T型圆钢管相贯节点滞回性能研究(精)
装配式钢管内套筒-T型件梁柱节点力学性能分析
装配式钢管内套筒-T型件梁柱节点力学性能分析*摘要：为研究装配式钢框架钢管内套筒-T型件梁柱连接节点力学性能，通过改变内套筒厚度对节点进行有限元分析，对其极限承载力、荷载-位移滞回性能、耗能能力、破坏形态等进行深入研究。
结果表明：增大内套筒厚度，可以提高节点极限承载力和耗能能力，当内套筒厚度大于柱壁厚度2mm时，节点表现出良好的滞回性能；当内套筒厚度取值过大时，节点力学性能提升不明显；位移加载过程中，高强度对拉螺栓预拉力施加面的拉力值随内套筒厚度增大变化不明显。
关键词：装配式钢框架；钢管内套筒；T型件；梁柱节点；滞回性能1概述近年来，方钢管柱与H型钢梁连接而成的装配式钢框架结构体系已成为钢结构住宅的一个发展方向[1]，与H型钢柱相比，矩形方钢管柱截面惯性矩大、整体稳定性好，可以保证建筑结构室内环境的美观，方便后期装修。
目前方钢管柱与H型钢梁的连接方式主要是焊接连接，焊接增加了节点的脆性，同时施工速度慢，焊缝质量难以保证。
而采用装配式连接的钢结构与传统连接形式相比，可大量减少现场施焊工作量，有效避免焊接变形和残余应力，提高施工速度，实现安全、快捷、环保等施工建设目标。
目前方钢管柱的装配式拼接主要采用套筒连接，即预先在套筒、钢柱和钢梁等构件上留有高强螺栓孔，加工完毕的构件直接运至施工现场，通过高强螺栓进行组装，无需现场施焊，大大提高了施工速度和施工质量。
已有的梁柱节点拼接形式为外套筒连接，外套筒连接节点虽具有装配式节点的优点，但由于套筒在方钢管柱外侧，影响节点立面美观效果。
本文提出了方钢管内套筒-T型件连接的节点形式[2]，适用于低层和多层钢结构住宅，具有安装周期短、施工速度快的优点。
节点具体安装步骤如图1a和图1b，完成后的节点立面如图1c。
a—安装钢梁；b—安装上柱；c—节点立面。
图1钢管内套筒-T型件梁柱连接节点国内外学者针对方钢管柱H型钢梁节点的滞回性能开展了一些研究工作，李自林等对方钢管混凝土柱-H型钢全螺栓隔板贯通节点进行了抗震性能试验研究[3]，JWPark等对加强肋板方钢管梁柱节点的转角性能进行了试验研究[4]，EgorP.Popov等对方钢管柱在地震作用下的滞回性能和塑性能力进行研究[5]。
《圆端形钢管再生混凝土界面粘结性能研究》范文
《圆端形钢管再生混凝土界面粘结性能研究》篇一一、引言随着社会对可持续建筑和绿色建筑的需求日益增长，建筑行业正在寻找更加环保、高效且经济的建筑材料和施工方法。
其中，圆端形钢管再生混凝土因其结合了圆端形钢管的力学性能和再生混凝土的环保优势，正成为一种新型的建筑材料。
而其界面粘结性能，则是影响这种新型建筑材料整体性能的重要因素。
因此，对圆端形钢管再生混凝土界面粘结性能的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、文献综述在过去的几十年里，关于钢管混凝土的研究已经取得了显著的进展。
然而，对于圆端形钢管再生混凝土的界面粘结性能的研究尚处于起步阶段。
这一领域的研究主要涉及钢管与混凝土之间的粘结强度、界面破坏模式以及影响因素等方面。
现有研究表明，钢管与再生混凝土之间的粘结性能受到多种因素的影响，如材料特性、施工工艺、环境条件等。
因此，深入开展圆端形钢管再生混凝土界面粘结性能的研究是必要的。
三、研究方法本研究采用试验研究与理论分析相结合的方法，对圆端形钢管再生混凝土界面粘结性能进行研究。
首先，设计并制备了一系列的圆端形钢管再生混凝土试件。
然后，通过单调荷载作用下的拉拔试验和位移控制下的推剪试验，对试件的界面粘结性能进行测试。
最后，通过扫描电镜（SEM）观察破坏后的试件微观结构，分析界面粘结破坏的机理。
四、实验结果与分析1. 实验结果通过拉拔试验和推剪试验，我们得到了圆端形钢管再生混凝土界面的荷载-位移曲线，以及试件的破坏模式。
实验结果表明，圆端形钢管与再生混凝土之间的界面粘结强度较高，具有较好的承载能力。
此外，我们还观察到了一些典型的破坏模式，如拔出破坏、剪切破坏等。
2. 数据分析与讨论通过对实验数据的分析，我们发现圆端形钢管再生混凝土界面的粘结性能受到多种因素的影响。
其中，混凝土强度、钢管表粗糙度、界面的粘合剂类型等因素对界面粘结性能具有显著影响。
具体而言，提高混凝土强度和钢管表面的粗糙度可以显著提高界面的粘结强度。
T型方钢管相贯节点轴压性能有限元研究与试验验证
口ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｓ ， ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｎ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｍ ｅ ｎ ｓ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ． Ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｖ ｌ ａ ｕ ｅ ｏ ｆ ３ ／ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｓ ｄ ，
生弦杆相贯面凹陷和侧壁鼓 凸的现象； 试件在加载全过程具有较强的变形能力； 值越小， 试件 的应
力强化越 时显 ， 延性 也 越 小 ； 试 件 极 限 承 载 力 随 着 值 的 增 大 而增 大 ； 有 限 元模 拟 与 试 验 吻 合 度
较 高．
关键词 ： Ｔ型方钢管相贯节点 ； 有限元分析 ； 轴压性能 中图分 类号 ： Ｔ Ｕ ３ ９ ２ ． ３ 文献标 志码 ： Ａ Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ２ ０ ９ ５— ４ ７ ６ Ｘ． ２ ０ １ ３ ． ０ ３ ． ０ ２ ２
环口套管加强型T型圆钢管节点的滞回性能研究
Ｔ － ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ ｒ ｅ ｉ ｎห้องสมุดไป่ตู้ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｃ ｏ ｌ ｌ ａ ｒ ｃ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ｐ ｉ ｐ ｅ
ｓ ｏＮ Ｇ Ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ — ｚ ｈ ｉ ， ＷＥＩ Ｊ ｉ ａ ｎ ＿ ， ＳＨ ＥＮ Ｌｅ ｉ
（１． Ｊ ｉ ａ ｎｇ ｓ ｕ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ＆ Ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏｐｍｅ ｎｔ Ｃｅ ｎｔ ｒ ｅ ｏ ｆ Ｃｏｎｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｉ ｏｎ Ｓａ ｆ ｅ ｔ ｙ ａ ｎｄ Ｄｉ ｓ ａ ｓ ｔ ｅ ｒ Ｍ ｉ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｉ ｏｎ，
宋 生志 ， 魏 建 军 ， 沈 磊。
（ 江 苏建筑 职业 技术学 院 江苏 省建筑 安全 与减灾 工 程技术 研发 中心 ， 江苏 徐州 ２ ２ １ １ １ ６ ； ２ ． 江 苏九 洲投 资集 团房产 开发 有 限公 司 ， 江苏 常州 ２ １ ３ ０ ０ ０）
