杜俊松 張 琴

(寧夏大學土木與水利工程學院，寧夏銀川 750021)

1 模型的設計

本文選取了三組節(jié)點來分析鋼管結構加強型K節(jié)點的力學性能，每組分別選取主管和支管的尺寸相同的五個節(jié)點，套管的尺寸不同，并對各節(jié)點進行極限承載力的分析，主管外寬分別為120 mm，240 mm，480 mm。支管外徑分別為 80 mm，100 mm，200 mm。取加強套管的長度和加強套管的厚度為變化值，主要應考慮的參數(shù)為:節(jié)點主管的外寬與支管外徑的比值β，主管的外寬與主管的厚度的比值γ和主管的厚度與支管的厚度的比值τ，主管的長度和加強套管的長度的比值L/l0，主管的厚度與加強套管的厚度的比值T/t0，在建模過程中同一組的主管的厚度和長度不變化。分析比較加強套管的幾何參數(shù)進行變化時，對鋼管結構加強型K節(jié)點的力學性能的影響，并與鋼管結構普通K型節(jié)點的承載力性能進行比較。

2 主方支圓(R—C)有限元計算結果

本文共選取了三組節(jié)點來分析鋼管結構加強型K節(jié)點的力學性能，每組分別為五個節(jié)點，每一組五個節(jié)點的弦桿和腹桿的尺寸都相同，加強節(jié)點中加強套管的長度為l0，加強套管的厚度t0是變化值，同一組節(jié)點中β，γ，τ取相同值，變化套管的長度l0，套管的厚度t0，即主管的長度和加強套管的長度的比值L/l0，主管的厚度與加強套管的厚度的比值T/t0變化時，分析加強型K節(jié)點的力學性能。比較鋼管結構加強型K節(jié)點與鋼管結構普通K節(jié)點承載力的變化，并比較兩種節(jié)點的破壞模式。同時比較分析在主管的長度和加強套管的長度的比值L/l0，主管的厚度與加強套管的厚度的比值T/t0變化時對鋼管結構加強型K節(jié)點破壞模式及承載力的影響，比較得出其變化參數(shù)的優(yōu)化值。變化參數(shù)L/l0，T/t0不同時鋼管結構加強型K節(jié)點極限承載力計算結果見表1。

3 參數(shù)L/l0，T/t0對鋼管結構加強型K節(jié)點的承載力影響

表1 變化參數(shù)L/l0，T/t0不同時鋼管結構加強型K節(jié)點應力和位移值

由表1可以得出，在參數(shù)L/l0，T/t0不同，節(jié)點承載力與位移也不同，當主管厚度與加強套管厚度的比值T/t0是定值，即節(jié)點加強套管的厚度尺寸是定值，主管長度與加強套管長度的比值L/l0的值分別取5，3.33，2.5，2，1.67 時，也就是取主管長度分別為 5，3.33，2.5，2，1.67 倍的加強套管長度，得出的最大應變與最大應力之間的關系。當節(jié)點加強套管的厚度尺寸是定值時，套管長度變大時承載力是呈增加的走勢，但是主管長度與加強套管長度的比值L/l0取2和1.67的時候，加強套管長度變大時承載力不再跟隨其變化，當主管厚度與加強套管厚度的比值T/t0取1.0和1.1的時候，主管的長度與加強套管的長度的比值L/l0取2的時候的承載力要大于取1.67時的承載力，當主管厚度與加強套管厚度的比值T/t0為其他值時，主管長度與加強套管長度的比值L/l0取2和1.67時的承載力差別不大，如果考慮到用料的經濟問題的話，在加強套管長度選取上建議主管長度與加強套管長度的比值L/l0取2，也就是主管長度是加強套管長度的2倍。

當參數(shù)主管長度與加強套管長度的比值L/l0為定值時，即加強套管的長度l0為定值，主管厚度與加強套管厚度的比值T/t0分別取 1.67，1.43，1.25，1.11，1，也就是取主管的厚度分別為1.67，1.43，1.25，1.11，1 倍的加強套管的厚度，對每組不同的主管的長度與加強套管的長度的比值L/l0的承載力取加權平均數(shù)，最終得到當主管的厚度與加強套管的厚度的比值T/t0取1.43時候的承載力加權平均數(shù)最大，為最優(yōu)解。所以對于加強套管厚度t0來說，本文建議取主管厚度與加強套管厚度的比值T/t0為1.43，也就是主管厚度是加強套管的厚度的1.43倍。

［1］武振宇，陳 鵬，王淵陽.T型方管節(jié)點滯回性能的試驗研究［J］.土木工程學報，2008，41(12):8-13.

［2］楊文偉，王秀麗，庹磊峰.圓鋼管KK型搭接節(jié)點內隱藏焊縫焊接與否有限元分析［J］.寧夏大學學報(自然科學版)，2010，31(1):61-65.

［3］王 偉.圓鋼管相貫節(jié)點非剛性性能及對結構整體行為的影響效應［D］.上海:同濟大學，2005.

［4］陳以一，王 偉，趙憲忠.鋼結構體系中節(jié)點耗能能力研究進展與關鍵技術［J］.建筑結構學報，2010，31(6):61-88.

［5］C.K.Soh，T.C.Fung，F(xiàn).Qin，et al.Behavior of Completely O-verlapped Tubular Joints Under Cyclic Loading［J］.Journal of Constructional Engineering，2001(2):122-128.