2002年7月鋼管結(jié)構(gòu)相貫節(jié)點(diǎn)的研究現(xiàn)狀陳以一陳揚(yáng)驥(同濟(jì)大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)研究室上海200092)[提要]簡述鋼管結(jié)構(gòu)和相貫節(jié)點(diǎn)的類型,國內(nèi)外對其承載性能試驗(yàn)、強(qiáng)度計(jì)算研究的進(jìn)展,以及同濟(jì)大學(xué)近年來的試驗(yàn)和分析工作,并提出了作者對相貫節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步研究課題的看法。[關(guān)鍵詞]鋼管結(jié)構(gòu)相貫節(jié)點(diǎn)研究評述Theauthorsintroducethesteeltubularstructure,theclassificationoftubularjoints,thedevelopmentofresearchingtu

2、bularjointsinourcountryandabroad,theexperimentandanalysisresearchinTongjiUniversityrecently.Someviewpointsaboutfurtherresearchontubularjointsarepresented.Keywords:steeltubularstructure;tubularjoints;researchappraisal一、概述造工藝,因?yàn)榻粎R鋼管的數(shù)量、角度、尺寸的不同使得近20年來,鋼管結(jié)構(gòu)在我國得到迅猛

3、發(fā)展,在現(xiàn)相貫線形態(tài)各異,而且坡口處理困難,在空間結(jié)構(gòu)中,代工業(yè)廠房、倉庫、體育館、展覽館、會場、航站樓、車站難度更大;但隨著多維數(shù)控切割技術(shù)的發(fā)展,這些難點(diǎn)及辦公樓、商住樓、賓館等建筑中得到廣泛應(yīng)用。鋼管已被克服。國內(nèi)一些企業(yè)已裝備了這一技術(shù),相貫節(jié)結(jié)構(gòu)已不是傳統(tǒng)意義上的鋼管結(jié)構(gòu)了,鋼管作為建筑點(diǎn)在大跨度鋼管結(jié)構(gòu)中得到了前所未有的應(yīng)用。近物的支柱,可與工字形截面或其他開口截面的鋼梁構(gòu)10年來建設(shè)的一些重大工程,如上海體育場、虹口體成框架結(jié)構(gòu);在以開口截面桿件為主的結(jié)構(gòu)中,也可見育場、廣州體育館、首都機(jī)場新航站樓、深

4、圳機(jī)場航站作為其子結(jié)構(gòu)的鋼管桁架、網(wǎng)架等;鋼管內(nèi)填入混凝土樓、成都雙流機(jī)場新航站樓、上海科技城、廣州新白云后,可形成一種新穎的結(jié)構(gòu)形式———鋼管混凝土結(jié)構(gòu)。機(jī)場航站樓等,都使用了相貫節(jié)點(diǎn),而且應(yīng)用勢頭還在鋼管結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是圓管和方管的對稱截面形式使增加。得截面慣性矩對各軸相同,有利于單一桿件的穩(wěn)定性采用計(jì)算機(jī)數(shù)控加工技術(shù)使得圓、方管相貫線加設(shè)計(jì);截面的閉合提高了抗扭剛度;對板件局部穩(wěn)定性工變得非常簡單。在這種前提下,相貫節(jié)點(diǎn)就體現(xiàn)出而言,閉合截面也優(yōu)于有懸挑板件的開口截面;這些無許多優(yōu)越性。如外觀簡潔明快;沒有外凸的節(jié)

5、點(diǎn)零件,疑都是結(jié)構(gòu)工程師所歡迎的。在許多場合下,建筑師使次要構(gòu)件連接方便;不需要增加節(jié)點(diǎn)用鋼材等。建也愿意利用鋼管外觀簡潔的特點(diǎn)。鋼管外表面積相對造廣州體育館時,設(shè)計(jì)者根據(jù)試驗(yàn)研究結(jié)果,取消了初同樣承載性能的開口截面鋼構(gòu)件往往要小,這就減少步設(shè)計(jì)時考慮的鋼管內(nèi)加勁板,大大減少了制造工作了防腐防火涂層的材料消耗和涂裝工作量,加上鋼管量,節(jié)約了鋼材。加工的便利性,為制造商和業(yè)主帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效益。但結(jié)構(gòu)工程師必須認(rèn)識到,采用相貫節(jié)點(diǎn)的鋼管雖然就材料單價而言,鋼管價格高于普通開口截面形結(jié)構(gòu)與采用其他節(jié)點(diǎn)形式的鋼管結(jié)構(gòu)相比,

6、一個顯著式的型鋼,但上述這些優(yōu)點(diǎn)綜合起來,鋼管結(jié)構(gòu)在眾多的區(qū)別表現(xiàn)在于,桿件和節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的獨(dú)立性減小,決定方面還是可以優(yōu)先選用的基本結(jié)構(gòu)形式之一。桿件承載性能的那些材料和幾何要素也同時決定了節(jié)目前工程中使用的鋼管結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)類型有螺栓球節(jié)點(diǎn)的性能。合理的設(shè)計(jì)應(yīng)尋求桿件和節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能的點(diǎn)、焊接球節(jié)點(diǎn)、鑄鋼節(jié)點(diǎn)、法蘭節(jié)點(diǎn)、外加勁板連接節(jié)最佳結(jié)合點(diǎn)。點(diǎn)、內(nèi)加勁板連接節(jié)點(diǎn)、相貫節(jié)點(diǎn)、多種形式的組合節(jié)二、相貫節(jié)點(diǎn)的分類點(diǎn)等等。其中,相貫節(jié)點(diǎn)又稱簡單節(jié)點(diǎn)(simplejoint)、按幾何形式分類,節(jié)點(diǎn)可以分為平面節(jié)點(diǎn)和空間無加勁節(jié)點(diǎn)(

7、unstiffenedjoint)或直接焊接節(jié)點(diǎn)。在其節(jié)點(diǎn)兩大類。前者為所有桿件軸線處于同一平面或幾節(jié)點(diǎn)處,只有在同一軸線上的兩個最粗的相鄰桿件貫乎處于同一平面內(nèi)的節(jié)點(diǎn),否則便是空間節(jié)點(diǎn)。在節(jié)通,其余桿件通過端部相貫線加工后,直接焊接在貫通點(diǎn)處貫通的鋼管通常稱為主管或弦桿(chord);其余則桿件的外表;非貫通桿件在節(jié)點(diǎn)部位可能互相分離,也稱為支管(branch)或腹桿(brace)。空間節(jié)點(diǎn)中非主承可能部分重疊。相貫線切割曾被視為是難度很高的制重面內(nèi)的桿件稱為支桿以區(qū)別于腹桿。弦桿截面為圓52管的節(jié)點(diǎn),通常稱為圓管

8、節(jié)點(diǎn);弦桿截面為方管或矩形度計(jì)算公式形式(圓鋼管)。文[4]進(jìn)行了系統(tǒng)的K形管的節(jié)點(diǎn)則稱為方管節(jié)點(diǎn),包括弦桿為方管或矩形管節(jié)點(diǎn)參數(shù)試驗(yàn),按參數(shù)γ(D/2T),β(d/D),θ,g/D而腹桿為圓管的節(jié)點(diǎn)。工程中較多遇到的平面節(jié)點(diǎn)如等,進(jìn)行106個試件的試驗(yàn),得出K形節(jié)點(diǎn)承載力試驗(yàn)圖1所示:T形(或Y形)、X形、K形、YK形(即在弦桿公式,APIP