摘 要 ：为 了提 高桁 架管 节点的 承载 力及 抗震 性 能 ， 采 用环 口套 管加 强 方 式 对 管 节 点进 行加 强．
基 于有 限元 分析 环 １ ３套 管加 强型 管 节 点在 承 受 轴 向循 环荷 栽作 用下 的 滞 回性 能． 通 过 分 析发 现 ：
环 口套 管加 强模 型滞 回 曲线 包围的 面积 显 著 大 于 未加 固模 型滞 回 曲线 所 包 围的 面 积． 同时 ， 由于 环 口套 管提 高 了节点相 贯部 位 的主 管刚度 ， 使 得破 坏 部位 于相贯 处 的焊 趾 处转 移到 了套 管 两端 边
第 １ ４卷 第 １ 期
２ ０ １ ４年 Ｏ ３月
江 苏 建 筑 职 业 技 术 学 院 学 报
Ｊ ０ＵＲＮＡＬ ｏＦ Ｊ Ｉ ＡＮＧＳ Ｕ Ｊ Ｉ ＡＮＺＨＵ Ｉ ＮＳ ＴＩ ＴＵＴＥ
环口板加强型T型管节点滞回性能的试验研究
节 点 的滞 回性 能 。 管节 点及 加强 型 管节点 在 低周 循环 荷 载作用
刚度 ， 变 了 管 节 点 的 破 坏 方式 ， 未 加 强 管 节 点 的焊 缝 周 围破 坏 转 移 到环 口板 周 围 破坏 。基 于 试 验 测 试 得 到 改 将
的两个试件 的滞 回曲线 ， 发现采用环 口板加强的 Ｔ型圆钢管节点 的滞 回曲线更加饱 满 ， 回环包围的面积 明显 滞 大 于未加强 的 Ｔ型 圆管节点 ， 明加强后 的圆钢 管节点 能够更好地抵抗 动力荷 载。此外 ， 说 还进行 了试件 的延性
测 得数据 如 表 ２ 。外 径 相 同 ， 度 相 同 的管 来 自 厚 同一 批钢材 ， 以它们 的材料特性一样。因此加强 所
试件的主管 、 管和未加强试 件的主管、 支 支管材料特
．
７ ２・
华
中
科
技
大
学
学
报（ 城市科学版）
２１ ０ ０年
对 于 Ｔ型管节 点试 件 ， 管 和主 管 之间 的相 支 贯焊缝 采用 坡 口熔 透焊 形式 ， 图 ２所示 。 如
支 管 壁
在进 行试 验测 试 之前 ， 钢 管 的材 料特 性 进 对 行 了测试 ， 通过对 标 准拉伸试 件的单 向拉伸试 验 ，
高， 文献［ １ １］ ｌ］ ２ 对环 口板加强型管节点的静
力强 度进 行 了试 验 研究 和相 关 的数 值模 拟 ， 现 发 其静 力强 度 明显 高 于普 通 管 节 点 ， 这 种 加 强后 对 的管 节点 的滞 回性 能 需 要 通 过 试 验 进 行 深 人 研
考虑倒角系数的T型铸钢节点的滞回性能分析
结 构 中得 到 了广 泛应 用 。 通过 对 不 同 倒 角 系数 和 壁 厚 的 Ｔ 型 铸 钢 节 点 滞 回性 能进 行 有 限 元 分 析 ， 发 现 铸 钢 节 点 滞
回 性 能 良好 ， 增 大 倒 角 系数 可 以 提 高极 限承 载 能 力 ， 但 对 节 点 变 形 能 力 影 响 较 小 。相 关 结 果 为 铸 钢 节 点 设 计 和 工
出铸 钢球 管 节 点 受 拉 和 受 压 承 载 能 力 相 关 计 算 公
式， 对铸 钢节 点 的 滞 回性 能 的研 究 尚属 空 白。一 些
对 Ｔ 型和 Ｋ 型焊 接 钢管 节点 滞 回性 能 的试 验研 究
Ｔ 型节 点模 型几 何尺 寸 的定义 如 图 １和表 １ 所
第一作者 ： 魏德敏 ， 女， １ ９ ５ ５年 出 生 ， 教授， 博士生导师 。
程 的 应 用提 供 了理 论 依 据 。
关键词 ： 倒 角 系数 ； 铸 钢 节 点 ；滞 回性 能 ；弹 塑 性 分 析
ＤＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ７ — ９ ９ ６ ３ ． ２ ０ １ ３ ． ０ １ ． ０ ０ ５
ＡＮＡＬＹＳＥＳ ＦＯＲ ＨＹＳ ］ 、 ＥＲＥＴＩ Ｃ ＢＥＨＡＶＩ ｏＲ ＯＦ ＴＨＥ ＣＡＳＴ ＴＵＢＵＬＡＲ Ｔ＿ Ｊ ＯＩ ＮＴ
Ｅｍａ ｉ ［ ： ｄ ｍ ｗｅ ｉ ＠Ｓ Ｃ ｌ Ａ ｔ ． ｅ ｄ ｕ ． ｅ ｔ ｌ
１ 分 析 模 型
起， 主要 用在 体 育场馆 等 大跨 度空 间结 构 中 ， 取得 了 良好 的经 济 效 益 。但 是 对 铸 钢 节 点 的研 究 相 对 滞
后， 尚 不 能 满 足 结 构 设 计 的 需 要 。我 国 颁 布 的 Ｃ Ｅ Ｃ Ｓ ２ ３ ５： ２ ０ ０ ８ （ （ 铸 钢节 点 应 用技 术 规 程 》 ＿ ２ 仅 给
环口板加强型T型圆钢管节点滞回性能研究
作者简介 ：蔡艳青 （ ９６ ） 女 ， １８ － ， 山东济宁人 ， 硕士研究生 ， 研究方 向为钢结构（ ｍ ｉ ｙ ｌ １１ １ ＠１３ １１） Ｅ ａｌ ｑＯ ８ ０８ ６ ．ｏ＂ ：ｃ ３１ １
基 金 项 目 ：国家 自然 科 学 基 金 （０ ０ １ ３ ５８８５ ）
度 ， 期 已经做 了大量 的研 究工作 ， 应 的设 计 和 前 相
计算方 法都 比较 成熟 。但是 目前 越来 越多 的钢管 结构兴 建 于一些 抗震设 防 烈度较 高 的区域 。此外
法是新 加 坡 国 立 大 学 的 Ｃ ｏ ｈｏ等 人 首 先 提 出 来 的 ’ 并对 该 加 固方 法 进 行 了一 系 列 试 验 测 。 ， ”
向。对 于 管 节 点 结 构 的 静力 承 载 能 力 和 疲 劳 强
过试验测试和有限元分析研究 了方钢管节点的滞 回性能， 发现方钢管节点的延性 比较好 ， 但是最终 也是在 焊缝 处发 生脆性 断裂破 坏 。
环 口板加 强 管节点是 一种 相对 比较新 颖 的加
固方法 ， 目前 国 内外研 究 的相 对 少一 些 。这 种 方
点是它 可 以用来对 服务期 间的管节 点进行 现场 加 固， 而上 面介 绍 的其 它 方法 只能 用 于设 计 阶段 的 加 固。通 过 文献 ［ １ －１ ］ 一 系 列 研 究 ， ｈｏ １ ］［３ 的 Ｃ ｏ 等认 为该方 法对 提 高 管节 点 的承 载力 非 常 有 效 。
但 是 ， ｈｏ等所 做 的研 究工 作 主 要是 针对 环 口板 Ｃｏ
蔡艳青， 邵永波
（ 台大 学 烟 土 木 工 程 学 院 ，山东 烟 台 ２４０ ） ６０ ５
钢框架梁柱T型钢连接滞回性能的研究及设计建议
ａ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｏ ｌ ｅ ｒ Ｆ ｎ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ｉ ａ ＥＭ ｎ ｌｓｓ ｕ ｇ ｓ ｉ ｎ ｎ ｓ ｉｍｉ ｅ ｉ ｎ ｏ ｓｕ ｏ ｎ ｃｉ ｎ ａ ｅ ｐ ｏ ｏ ｅ ． ｎ ａ ａ ｙ ｉ ，ｓ ｇ ｅ ｔ ｓ ｏ ｅｓ ｃ ｄ ｓｇ ｆＴ— ｔ ｄ ｃ ｎ ｅ ｔ ｒ ｒ ｐ ｓ ｄ ｏ ｏ
理 论 和工程 意义 。
随着 我 国经 济 的高 速 发展 ， 框 架结 构 成 为 多 钢
层和 高层 建筑选 用 的主要结构 形式 之一 。钢框 架梁 柱连 接按 连接材 料 的不 同可 以分 为 铆 接 连接 、 高强 螺栓 连接 、 接 以及 混 合 连 接 。２ 焊 ０世 纪 ６ ０年 代 末 到 ７ ０年代 初 ， 与柱 的连接方 式 由高强 螺栓连 接转 梁
经济 ， 而且 其 刚 度 和 承 载 力 相 对较 大 ， 性较 好 。通 过 Ａ Ｙ 延 ＮＳ Ｓ对 Ｔ 型 钢 连 接 的 滞 回性 能进 行 分 析 ， 在 非 线 性 有 并 限 元 分析 结果 的基 础 上 ， 出钢 框 架 Ｔ 型 钢 连接 的 抗 震设 计 对 策 和 建议 。 提 关 键 词 Ｔ 型 钢 连 接 循 环 荷 载 滞 回性 能 抗 震 设 计少 ， 们对 于这 种 连接 的受 力性 人 能 和破坏 机理 的认 识 还远 远 不 够 ， 了 寻求 更 有利 为
