CN109815531A - 空间复杂多支管柱节点承载力计算方法 - Google Patents

空间复杂多支管柱节点承载力计算方法 Download PDF

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刘蜀宇
刘红军
陈文军
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CHONGQING SHUNTAI IRON TOWER MANUFACTURING Co Ltd
Chongqing University
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Abstract

本发明公开了一种空间复杂多支管柱节点承载力计算方法，包括以下步骤：建立空间复杂多支管柱的有限元模型；对空间复杂多支管柱的有限元模型进行有限元分析，得到有限元分析结果；将有限元分析结果进行回归拟合，得到空间柱节点极限承载力计算公式。本发明拟合出了空间复杂多支管柱节点极限承载力的计算公式，通过该公式进行计算可以为工程设计提供参考。

Description

空间复杂多支管柱节点承载力计算方法
技术领域
本发明属于角钢塔设计技术领域，具体是一种空间复杂多支管柱节点承载 力计算方法。
背景技术
圆钢管节点的出现及使用早于方钢管节点，故对前者研究的时间较早，研 究的历史较长，积累了较多的数据资料。钢管节点的研究始于1948年，前西德 所进行的钢管节点实验，主要研究了节点的极限强度及破坏模式。上世纪50年 代，美国开始了钢管相贯节点的分析研究。随后60年代，许多国家在大跨空间 结构，高耸结构中采用钢管构件节点，此时钢管节点得到了快速的发展，从而 钢管节点的研究工作也逐渐展开。60年代至70年代，越来越多的国家和地区把 钢管节点的计算纳入设计规范，且其在建筑结构中的应用越来越广泛。尽管对 圆钢管节点的研究较早，但其受力较为复杂，加之受众多因素影响，故需对其进行更深入的研究。
国内对于钢管-板连接的节点所进行的研究主要局限于平面节点，对于空间 节点的研究较少，但也取得了一定的研究成果。然而，对于带有钢管插板连接 的空间相贯节点的研究较为罕见，关于此类节点的极限承载力计算是结构设计 中急需研究的问题。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种空间复杂多支管柱 节点承载力计算方法。该计算方法拟合出了空间复杂多支管柱节点极限承载力 的计算公式，通过该公式进行计算可以为工程设计提供参考。
本发明采用的技术方案是：
一种空间复杂多支管柱节点承载力计算方法，包括以下步骤：
S1、建立空间复杂多支管柱的有限元模型；
S2、对空间复杂多支管柱的有限元模型进行有限元分析，得到有限元分析 结果；
S3、将有限元分析结果进行回归拟合，得到空间柱节点极限承载力计算公 式。
作为优选，所述步骤S2中，进行有限元分析之前对有限元模型进行拆分， 得到K型节点模型，再对K型节点模型进行有限元分析。
作为优选，所述步骤S2中，有限元模型的拆分方法为：首先除去仅起构造 作用的辅助材支管及杆；最后除去支管，形成平面K型相贯节点，为提高计算 效率，每次拆分时，仅除去被拆支管端部的约束及荷载。
作为优选，所述步骤S3中空间柱节点极限承载力计算公式为：
本发明的有益效果如下：
本发明拟合出了空间复杂多支管柱节点极限承载力的计算公式，计算数据 与实验数据误差较小，通过该公式进行计算可以为工程设计提供参考。
附图说明
图1为实施例中建立的有限元模型的整体模型图；
图2为实施例中有限元模型的第一次拆分示意图；
图3为实施例中有限元模型的第二次拆分示意图。
附图标记：
1、主管；2、第四支管；3、第一支管；4、第五支管；5、第二支管；6、 第三支管；7、第一辅助材杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
实施例：
一种空间复杂多支管柱节点承载力计算方法，包括以下步骤：
S1、建立空间复杂多支管柱的有限元模型；采用软件ANSYS建模，建立如 图1所示的有限元模型，包括主管1、第四支管2、第一支管3、第五支管4、 第二支管5、第三支管6和第一辅助材杆7，节点模型采用SHELL181壳单元模 拟，不考虑焊缝的影响，构件与节点板螺栓孔连接处采用MPC184单元模拟。
考虑节点模型的几何非线性、材料非线性，钢材本构关系采用多线性模型 及等向强化理论。
S2、对空间复杂多支管柱的有限元模型进行拆分，得到K型节点模型，再 对K型节点模型进行有限元分析，得到有限元分析结果，其中，有限元模型的 拆分方法为：首先除去仅起构造作用的第一支管3、第二支管5、第一辅助材杆 7；得到如图2所示的第一次拆分示意图，最后除去第三支管6，得到如图3所 示的第二次拆分示意图，形成平面K型相贯节点，简称K型节点，为提高计算 效率，每次拆分时，仅除去被拆支管端部的约束及荷载；
S3、将有限元分析结果进行回归拟合，得到空间柱节点极限承载力计算公 式。空间柱节点极限承载力计算公式为：
其中，ψ0为考虑辅助材杆件的影响参数，取ψ0＝1.05；
Pu2为K型节点的极限承载力；K型节点的极限承载力的计算公式为：
其中，ψ2为考虑主管1及第四支管2的影响参数；
θ为支管轴线与主管1轴线的夹角；
d为主管1直径；t为主管1壁厚；
其中σ为节点两侧主管1轴心压应力的较小绝对值； fy为主管1钢材的屈服强度。
当β2≤0.7时，ψd＝0.069+0.93β2，当β2大于0.7时，ψd＝2β2-0.68，其中β2为 第四支管2与主管1的直径比；
