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徐州火车站张弦桁架KK型铸钢相贯节点研究

作　者: 杨勇
导　师: 周安
学　校: 合肥工业大学
专　业: 结构工程
关键词: KK型铸钢相贯节点徐州火车站张弦桁架有限元非线性正交试验
分类号: TU391
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 57次
引　用: 1次
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内容摘要

随着大跨度空间体系在工程中的广泛应用,大量的复杂结构随之涌现,对结构形式和节点连接形式也提出了相对较高的要求。在保证节点可靠传力的同时,往往对节点的精度、自重、安装等提出了严格的要求。传统的节点形式已经不能满足现代建筑结构发展的需要,而铸钢节点的出现为解决此问题提供了思路。铸钢节点具有形式多样、造型优美、适应性强、方便解决多根大直径钢管贯通交汇的问题、整体性好、传力明确、承载力高、节点设计自由度大的优点。通过试验、有限元分析两种手段对徐州火车站张弦桁架KK型铸钢相贯节点进行了研究,掌握铸钢节点的力学性能,研究结果表明铸钢节点具有很高的安全储备。通过试验,可以得出初步结论:在施工现场,如需要对铸钢节点进行切割、焊接等操作,应该避免受力复杂区域,至少远离500mm;在进行铸钢节点设计、施工安装时,需要全面考虑各杆件中轴力对节点整体的力学性能影响。最后,运用正交试验的方法,对铸钢节点的承载力进行了研究,研究结果表明:弦杆壁厚对承载力的影响最大,腹杆在横向平面内的夹角影响最小。因此,可以通过合理的参数调整来避免铸钢节点失效,从而达到优化设计的目的。所以,本文的研究内容,可以为今后的设计、施工、规范修订等提供一定的参考。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
致谢  7-13
第一章绪论  13-23
  1.1 国内外空间结构发展现状  13-14
  1.2 空间结构节点选用的探讨  14-15
  1.3 铸钢节点概述  15-18
    1.3.1 铸钢节点的分类  15-17
    1.3.2 各国焊接结构用铸钢标准  17
    1.3.3 铸钢节点的生产工艺  17-18
  1.4 铸钢节点在国内外的应用  18-19
  1.5 国内外关于铸钢节点的研究现状  19-21
  1.6 铸钢节点应用中急需解决的问题  21
  1.7 本课题来源以及研究重点  21-23
第二章徐州火车站张弦桁架KK 型铸钢相贯节点足尺试验研究  23-40
  2.1 工程概况  23
  2.2 铸钢节点试件  23-25
    2.2.1 铸钢节点构造  23-24
    2.2.2 铸钢节点试件材质性能  24-25
  2.3 KK 型铸钢相贯节点试验内容  25-26
  2.4 KK 型铸钢相贯节点试验方案的设计  26-27
    2.4.1 KK 型铸钢相贯节点试验加载系统  26
    2.4.2 铸钢节点试验数据采集系统  26-27
  2.5 KK 型铸钢相贯节点试验数据分析  27-39
    2.5.1 强度失效方式的选用  27-28
    2.5.2 KK 型铸钢相贯节点试件整体承载力评定  28
    2.5.3 扩大洞口、焊接补强对KK 型铸钢相贯节点的整体影响的评估  28-33
    2.5.4 洞口扩大对KK 型铸钢相贯节点试件实时影响评估  33-35
    2.5.5 焊接补强对KK 型铸钢相贯节点试件实时影响评估  35-37
    2.5.6 腹杆轴力的竖向分量对 KK 型铸钢相贯节点的力学性能的影响探讨  37-39
  2.6 本章小结  39-40
第三章徐州火车站张弦桁架KK 型铸钢相贯节点有限元分析研究  40-58
  3.1 通用有限元软件ANSYS 介绍  40
  3.2 非线性静力有限元方法  40-47
    3.2.1 概述  40-41
    3.2.2 材料的本构关系  41-42
    3.2.3 边界条件  42-43
    3.2.4 单元选取  43-45
    3.2.5 求解过程  45-46
    3.2.6 加载方式  46-47
    3.2.7 极限承载力的求解方法  47
  3.3 有限元ANSYS 模拟结果  47-57
    3.3.1 扩大洞口前 KK 型铸钢相贯节点有限元模拟结果（最大试验荷载  47-54
    3.3.2 扩大洞口后 KK 型铸钢相贯节点有限元模拟结果（最大试验荷载  54-56
    3.3.3 洞口的扩大对KK 型相贯铸钢节点极限承载力的影响  56-57
  3.4 本章小结  57-58
第四章 KK 型铸钢相贯节点多参数静力非线性分析  58-65
  4.1 铸钢节点多参数分析概述  58
  4.2 铸钢节点静力非线性研究多参数介绍  58-59
  4.3 正交试验设计中有关试验次数以及水平数的确定  59-60
  4.4 KK 型铸钢相贯节点静力非线性多参数研究计算结果  60-61
  4.5 KK 型铸钢相贯节点静力非线性多参数研究计算结果的分析  61-64
  4.6 本章小结  64-65
第五章结论与展望  65-67
  5.1 结论  65
  5.2 展望  65-67
参考文献  67-70
攻读硕士学位期间发表的论文  70-71

徐州火车站张弦桁架KK型铸钢相贯节点研究

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