于抗震 的连接 形式 和减少 震 害 ， 分析 和研 究 Ｔ 型钢 连 接 的受力 机理并 提 出抗震 设 计 对 策 ， 具有 重 要 的
（ ｌ ｇ ｆＣｉｉＥｎ ｉｅ ｒｎ Ｓ ａ ｄ ｎ ｉｅ ｓｔ ｆＡｒ ｈｔｃｕ ｅ Ｊｎ ｎ ２５ ０１ Ｃｏｌ ｅｏ ｖｌ ｇｎ ｅｉｇ， ｈ ｎ ｏ ｇ Ｕｎｖ ｒ ｉｙｏ ｃ ｉｅｔ ｒ ｉａ ｅ ０ｉ ）
圆钢管相贯节点静力单调与滞回性能研究进展综述
摘 要 ： 钢 管 结构 在 大跨 公 共 建 筑 和 中 高层 建 筑 中应 用 广 泛 ， 相 贯 节 点 和 圆钢 管 分 别 是 钢 管 结 构 中常 见 的 节 点 形
式和 构 件 截 面 形 式 之 一 。对 国 内外 有 关 圆钢 管相 贯 节 点静 力 承 载 性 能 、 非 刚 性性 能 和 滞 回 性 能 方 面 的 主 要 研 究成 果进行 总结， 在此基础上 ， 提 出对 圆钢 管相 贯 节 点静 力 单 调 和 滞 回 性 能 进 一 步 展 开研 究 的 若干 看 法 。
Ｕｎ ｓ ｔ ｉ ｆｅ ｎ ｅ ｄ ｔ ｕ ｂ ｕ ｌ ａ ｒ ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ ｅ ｏ ｆ ｃ ｏ ｍｍｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｗｉ ｄ ｅ ｌ ｙ ｕ ｓ ｅ ｄ ｃ ｏ ｎ ｆ ｉ ｇ ｕ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｔ ｕ ｂ ｕ ｌ ａ ｒ
关键词 ： 圆钢 管相 贯 节 点 ；静 力 承 载 性 能 ；非 刚 性 性 能 ；滞 回 性 能
ＤＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ７ － ９ ９ ６ ３ ． ２ ０ １ ３ ． ０ １ ． ０ ０ １
Ａ Ｓ ＵＲ ＶＥＹ ｏＮ ＰＲｏ ＧＲＥＳ Ｓ ｏＦ Ｓ ＴＡＴＩ Ｃ ＡＮＤ Ｈ ＹＳ ＴＥＲＥＴＩ Ｃ
赵 必大， 等： 圆钢 管相 贯 节 点静 力 单 调 与 滞 回 性 能研 究进 展 综 述
圆钢 管相贯 节点静力单调与滞 回性能 研 究 进 展 综 述
赵 必 大 赵 滇生 郭 亮
（ １ ．浙 江 工 业 大学 建 筑 工 程 学 院 ， 杭 州 ３ １ ０ ０ １ ４ １ ０ ０ １ ８ ）
环口板加强型T型管节点滞回性能的试验研究
环口板加强型T型管节点滞回性能的试验研究岳永生;邵永波;蔡燕青【摘要】为了研究环口板加强对T型圆钢管节点滞回性能的影响,分别对一个未加强T型和一个环口板加强型T型圆钢节点进行了循环荷载的拟静力试验研究.试件测试结果表明:由于环口板增加了主管在焊接部位的刚度,改变了管节点的破坏方式,将未加强管节点的焊缝周围破坏转移到环口板周围破坏.基于试验测试得到的两个试件的滞回曲线,发现采用环口板加强的T型圆钢管节点的滞回曲线更加饱满,滞回环包围的面积明显大于未加强的T型圆管节点,说明加强后的圆钢管节点能够更好地抵抗动力荷载.此外,还进行了试件的延性比和能量耗散比分析,发现加强型管节点具有更好的延性.【期刊名称】《土木工程与管理学报》【年(卷),期】2010(027)003【总页数】5页(P71-75)【关键词】T型圆钢管节点;环口板;滞回性能;试验研究【作者】岳永生;邵永波;蔡燕青【作者单位】烟台大学,土木工程学院,山东,烟台,264005;烟台大学,土木工程学院,山东,烟台,264005;烟台大学,土木工程学院,山东,烟台,264005【正文语种】中文【中图分类】TU392.3由于钢管结构轻巧美观、造型简捷等优点，在火车站、体育场、机场、海洋平台等场所应用广泛。
在钢管结构中，不同管径的空心圆管通过焊接形成相贯节点结构。
由于空心圆管的径向刚度较小，而且节点部位又存在着较大的应力集中现象，因此主管靠近节点部位容易发生局部屈曲或屈服破坏，所以管节点是钢管结构中重点研究的方向。
对于管节点结构的静力特性及高周疲劳强度已有很多研究。
最近几年国内外地震的频繁发生让我们不得不越来越重视结构的抗震性能，海洋平台的恶劣环境对钢管结构的抗震性能要求也十分高，而钢管结构的抗震性能很大程度上反映在管节点的滞回性能。
管节点及加强型管节点在低周循环荷载作用下的滞回性能研究较少，文献[1]对T型方钢管节点进行了滞回性能的试验研究，研究发现T型方钢管节点的延性较好，但焊缝尺寸对节点的滞回性能影响较大；文献[2]对K型间隙方管节点的滞回性能进行了有限元分析，研究发现间隙K型方钢管滞回环饱满，有着良好的耗散性能。
钢框架梁柱T型钢连接滞回性能的研究
第４期钢框架梁柱Ｔ型钢连接滞回性能的研究１９通过高强螺栓连接的粱柱节点属半刚性节点［２］，滞回曲线稳定饱满，具有较为理想的抗震耗能作用口１；而且其制作相对简单，现场安装施工较为方便，并克服了焊接所引起的热影响区的不利影响。
对抗震要求不是很高的多高层框架结构，采用Ｔ型钢连接节点可提高结构的抗震能力，并能缩短安装１＝期，同时降低工程造价。
但是，国内外对Ｔ型钢连接的试验研究和有限元分析都是较少的，人们对于这种连接的受力性能和破坏机理的认识还远远不足，为了寻求更有利于抗震的连接形式和减少震害，分析和研究Ｔ型钢连接的受力机理，具有重要的理论和工程意义。
本文对钢材、螺栓的强化准则采用双线性随动强化本构模型（ＢＫＩＮ），以考虑在循环荷载作用下钢材的Ｂａｕｓｃｈｉｎｇｅｒ效应，采用Ｖｏｎ－Ｍｉｓｅｓ屈服准则，同时考虑几何非线性、材料非线性和状态非线性的影响，建立承受轴力与弯矩共同作用的Ｔ型钢连接的有限元模型，并通过典型的例子［３］，验证了用ＡＮＳＹＳ对Ｔ型钢连接进行滞回性能分析的适用性和可靠性（限于篇幅不再介绍验证过程）。
作者对１８个系列共３０多个Ｔ型钢连接试件进行了有限元分析，并对计算结果做了分析和比较，主要探讨了以下参数的影响：Ｔ型钢的尺寸，柱的尺寸，粱的尺寸，螺栓的级别、直径、竖向间距和预拉力，连接抗滑移系数，材性、轴压比等。
最后，在非线性有限元分析结果的基础上，提出了钢框架Ｔ型钢连接的简化滞回模型。
１Ｔ型钢连接的滞回性能有限元分析本文Ｔ型钢连接中的板件和螺栓等实体的网格划分均采用３Ｄｓｏｌｉｄ４５单元，模型中所建立的接触均通过目标单元Ｔａｒｇｅｌ７０和接触单元Ｃ０ｎｔａｌ７４这两种单元建立接触对来考虑，在Ｔ型钢与梁、柱翼缘接触处，螺帽与梁、柱、Ｔ型钢接触处，螺栓杆与孔壁接触处建立接触单元，抗滑移系数取Ｏ．４１。
模型中螺栓预拉力的施加采用预紧单元（ＰＲＥＴＳ１７９）。
在ＡＮＳＹＳ中建立的几何模型和划分网格后的有限元模型如图１所示。
T型焊接圆钢管节点在轴向循环荷载作用下滞回性能的有限元分析
T型焊接圆钢管节点在轴向循环荷载作用下滞回性能的有限元分析摘要:焊接圆钢管节点的抗震性能一般可以通过其滞回性能评估。
基于ABAQUS有限元分析的方法,研究了反复轴力作用下T节点的滞回曲线。
分析结果发现焊接T节点的滞回曲线十分饱满,表明处于地震等强动力作用下的T节点在破坏之前可以消耗较多能量,从而避免过早的脆性断裂。
基于滞回性能的分析,得出焊接圆钢管T节点具有较强的抗震能力的结论。
关键词:T型圆钢管节点滞回性能有限元分析耗能性1 前言圆钢管的应用近几年得到迅速发展,尤其是在空间结构和大跨结构中,如桥梁、体育场、海洋平台和机场等。
钢管结构符合钢结构的最新设计理念,即将构件的材料使用率、承重与稳定这三方面进行合并,发挥结构的空间作用。
圆管和方管的对称截面形式使得截面的惯性矩两轴相同,有利于单一构件的稳定性设计;截面闭合提高了抗扭刚度,有利于板件的局部稳定:与具有同样承载性能的开口截面相比,钢管截面外表面积较小,减少了防腐防火涂层的材料消耗和涂装工作量,对受风载的结构,钢管结构所具有的光滑表面比用其它型钢制造的类似结构所引起的风动载荷要小的多。