f为主管1钢材的抗弯、抗拉、抗压强度设计值。
ψ2的计算公式为：
ψ2＝0.8320+0.4595γ0.3-1.5004β2 0.4+0.1295τ2 0.5。
其中，γ为主管1自身径厚比；β2为第四支管2与主管1的直径比；τ2为第 四支管2与主管1的壁厚比。
经上述各公式，即可在设计时对空间柱节点极限承载力进行计算，为验证 公式的实用性，首先进行有限元模型与实验数据的对比，进行实验并收集实验 数据，整理数据得到节点承载力的有限元分析与实验结果对比，有限元分析以 第五支管4的柱节点4为例，如表1所示：
表1
其中，Ret为实验值与设计内力值之比，Ree为有限元分析值与设计内力值之 比，括号内数值表示对应主管1变形为3％d(d为主管1直径)时的设计内力比值。 表中可见，柱节点承载力值对应的主管1变形并未超过3％d的变形限值。
然后进行有限元分析值与计算公式计算结果的对比，计算处理数据如表2 所示，表中P0、P1、P2分别表示图1中的原节点、图2中的主管1的柱节点1、图 3中的第四支管2的柱节点2(即K型节点)的有限元分析结果，表中单位均为 kN。
表2
由表2及表1统计可知，有限元值与实验值最大相对差值为14.3％，属于可 接受范围，即计算公式结果与实验数据吻合度较高，具有实用价值。
本发明拟合出了空间复杂多支管柱节点极限承载力的计算公式，计算数据 与实验数据误差较小，通过该公式进行计算可以为工程设计提供参考。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和 改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种空间复杂多支管柱节点承载力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、建立空间复杂多支管柱的有限元模型；
S2、对空间复杂多支管柱的有限元模型进行有限元分析，得到有限元分析结果；
S3、将有限元分析结果进行回归拟合，得到空间柱节点极限承载力计算公式。
2.根据权利要求1所述的一种空间复杂多支管柱节点承载力计算方法，其特征在于，所述步骤S2中，进行有限元分析之前对有限元模型进行拆分，得到K型节点模型，再对K型节点模型进行有限元分析。
3.根据权利要求2所述的一种空间复杂多支管柱节点承载力计算方法，其特征在于，所述步骤S2中，有限元模型的拆分方法为：首先除去仅起构造作用的辅助材支管及杆；最后除去支管，形成平面K型相贯节点，为提高计算效率，每次拆分时，仅除去被拆支管端部的约束及荷载。
4.根据权利要求1所述的一种空间复杂多支管柱节点承载力计算方法，其特征在于，所述步骤S3中空间柱节点极限承载力计算公式为：
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110569530A (zh) * 2019-07-18 2019-12-13 重庆瑜煌电力设备制造有限公司 一种钢管格构式多支管及其梁节点承载力的计算方法
CN113515801A (zh) * 2021-07-23 2021-10-19 中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司 一种钢管k形有加劲相贯焊节点承载力计算方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106599489A (zh) * 2016-12-16 2017-04-26 广西大学 空间圆管结构极限承载力分析的一次线弹性估算方法
CN107268808A (zh) * 2017-07-21 2017-10-20 中国能源建设集团浙江省电力设计院有限公司 一种高承载力钢管节点及制作方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106599489A (zh) * 2016-12-16 2017-04-26 广西大学 空间圆管结构极限承载力分析的一次线弹性估算方法
CN107268808A (zh) * 2017-07-21 2017-10-20 中国能源建设集团浙江省电力设计院有限公司 一种高承载力钢管节点及制作方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
胡浩: "钢管格构式塔架多支管空间节点受力性能及承载力研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(博士) 工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110569530A (zh) * 2019-07-18 2019-12-13 重庆瑜煌电力设备制造有限公司 一种钢管格构式多支管及其梁节点承载力的计算方法
CN113515801A (zh) * 2021-07-23 2021-10-19 中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司 一种钢管k形有加劲相贯焊节点承载力计算方法
CN113515801B (zh) * 2021-07-23 2022-06-28 中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司 一种钢管k型有加劲相贯焊节点承载力计算方法

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