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平面K型圆管节点新的承载力计算公式

2012-10-30童乐为孙建东陈以一

同济大学学报(自然科学版) 2012年4期
关键词:承载力有限元

童乐为,孙建东,2,陈以一

(1.同济大学 建筑工程系,上海 200092;2.山东省建筑科学研究院,山东 济南 250031)

钢管桁架已在国内外结构工程中得到广泛的应用.在直接焊接的相贯节点研究中,对平面K型圆钢管节点(见图1)极限承载力的研究成果最为丰富[1-10].这些研究成果反映在了各国钢结构设计规范(指南、手册)中,对于平面K型圆钢管节点来说,其承载力计算公式主要来源有我国钢结构设计规范(GB 50017—2003)[11]、欧洲规范(Eurocode 3)[12]、美国焊接学会规程(AWS)[13]、日本建筑学会规范(AIJ)[14]、陈誉公式[1]和 M.M.K.Lee公式[2].

尽管规范对已有研究成果进行了归纳和总结,但并非所有问题都已得到完满解决,目前规范或研究中尚存在如下不足或未考虑的影响因素:① 在有限元分析上,文献[3-4]对K型圆钢管搭接节点的极限承载力进行了数值分析,但尚未考虑内隐蔽部分焊接与否以及腹杆搭接顺序等施工因素对节点受力性能和极限承载力的影响;文献[2,5-6]考虑了上述施工因素,但其研究主要基于数值分析,没有试验研究的支持;② 在公式形式上,M.M.K.Lee公式仅针对平面K型搭接节点承载力的计算,不能应用于间隙节点;我国规范公式主要建立在间隙节点基础上,对搭接节点按间隙为零考虑,整体上偏于保守,陈誉公式对此做了修正,提出了平面K型搭接节点的计算公式,但由此得到的平面K型节点承载力计算公式有两个,未统一公式形式,而Eurocode 3,AIJ均用一个统一的公式来计算平面K型间隙和搭接节点,更加简洁合理;③ 在承载力研究上,影响搭接节点承载力的诸多因素(如搭接顺序、内隐蔽部分焊接与否等)在现有各规范公式中尚未得到反映.已有的有限元分析[2,5]表明:腹杆搭接顺序和内隐蔽部分是否焊接,节点承载力最大可相差30%;……

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