虽然就单价而言,钢管价格高于普通开口截面形式的型钢,但采用钢管结构带来良好的综合效益依然使得钢管结构成为优选的基本结构形式之一。
钢管之间通过焊接组成了焊接管结构,这其中焊接部位称为管节点。
通常的管节点都是主管直通,而支管直接焊接到主管表面上。
由于节点部位存在很高的应力集中,因此这个部位也是最容易发生破坏的位置。
虽然前期的工作中对焊接管节点的静力性能进行和大量研究工作,并且我国钢结构规范也对这方面的计算提供了方法。
但是对于地震等强动力作用下管节点的性能研究仍有待深入,因此本文对焊接圆钢管节点进行了轴向往复荷载作用下的有限元,以作为进一步研究圆钢管结构抗震性能的基础。
2 焊接圆钢管节点的有限元模型对于一个典型的圆钢管T节点,其几何构造如图1所示,其中各个参数的几何意义如下:D——主管的外部直径；L——主管的长度；T——主管的壁厚；d——支管的外部直径；l——支管的长度；t——支管的壁厚；θ——支管轴线与主管轴线的夹角(T节点取θ=90°)；对于钢材的材料参数取值,按照以下赋值:钢管材料为各向同性的理想弹塑性材料,服从V onMises屈服准则,钢材本构关系采用双线性模型,屈服后材料的模量为弹性模量的1/200。
圆管结构相贯节点的力学性能研究
1.1.4 相贯节点1 相贯节点的定义相贯节点又称简单节点无加劲节点或直接焊接节点在节点处有一根杆件是直接贯通的其余杆件通过端部相贯线加工后直接焊接在贯通杆件的外表面上非贯通杆件在节点部位可能互相分离也可能部分重叠2 相贯节点的分类相贯节点按几何形式分类可以分为平面节点和空间节点两大类所有杆件轴线处于同一平面或几乎处于同一平面内的节点称为平面节点否则便是空间节点在节点处贯通的杆件通常称为主管或弦杆其余的称为支管或腹杆空间节点中非主承重面内的杆件称为支杆以区别于腹杆弦杆截面为圆管的节点通常称为圆管节点弦杆截面为方管或矩形管的节点则称为方管节点包括弦杆为方管或矩形管而腹杆为圆管的节点工程中较多遇到的平面节点见图1-4 包括T 形或Y 形X 形K 形YK 形即在弦杆一侧有三根腹杆的情况此外还有KK 形方管主要形式亦然[2]本文仅讨论主管和支管均为圆管的相贯节点图1-4 平面相贯节点示意图Figure 1-4 In-plane tubular joints空间节点在英文文献中一般称为多平面节点工程中常见的节点形式见图1.5 从左到右从上到小分别是TT 形XX 形KK 形KT 形和KX 形右下角是主管为方管而支管为圆管的空间KK 形相贯节点- 3 -图1-5 空间相贯节点示意图Figure 1-5 Multi-planar joints1.1.5相贯节点的设计方法简介[4]目前在相贯节点的设计中采用的方法主要有试验研究方法理论研究方法薄壳理论解析法和有限单元法这几种方法各有自己的特点和适用的范围不过随着数值计算技术的飞速发展和有限元理论的不断完善有限单元法逐渐成为了一种行之有效并且易于普遍采用的相贯节点设计方法1.2.1 试验研究试验是进行相贯节点性能研究的基本方法通过试验可以了解节点的应力应变状态以及塑性区的发展情况由此而得到节点极限承载力的经验公式近20 年以来世界各国的研究者针对不同的节点类型进行了大量的试验研究积累了丰富的试验资料在此基础上根据试验结果得出了大量的承载力公式有些已经被各国规范所采用但是由于试验手段的局限性试验结果缺乏准确性和稳定性并且试验所需经费较多管节点的试验应用受到了限制近几年来仅依靠试验数据进行承载性能的研究越来越少但试验作为检验理论计算结果的标准其意义依然存在1.2.2 理论研究理论分析方法是相贯节点研究的一种重要手段虽然力学模型都经过不同程度的简化但仍能反映相贯节点的主要力学特性理论分析不受试验设备的限制因而可大量进行- 4 -1.1.6 薄壳理论解析法由于圆钢管相贯节点是由几个圆形钢管直接焊接而成的节点相当于一个空间薄壳体系因此许多学者利用弹性薄壳弯曲理论来分析但是相贯节点的边界条件和荷载条件复杂这些给求解偏微分方程带来了很大的困难因而采用薄壳理论解析法只能分析T 型相贯节点国内外不少学者在这方面做了大量的工作薄壳理论解析法仅限于分析最简单的节点形式而且解题复杂工程上不便采用并且只限于弹性分析对于弹塑性问题还有待于研究1.1.7 有限单元法对相贯节点进行静荷载作用下的受力分析有限单元法是一种比较理想的分析手段有限单元法有其突出的优点它对复杂结构和边界条件不同材料特性动静力问题线性和非线性问题以及各种荷载情况都能适用众多专家学者采用这种方法进行相贯节点的应力和应变分析以及承载力分析取得了不少成果这些研究成果表明有限单元法经济有效精度好值得应用推广具体的说来采用有限单元法对相贯节点进行受力分析有下列两种不同的分析手段1 线性静力分析该分析不考虑材料及几何非线性在节点建模完成后直接加上荷载及约束条件进行线弹性分析对所得应力结果进行分析处理然后依据工程实际情况选择一种合适的强度理论或者某个验算指标如根据主管中面内膜应力的Von Mises 等效应力来检验节点强度是否足够本文就是在有限元线性静力分析的基础上对圆钢管相贯节点进行分析研究的分析借助于作者自己编制的板壳有限元静力分析程序进行2 非线性静力分析这种分析手段考虑了节点的几何非线性和材料非线性因此分析结果更接近节点的实际受力变形及应力应变发展过程更能反映相贯节点的力学特性但采用该方法对管节点进行分析也存在一些不便之处主要是分析的时间比较长而一个实际工程中很可能存在成千上万个节点如果对所有这些节点一一进行非线性弹塑性分析以验算节点强度是否足够不仅费时而且费力因此要将这种分析方法应用到实际工程当中去是不太可能的实际上从实际工程设计的角度看也没有必要本文借助该方法对实际工程中的相贯节点进行非线性分析目的是和线性静力分析的结果进行对比以考察本文所提出的分析方法和验算指标的实际可操作性- 5 -1.1.8相贯节点的研究现状及有限元分析设计软件的开发情况[2] 1.3.1 相贯节点的研究现状当前世界各国学者对相贯节点的研究在不断地深入目前的研究对象已经从二十世纪七八十年代的平面相贯节点T Y X K 形逐步向空间相贯节点XX TT KK TX KT KX 形等发展所研究的内容包括节点局部应力应变分析破坏机理研究弹塑性分析设计参数研究作用荷载和支管约束的影响和疲劳寿命等课题在需要进一步研究的课题中比较典型的有以下两个问题1 规范尚未覆盖的节点形式杆件以承受轴力为主时的静力强度计算问题例如平面节点中对3 根腹杆交汇于弦杆同侧或KK 形节点其强度计算公式未引入现行钢结构设计规范此外空间节点中常见的KX KT 形等节点还无强度计算实用公式2 节点在腹杆轴力弯矩联合作用下的承载强度问题包括规范已经和尚未覆盖的节点形式现行钢结构设计规范尚未提出这方面的计算公式本文试着对以上两个问题进行了一些研究探讨工作[4] 1.3.2 国内外钢管结构成套有限元分析设计软件的开发研制情况国外对相贯节点的研究起步比较早相应的钢管结构有限元成套分析和设计软件的研制开发也比较早Clough 和Greste 于1967 年就开发了第一个专门用于相贯节点有限元分析的计算机程序可对两支管相同的K 形节点进行自动网格剖分Kuang 于1975 年完成了适用于各种相贯节点的专用程序TKJOINT 并根据程序计算结果提出了一套应力集中系数SCF 参数公式Reimer 采用三维等参单元分析相贯节点1981 年开发了PMBSHELL 程序该程序可以对X 形T 形K 形93 支管的KT 形节点进行自动网格划分主管和支管使用16 节点的曲壳单元焊缝和焊脚使用三维块单元我国著名学者陈其业梁乃刚于1985 