郭小农　曾强　黄泽韡　彭礼　陈宇

摘  要：為研究螺栓球柱节点的受弯性能，基于2个单向受弯节点试验，采用ABAQUS建立了螺栓球柱节点的有限元模型，得到了节点的破坏模式、螺栓内力及荷载-位移曲线. 通过对比发现，数值分析结果与试验结果吻合良好，验证了数值模型的可靠性. 随后对螺栓球柱节点的数值模型进行了合理简化，并分析了正、负弯矩作用下节点的受力特性. 建立了46个数值模型，对影响螺栓球柱节点受弯性能的因素进行了详细的参数分析. 结果表1明，增大圆柱筒壁直径及壁厚可显著提高节点的受弯性能;节点的抗弯刚度及承载力随杆件宽度、弧形垫片厚度、螺栓尺寸及间距的增加而提高，且节点受正弯矩时提高更为明显;设置加劲肋可显著提高节点受弯性能.

关键词：螺栓球柱节点;半刚性节点;有限元分析;参数分析;抗弯刚度

中图分类号：TU395                               文献标志码：A

Numerical Study on Flexural Behavior of Bolted Ball-cylinder Joint

GUO Xiaonong1？，ZENG Qiang1，HUANG Zewei1，PENG Li2，CHEN Yu1

（1. College of Civil Engineering，Tongji University，Shanghai 200092，China;

2. Shanghai T&D Architectural Technology Co，Ltd，Shanghai 200092，China）

Abstract： In order to investigate flexural behaviors of the bolted ball-cylinder（BBC） joint，based on 2 tests on joints under one-way bending moment，finite element （FE） model was developed in ABAQUS. Failure modes，bolt internal forces as well as the load-displacement curves of the joints were obtained. By comparison，it was found that the numerical results agreed well with the experimental results，verifying the reliability of the FE model. Subsequently，joint model under bending moment was simplified and the mechanical behaviors of joint under positive and negative moments were discussed. In the parametric study，46 FE models were established to investigate the effects of different parameters on flexural behaviors of the BBC joint. The results indicate that increasing the diameter and thickness of the hollow cylinder can improve the flexural behavior of the BBC joint significantly; while the bearing capacity and stiffness of the BBC joint increase with the increase of rectangular tube width，washer thickness，size and interval of the bolts，and the effects will be more obvious when positive moment is applied to the joint. Besides，the ribbed stiffness can improve flexural behavior of the BBC joint greatly.

Key words： bolted ball-cylinder joint; semi-rigid joint; finite element analysis; parametric analysis; bending stiffness

收稿日期：2019-02-17

基金项目：国家自然科学基金资助项目（50908168， 51478335）， National Natural Science Foundation of China（50908168， 51478335）

作者简介：郭小农（1977—），男，四川金堂人，同济大学副教授，工学博士

我国现行规范《空间网格结构技术规程》（JGJ7—2010）[1]规定：对于网架结构和双层网壳结构，可采用空间铰接杆系结构进行分析，节点假定为铰接;对于单层网壳结构，可采用空间刚接梁系结构进行分析，节点假定为刚接. 但现有研究表1明，大多数空间网格结构的节点实际上是半刚性节点，且节点刚度对结构的力学性能有很大影响. 王星、完海鹰等[2-4]通过数值分析计算，回归……