年应用有限元法在线弹性范围内对几个多支相贯节点进行了分析设计对复杂荷载情况下的节点应力分布做了探讨认为复杂边界条件下的相贯节点应力可以采用叠加法求出与世界先进水平相比尽管到目前为止无论在理论上还是在设计方面我国都已经有了自己的一整套完整的理论技术储备但在钢管结构相贯节点有限元分析程序方面的差距是很明显的不过令我们高兴的是国内已经有众多的专家学者意识到了这个局面并在带领自己的学生同行们致力于这方面的研究并且取得了一些丰硕的成果这其中上海交通大学结构工程研究所研制开发的管结构计算机辅助设计制造系统STCAD 是进行钢管桁架结构优化设计相贯节点验算施工图绘制加工图绘制加工数据自动生成的系统软件STCAD 包括建模模块建立管结构模型- 6 -优化设计模块管结构杆件截面优化相贯节点强度验算焊接球等节点设计施工图设计模块管结构施工图加工图杆件放样图杆件加工数据三大部分可实现从管结构快速建模到杆件下料全过程一体化分析设计生成的杆件加工图及数据不仅可以进行手工下料还可以直接接到相贯线数控切割机进行杆件下料避免了管结构由施工图转化为加工图的繁琐过程STCAD 提供四种单元类型即杆单元梁单元索单元及膜单元可以进行由上述四种单元任意构成的空间结构(如网架索结构膜结构张弦梁弦支穹顶等)的线性非线性内力分析截面校核圆钢管截面自动优化设计建模模块STPREP 的主要功能包括管结构图形的生成荷载的施加边界条件的处理分析数据的生成等优化设计模块STANA 的主要功能是进行管结构在各种荷载组合作用下的内力分析(线性非线性) 杆件截面的优化设计相贯节点的强度验算及其它球节点的设计施工图设计模块STDRAW 的主要功能是进行管结构施工图绘制包括结构平立面图安装图安装简图结构布置图材料表该软件已经通过上海市科委专家鉴定达到国际先进水平填补了国内成套专业钢管结构设计软件的空白1.1.9钢结构设计规范中所做规定的局限性以及本课题的主要任务1.2.3 钢结构设计规范中圆管相贯节点设计所作规定的局限性目前国内针对钢管结构相贯节点方面的研究在不断深入总的来说目前平面相贯节点静力性能的研究略为成熟而工程中大量出现的空间节点的研究尚待进一步展开而承载能力的计算现有的规范虽已有一些明文规定但仅限于部分简单的节点形式并仅限于支管在轴心力荷载作用下因而不能解决所有的工程实际问题钢结构设计规范GBJ17 88 中就已经有了部分相贯节点的强度计算公式规范中对保证管节点处主管强度的支管轴心承载力设计值的公式是在比较分析国外有关规范和国内外有关资料的基础上根据数百个各类型管节点的承载力极限值试验数据通过回归分析归纳得出承载力极限值经验公式然后采用校准法换算得出的现行钢结构规范GB50017 2003 中则明确规定直接焊接钢管结构中支管和主管的轴心内力设计值不应超过该规范第5 章确定的杆件承载力设计值此外为了保证节点处主管的强度支管的轴心内力设计值亦不得大于某一个承载力设计值该规范对原规范GBJ17 88 中圆钢管节点强度计算公式作了修正修正是对照新建立的管节点数据库一个包含1546 个圆钢管节点试验结果和790 个圆钢管节点有限元分析结果的数据库中的试验结果比较了原规范中平面管节点强度公式的计算结果得出的同时又将GBJ17 88 公式日本建筑学会AIJ 公式国际管结构研究和发展委员会CIDECT 公式和本规范修订后的公式与试验数据进行了比较后得出的- 7 -从规范以上规定可看出圆钢管相贯节点承载力设计值计算公式或者是通过节点试验采用回归分析归纳确定的或者是在试验数据的基础上通过对节点进行弹塑性有限元分析来确定得出的但是现行钢结构规范有关圆管结构相贯节点承载力设计方法的规定存在着一定的局限性就本文作者看来主要有以下三个方面1 节点形式方面的局限性承载力设计公式仅限于部分简单的节点形式即K 形X 形T 形Y 形空间TT 形和KK 形如图1-6 所示但是目前实际工程中出现了大量规范所没有规定的节点形式其中尤以空间节点居多没有规定的平面节点如前面提到的平面YK 形还有常见的平面双K 形空间节点如空间XX 形KX 形空间KT KY 形显然现行规范所规定的节点形式是远远不够的不能解决所有的工程实际问题图1-6 钢结构规范中规定的相贯节点形式Figure 1-6 Tubular joints specified in the current steel structure design code- 8 -2 对节点偏心受力强度验算支管既有轴力又有弯矩作用的情况所作规定的局限性规范公式仅限于相贯节点支管在轴心力荷载作用下的承载力计算但不少实际工程中管节点支管受力会不可避免的存在不同程度的偏心受力情况即支管处于轴力和弯矩联合作用的受力状态目前规范尚无该情况下的节点承载力计算公式规范中仅规定若支管与主管连接节点偏心不超过某一限制在计算节点和受拉主管承载力时可忽略因偏心引起的弯矩的影响但受压主管必须考虑此偏心弯矩的影响至于如何将这一影响考虑进承载力设计值计算公式则没有明确的规定3 支管受力不均的情况欠考虑现行钢结构设计规范中圆钢管相贯节点已有承载力计算公式对支管数大于一的多支管节点没有考虑不同支管受力不均的情况以K 形节点为例当受拉支管所受轴向力很小而受压支管所受轴向力很大时节点的受力接近于支管受压的Y 形节点受力情况而根据规范公式在各项参数相同的情况下Y 形节点受压支管的承载力设计值通常比K 形节点受压支管的承载力设计值要低也就是说K 形节点在此情况下其受压支管的承载力设计值将达不到规范公式的计算值应在此基础上予以降低换个角度说在这种情况下该节点是按照K 形节点计算还是按照Y 形节点计算更能反映节点的实际受力状态很自然的成为了一个问题但现行规范对此尚未考虑综上所述现行钢结构设计规范对圆管结构相贯节点设计所作的规定存在不同方面和不同程度的局限性不能解决所有的工程实际问题1.1.10本课题的主要任务1 对圆管相贯节点进行大量应力应变分析从分析结果中寻找共性总结提出比较实用的节点强度验算方法供工程设计人员参考我们知道从工程设计的角度看不可能对所有规范没有覆盖的节点形式或在轴力弯矩联合作用下的已有节点形式一一进行弹塑性有限元分析并参照试验结果来确定极限承载力然后考虑安全系数进而确定承载力设计值为了便于进行这类形式相贯节点的设计完成节点强度的校核本课题依据弹性薄壳理论采用有限单元法编制有限元静力分析程序对规范中已经覆盖的节点形式在轴力作用下的受力情况进行线弹性分析并且采用其他通用有限元分析软件对这些节点形式进行静力非线性分析通过对结果的分析和比较总结归纳出一种适合工程设计采用的简便实用的节点强度验算方法接着利用该方法对工程实际中出现的而规范中没有规定的节点形式在轴力和弯矩联合作用下的受力情况进行节点强度验算同时也采用通用有限元分析软件对该节点进行非线性分析并对比分析结果此外还结合STCAD 和本文的有限元分析程序对工程节点实例进行静力强度校核目的是检验本文程序运算结果的准确性和该方法的可行性希望该方法可推广应用于上述节点形式的强度验算问题以供工程设计人员参考- 9 -2 配合钢管结构成套设计软件的研制开发工作为了完成相贯节点的线弹性静力分析本文作者依据弹性薄壳理论采用有限单元法编制分析程序程序包括部分相贯节点的网格划分程序本体计算程序和后处理程序可完成相贯节点的三维模型生成约束条件和荷载条件的施加单元刚度矩阵和总体刚度矩阵的生成刚度方程的建立方程的求解应力应变分析结果的处理和单元内力的求解等等这些分析程序的编写成为了配合钢管结构设计软件研制开发工作的一部分也是本课题所要完成的一项重要任务本章小结本章简单介绍了钢管结构的定义钢管结构的应用场所和其主要采用的节点形式随后重点介绍了本课题所研究的节点形式圆钢管相贯节点的分类及在工程中的应用情况接着介绍了钢管结构相贯节点采用的一些设计方法试验研究法理论研究法薄壳理论解析法和有限单元法随后介绍了相贯节点的研究现状和研究动向接着介绍了国内外有关采用相贯节点的钢管结构的成套设计软件的研制开发情况然后重点介绍了现行钢结构设计规范中规定的相贯节点的设计方法以及这些方法所适用的节点形式和荷载形式指出了规范的不足和局限性最后引出了本课题的主要任务本章参考文献[1] 中华人民共和国建设部,GB50017-2003 钢结构设计规范北京中国建筑工业出版社2003[2] 陈以一陈扬骥钢管结构相贯节点的研究现状建筑结构2002 32 7 pp52-55[3] 吴昌栋陈云波钢管结构在建筑工程中的应用工业建筑1997 27 2 pp10-2[4] 刘建平钢管相贯节点的研究现状和动向钢结构2003 18 4 pp14-15- 10 -第二章 钢管结构相贯节点有限元分析相关理论1.1.11 概述有限单元法的基本思想是将连续的求解区域离散为一组有限个 且按一定方式 相互联结在一起的单元的组合 有限单元法发展至今天 已成为工程数值分析的有 力工具 特别是在固体力学和结构分析的领域内取得了巨大的进展 利用它已成功 地解决了一大批有重大意义的问题 很多通用程序和专用程序投入了实际应用 本 课题在壳体有限元理论的基础上 采用由平面应力单元和平板弯曲单元组合而成的 平板壳体单元 编制分析程序 实现了圆钢管相贯节点的有限元分析[1]1.1.12 平面应力单元的表达格式本课题采用的平面应力单元有两种形式 分别是三结点三角形平面应力单元和 四结点任意四边形等参数平面应力单元[1] 2.2.1 三结点三角形平面应力单元的表达格式1.2.4 单元位移模式及插值函数典型的3 结点三角形单元结点编码为i , j ,m 以逆时针方向编码为正向 如图2-1 所示每个结点有2 个位移分量ì üua = í ý(i , j ,m ) 2-1i i vî þ i每个单元有6 个结点位移即6 个自由度ìüai ï ïé ù Ta = í a ý = ëu v u v u v û e j i i j j m m ï ï a î þm2-2- 11 -上海交通大学硕士学位论文ym x y( , )mmi x y( , )ii(,)j x yjjx 图2-1 三结点三角形平面应力单元Figure 2-1 Three-node triangular plane stress element3 结点三角形单元的位移模式选取一次多项式 u = + x + y® ®®123v = + x + y®®®4562-3单元内的位移是坐标x , y 的线性函数 ® : ® 是待定系数 称之为广义坐标616个广义坐标可由单元的6 个结点位移来表示 A 是三角形单元的面积 广义坐标 ® : ®为161® =+ +(a u a u a u ) 1i i j j m m2A1 ® = + + 2-4(b u b u b u ) 2i ij jm m2A 1 ® =+ +(c u c u c u ) 3 i i j j m m2A 1® =+ +(a v a v a v) 4i i j j m m2A1®=++2-5 (b v b v b v) 5i i j j m m2A1®=++(c v c v c v) 6i i j j m m2A- 12 -上海交通大学硕士学位论文在式 2-4 和式 2-5 中 a ,b ,c K , ,c 是常数 取决于单元的三个结点坐标iiimx ya == x y x yjjij mmjxymm1 yb = = y y(i , j ,m )2-6jijm1 ym1 x c = = x + xji jmm1 x(i , j ,m )表示下标轮换 如i ® j , j ® m , m ® i将广义坐标 ® : ® 代入式 2-3可将单元内任意一点的位移表示成如下所示的16结点位移的函数u N u N u N u = + + üi ij jm mýv N v N v N v=++þi ij jm m2-7其中1N =(a +b x +c y ) (i , j ,m )2-8iiii2AN , N , N 称为单元的插值函数或形函数 它们是坐标x , y 的一次函数ijm(i , j ,m )表示下标轮换 如i ® j , j ® m , m ® i式 2-4 2-5 以及 2-8 中的单元面积A 可表示为 1 1A = (a + a + a )= (b c b c )2-9ijmi jj i2 2 式 2-7 的矩阵形式是- 13 -上海交通大学硕士学位论文uì u üiïïv ïïiì üï ï u éN 0 N0 N0 ùï uïijmj= í ý = ê úí ý v 0 N0 NN v î þ ëûï ïijmjï ï umï ï ïï vmîþì a üiï ï = ë ûí ý éI NI NI N ù aijmjï ï a îþm= ë û = éNNN ùa e Na eijm2-10N 称为插值函数矩阵或形函数矩阵1.1.13 应变矩阵和应力矩阵3 结点三角形单元的应变矩阵是éb0 b0 b0 ùijm1 êúB = éëBBB ûù = ê0 c0 c0 c ú2- 11ijmijm2A êú c bcbcb ëûiijjmm当单元的结点坐标确定后 式中b , b , b , c , c , c 都是常量 因此应变矩阵B 是常量ijmijm阵单元应力可以根据物理方程求得 即⎛ìüxïï⎛⎛=íý=DåD=Ba S=a2-12e e yïï⎜îþxy其中S=DB=DëéB B Bûù2-13i j m=ëûéS S Sùi j mS称为应力矩阵将平面应力问题的弹性矩阵代入式2-13 可以得到计算平面应力问题的单元应力矩阵S的分块矩阵为- 14 -上海交通大学硕士学位论文é ù ê úbc∝iiEê ú S = DB = ê ú(i , j ,m )2-14∝bciiii∝ ∝ ∝ ( 2 ) ê ú112 1A êúc b ë 22ûii其中 E 为材料的弹性模量 ∝ 为材料的泊松比 (i , j ,m ) 表示下标轮换 如i ® j , j ® m , m ® i利用最小位能原理建立有限元方程可得3 结点三角形单元的单元刚度矩阵为 K eB DB tdxdy 2-15= òTeW由式 2-15 定义的单元刚度矩阵 由于应变矩阵B 对于3 结点三角形单元是常量阵 因此有éK K K ù iiijimê úKB DBK KKetA=T= ê ú jijjjmê úK KKëûm im jmm2-16 代入弹性矩阵D 和应变矩阵B 后 它的任一分块矩阵可表示成EtéK K ù K = B DB=êú= 2-17T13tA(r ,s i , j ,m )rsrs∝4 1 A( 2) ëK K û24其中1∝K=b b+c c1 r s r s2∝K=c b+b c2-18 ∝12 r s r s2∝1∝K=b c+c b3 r s r s2 1∝K=c c+b b4 r s r s2这样就得到了3 结点三角形平面应力单元在局部坐标系中的单元刚度矩阵[2] 2.2.2 四结点任意四边形等参数平面应力单元的表达格式3 结点的三角形单元较容易进行网格划分和逼近边界形状应用比较灵活但由于单元内的应力和应变是常数故精度不够理想4 结点矩形单元的单元内应力和应变是线性变化的所以计算精度比简单三角形单元有较大提高但它不能适应曲线- 15 -上海交通大学硕士学位论文边界和斜边界 其适用性非常有限 而任意四边形的等参单元 既能有效提高计算 精度又能很好地适应几何形状不规则的区域和边界1.1.14 单元位移模式 应变矩阵及雅可比矩阵等参有限元公式推导采用两套坐标系 一套是整体坐标系 用于单元实际空间 的描述 另一套是局部坐标系 局部坐标系中的单元是一个标准化了的正方形 局 部坐标中的正方形单元又被称为母单元图2-2 四结点任意四边形平面应力单元Figure 2-2 four-node quadrilateral plane stress element如图2-2 所示的4 结点任意四边形单元 其母单元为图2-2 右侧所示的边长为2 的正方形单元 实际单元中任意一点的坐标与结点坐标有如下关系4üåx =N x ïi iï i =1 ý 4åï y =N y i i ïi =1þ2-19其中x y (i =1: 4)为单元结点坐标 而ii1 N = +⎩⎩ + (i =1,2,3,4)2-20(1 )(1) iii4式中 ⎩ 分别表示编号为i 的结点的局部坐标iiN 是局部坐标⎩ 的函数 也称为形函数 实际上它是用局部坐标表示的插值i函数根据式2-19 当单元结点产生位移后单元内部的位移为- 16 -上海交通大学硕士学位论文4üåu =N u ïi iï i =1 ý4åïv =N vi i ïi =1þ2-21式中 u v 分别为单元结点沿坐标轴x 向和y 向的位移ii有了位移分布函数 就可以得到单元内的应变和位移的关系式 由几何方程可 得ì ¶ ü é¶ ùuNï ïêú i0 ¶x ê ¶xú ∑ ïï ì üxvê N ú u ï ï ï ¶ ï ¶ì ü åB =äí ý = íý = êúí ý == : 2-22∑ 0i1 4i(i) y¶y ¶y î v þï ∑ ï ïï ê úiîþ ï ¶ ¶ ï궶 úxyu v N N ï ¶¶ ïê ¶¶ ú+iiy x y xî þ ë û式中B 称为应变矩阵根据复合函数的求导公式 可得ìü é ùì ¶ üì ¶ ü¶N ¶x¶y NNiiiï ¶ ï ê¶ ¶ úï ¶ ï ï ¶ ï⎩⎩ ⎩ïï = êúïï = ïï。
不锈钢T型圆管相贯节点极限承载力正交模拟与参数分析
中图分类号：TU511.3+7 文献标识码：A 文章编号：1007-7359（2021）10-0072-03 DOI:10.16330/ki.1007-7359.2021.10.031
0 引言
伴随着时代的发展以及科技的进 步 ，我 们 国 家 的 钢 结 构 发 展 日 新 月 异 。 不锈钢钢管桁架结构因为具备良好的力 学性能、耐腐蚀性以及耐久性而大量应 用在实际工程中。
τ 分别为 0.5、0.67、1。
在本文有限元模型中，所采用的不
锈钢材料性能的数据均来自詹洪勇所做
的 材 料 性 能 试 验[5]，所 有 标 准 试 件 的 材
性试验结果列于表 2。其中 E 为弹性模
量,σ0.2 为材料的名义屈服强度，σu 为材 料的极限强度，δ 为材料的断后延伸率。
1.2正交试验的设计
摘 要：随着不锈钢在世界范围内的应用越来越广泛，不锈钢T型圆管作为一种常见的 节点形式，研究其力学性能变得十分必要。试验使用ABAQUS有限元分析细化研究Ｔ 型圆管相贯节点极限承载力。借助于正交试验的思想，文章利用有限元软件模拟制作 了9组钢管柱试件，通过数值模拟，获得了9组T型不锈钢圆管相贯节点的荷载—位移曲 线和极限承载力。并通过正交设计的性质得出了当θ为变值时，支管径厚比τ对T型圆管 相贯节点承载力影响最大，主管径厚比γ对T型圆管相贯节点承载力影响最小。 关键词：有限元分析；T型圆管相贯节点；性能参数；正交模拟
材料性能参数
表1
E0 (MPa）
s 0.2 (MPa）
su (MPa）
d （%）
229172 433.96 753.36 63.17
因素水平表
表2
水平
因素
β
γ
T型、N型圆管相贯节点滞回性能实验
T型、N型圆管相贯节点滞回性能实验
何远宾;郝际平;曾珂
【期刊名称】《重庆大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】2008(31)7
【摘要】对T型、N型圆管平面相贯节点进行循环加载的拟静力实验,以研究两种节点的抗震性能,对象为单个足尺寸的相贯节点。
在支管循环加载的过程中对主管施加固定轴向荷载。
在主管壁产生局部屈曲后,背向加载支管一侧的主管壁上产生了斜向条纹。
节点最终的破坏是主管只管交界处的焊缝根部的裂纹发展直至断裂。
实验得到节点滞回特性曲线。
能量分析表明,T型节点在受压半周的耗能能力与受拉半周相近,N型节点受压半周的耗能能力强于受拉半周。
2个实验节点在循环荷载作用下均具有良好的塑性变形能力。
【总页数】6页(P730-734)
【关键词】相贯节点;循环荷载;滞回特性
【作者】何远宾;郝际平;曾珂
【作者单位】西安建筑科技大学教育部结构工程与抗震重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TU392.1
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4.考虑损伤断裂影响的X型圆钢管相贯节点滞回性能研究 [J], 张青松;黄政华;孙昌梅
5.K型圆管相贯节点的滞回性能分析及试验 [J], 王秀丽;康露;杨文伟
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环口板加强带脱空缺陷的钢管混凝土T型节点滞回性能试验研究
环口板加强带脱空缺陷的钢管混凝土T型节点滞回性能试验
研究
戴佩家;廖飞宇;王静峰;张伟杰;李艳飞
【期刊名称】《工程力学》
【年(卷),期】2024(41)6
【摘要】为研究环口板加强带脱空缺陷的钢管混凝土T型节点的抗震性能,完成了12根节点试件在主管受恒定轴拉力与支管受轴向往复荷载作用下的滞回试验,基于试件破坏模式、荷载-位移滞回关系和应变发展考察了采用环口板加强带脱空缺陷T型节点试件的效果,并对比分析支主管直径比和主管径厚比对试件加强效果的影响。
试验结果表明:采用环口板加强T型节点有效抑制了脱空缺陷导致的主管塑性变形,并实现带缺陷T型节点承载力、刚度、延性和耗能能力的完全恢复,甚至优于相应的无脱空试件,其中加强试件的承载力较带脱空缺陷试件提升12.6%以上,较无脱空试件提升6.5%以上,表明经合理设计的环口板加强措施能够弥补脱空缺陷对节点抗震性能的不利影响。
【总页数】13页(P105-117)
【作者】戴佩家;廖飞宇;王静峰;张伟杰;李艳飞
【作者单位】福建农林大学交通与土木工程学院;合肥工业大学土木与水利工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU398.9
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主管管壁加厚型圆钢管T节点的滞回性能分析
华
中 科 技 大 学 学 报（ 市科学版） 城 Ｊ ｆ Ｕ Ｔ Ｕｂ ｎＳｉｎｅＥ ｉｏ ） ．ｏ Ｓ ．（ ｒａ ｃ ｃ ｄｔ ｎ Ｈ ｅ ｉ
Ｖｏ ． ７ Ｎ ． １２ ｏ ２
Ｊｎ ２ １ ｕ ．０ ０
主管 管壁 加 厚 型 圆钢 管 Ｔ节 点 的滞 回性 能 分 析
位移 荷载 。试 验装置 如 图 ２所示 。
薄管部分应力变化较大 ， 为分析的重点 。在这两 处及 附近 区域应 缩小 控制 尺寸 ， 提高 网格 精 度 ， 以 保证 分析 结 果准 确 。远离 这些 区域 的部 位应 力分 布较为均匀 ， 在保证数值结果准确 （ 精度 ） 的前提 下， 为提 高计 算效 率 ， 以使 用 大尺 寸单元 划 分 网 可 格 。此 外 ， 稀疏 和精 密 的单元 之 间 均采 用 过 渡 在 单 元 。采 用规 则 的扫 略 网 格划 分 方式 ， 制 网格 控
不 同壁 厚交界 处 ， 而将 焊 接 部 位 的脆 性 破 坏 转 从 化 为主 管构件 上 的延 性破 坏 。 所用 钢材 的屈服 强度 、 弹性 模 量等 ， 过对 标 通
准试 件 的拉 伸 试验 得 出 ， 体 取 值 见 表 ２ 泊 松 具 。
比 取 ０ 。
１ 节 点 几 何 模 型
靳燕飞 ， 邵永波 徐艳华 ，
（ ． 台大学 １烟 土木工程学 院，山东 烟 台 ２４ ０ ； ． ６ ０ ５ ２ 北京京北职业技术 学院 ， 北京 １ １０ ） ０４ ０
摘
要： 在足尺试件试验研究 的基础上 ， 采用 有限元软件 Ａ Ｓ Ｓ对 低周往复荷 载作用 下的 Ｔ型 圆钢管节点进 ＮＹ
பைடு நூலகம்
T型钢管混凝土相贯节点的动力性能试验研究
大纲 1. 背景简介 2. 试验研究 3. 试验结果 4. 结论
大纲 1. 背景简介 2. 试验研究 3. 试验结果 4. 结论
1. 背景简介
管结构由于其优美的外形，良好的抗局部屈曲性能被广泛应用于房屋建 筑，桥梁，钢塔以及海洋平台等结构中。由于钢管混凝土承载力较高， 使用钢管混凝土可以减少主要承重构件的横截面积。同时钢管混凝土具 有较大的刚度，与同尺寸的钢管构件相比可以减少结构侧向位移，因此 在大型钢管格构结构中使用钢管混凝土具有明显优势。
SNCF / n
(1)
其中ξn由支管中部上的4个环绕应变片读数得到。支管和主管的冠点和鞍点 的应力集中系数可由公式(2)计算得到，而其他点则通过冠、鞍点的 SCF/SNCF的平均值乘以该点的SNCF得到
SCF SNCF 1 || / / 1 2
(2)
节点构件应力集中
应力集中系数SCF 应力集中系数SCF
钢管混凝土 219
钢管混凝土 219
钢管混凝土 245
厚度 (mm) 8.43 8.43 8.43 8.43 8.43 8.43
管材
钢管 钢管 钢管 钢管 钢管 钢管
支管 直径 (mm) 133 133 159 133 159 133
厚度 (mm) 6.80 6.80 6.80 6.80 6.80 6.80
大纲 1. 背景简介 2. 试验研究 3. 试验结果 4. 结论
自密实钢管混凝土T型节点构件
构件尺寸
编号
S-203-133 CS-203-133 CS-203-159 CS-219-133 CS-219-159 CS-245-133
主管
管材
直径 (mm)
T形圆管相贯节点的抗弯性能试验与理论分析
ｌ ６
Ｓ ｃ ｕ ｎ Ｂｕｌ ｉ ｇ Ｓ ｉｎ ｅ ｉｈ ａ ｉ ｎ ｃ ｅ ｃ ｄ
第３ ４卷
第 ６期
２０ 年 １ ０８ ２月
Ｔ形 圆管相贯节 点的抗弯性能试验 与理论分析
丁北斗 ， 吕恒林 ， 周淑春 ， 永生 姬
（ 中国矿业大学建工 学院 ， 江苏 徐州 摘 ２ １０ ２ ０ ８）
ｉ ｅ ｌ ｎｔｅｐｐ ｒＴ ｅｆ ｌｒ ｍ ｄ ｆｅｔ ｏｅ ｗ ｓｔｅ ｏａ ｂ ｃｌ ｇｆ ｌｒ ｏ ｂａｅａ ｊｉ ，ｎ ｅｗ ｌ ｎ ｅｃｎ ｅｔ ｎ ｎｄ ｔ ａｅ． ｈ ｕｅ ｏ ｅｏ ｓ ｍ ｄｌ ａ ｈ ｃ ｕｋｉ ｉ ｅ ｆ ｒｃ ｔｏ ｔａｄｔ ｅｄ ｇｉ ｔ ｏｎ ｃ ｏ ｉ ａ ｉ ｈ ｉ ａ ｔ ｌｌ ｎ ａｕ ｎ ｈ ｉ ｎｈ ｉ ｏ ｅｍ ｎｔｂ ｎ ｅｂａｃ ｂ ｒ ｕｅ ｒｃ． ｒ ｅＣｌｅｏ ａ —ｄｓｌｃｍ ｎ， ｅＴ— ｏｎｓ ａ ｅｒｆｒ ｄｔ ａ ｌ ｆｈ ａ ｅａｄｔ ｒ ｈｔ ｅｉ ｐｏ ｃｄｃａｋ Ｆｏ ｔ ｌｇ ｆｏｄ ｉ ａｅ ｅｔｔ ｊｉｔ ｃｎｂ ｅ ｅ ｓ ｕ ｔ ｉ ｕ ｈ ｎ ｕ ｓ ｄ ｍ ｈ ｌ － ｌ ｐ ｈ ｅ ｒ Ｏ ｆｌ ｉ ｄ ｏ ｔ，ｎ ｉｂｎ ｉｇｃ ａｉｅ ｒ ａｓ ｅ ｈ ｒｎｔ ｏ ｅｍ ｍ ｓ ｏｎ ｃ ｎ ｅ ｒ ｍ ｔｉ ｓｈｗ ｖｒｔ ａｉ ｒ ｉ ｊｉ ｓａｄｔｅｒ ｅ ｄｎ ｐ ｃｉｓ ａ ｓ ｒ ｅｓ ｅｇ ｆｈ ｅ ｂｒ ｃｎ ｅｔｄｕ ｄｒ ｅｔ ｎｌ ｉ ｔ ｎ ，ｏ ｅｅ， ｅ ｕｌｙ ｇ ｎ ｈ ａ ｔ ｅｌ ｕ ｔ ｔ ｈ ｔ ｅ ｅ ｃ ａ ｉ ａｏ ｉ ｈｑ ｔ
载不 能够再 增加 ， 但悬 臂 端 的位 移 还能够 继 续增 加 ， 呈现明显的倾斜状态 。在加 载过程 中， 主管上通过 油压 千斤顶 每 隔一 段 时 间就 会 出现 卸 载 情 况 ， 要 需 及 时地 补充 轴 向压 力。这 也 说 明 ， 验 构 件 的 内力 试 有 重分 布 的情形 ¨ 。 １ ２悬臂 端荷 载一 位 移 曲线 ． 支 管 悬 臂端 的位 移 随荷 载 增加 较 快 ， 荷 载增 在 加 到 ４ ． Ｎ之前 ， ３２ｋ 荷载 一位 移基 本呈 直线 状 态 ， 超 过 ４ ． Ｎ 之后 ， 现 出 塑 性 状 态 ， ３２ｋ 表 随着 位 移 的增 长， 到荷 载 增 加 到 ５ Ｎ左 右 ， 载 不再 增 长 ， ７ｋ 荷 而位 移还是保持增长趋 势 ， 明构 件进入 弹塑性状态。 说 从 图 １可 以看 出 ， 弹 性 阶段 试 件 １的 变 形 为 ３ 在 ２ ｍ 而根据结构 的截面尺 寸所确定 的结构 刚度 ， ｍ， 结 构 的 位 移 为 ３ ｌ ， ４ｌ＇ 由此 可 见 ， 节 点 为 全 刚 性节 ＇ｆ ／ｌ ／ 该 点。
★剖分T型钢梁柱连接滞回性能研究
剖分T 型钢梁柱连接滞回性能研究王新武1 布欣1（1洛阳理工学院土木工程系，河南 洛阳 471023）摘要：T 型钢梁柱节点是典型的半刚性连接形式之一，目前已初步应用在工程实践中。
本文对T 型钢连接原型模型进行循环荷载作用下的试验研究，并对试验模型进行非线性有限元分析计算，全面系统的分析了剖分T 型钢梁柱连接节点在循环荷载作用下的破坏机理，为T 型钢梁柱连接在钢框架中的应用提供一定的理论依据。
关键词：剖分T 型钢；循环荷载；滞回特性；非线性分析1.前言实际工程中运用的钢框架梁柱连接都处在完全刚性和理想铰接之间，T 型钢连接属于典型的半刚性连接形式之一，且认为是刚度比较大的连接类型之一[1] [2] [3]。
采用这种连接方式可以提高结构的延性，使结构在地震作用下有较好的耗能能力，而且这种连接方式施工方便、快捷，具有明显的经济优越性。
近些年来，人们对变形能力强的半刚性连接节点的研究引起了广泛的兴趣。
本文对T 型钢连接原型模型进行循环荷载作用下的试验研究，并采用有限元程序ANSYS ，考虑几何非线性、材料非线性和接触非线性，对试验模型进行非线性有限元分析，深入分析剖分T 型钢梁柱节点各部分构件的受力特性。
2.剖分T 型钢连接节点的试验研究主要研究以T 型钢连接的半刚性节点的弯矩-转角（r M θ-）关系；T 型钢节点在低周往复荷载作用下的滞回性能；包括初始连接刚度、屈服荷载、破坏模式、极限转角以及极限破坏荷载；T 型钢连接的耗能系数（延性指标及能量耗散系数）？？；对于这种类型节点，还要研究某些关键参数对连接性能的影响。
2.1 试件描述在侧向荷载作用下的抗弯框架受力分析中，通常假定反弯点位于梁的跨中和柱的跨中，因此本文采用一个简化的梁柱连接[4] [5]，同时为了简化分析，没有模拟柱子所承受的轴力，其目的是研究连接本身的性能。
因此，试验中采用了简化的悬臂式梁柱连接试件，节点连接通过 T 型钢用高强螺栓将梁的上下翼缘及柱的翼缘连接起来，具体连接形式见图1。
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表1
节点 编号 TE1 TE2 TE3 主管截面 / mm 108 ˑ 5 108 ˑ 6 114 ˑ 6
试件基本参数
β = d /D 0. 889 0. 889 0. 842 γ = D /T 21. 6 18. 0 19. 0 t /T 1. 000 0. 833 0. 833
图1 设计简图
主管径宽比 β 为 0. 889 ， 主管宽厚比 γ 为 21. 6 ， 支、 1. 0 。 ， 24 mm 主管厚度比为 试验表明 在位移达到 时， 试件才开始进入塑性阶段， 在试验过程中， 没有 按照 24 mm 为一个数量级 逐 步 加 载， 为了控制精 度， 以其弹性比例极限的一半即 12 mm 为数量级进 行加载。 在开始加载前， 严格地控制试件与液压伺服作 用器之间的间隙， 做到紧密接触之后， 校准零点位 置。开始加载时， 由于此时处于弹性的比例极限阶 段， 并且加载的位移很小， 位移与荷载关系曲线几乎 是直线， 一直到 24 mm 的时候节点开始屈服， 后面 按照 12 mm 为级差逐步加 载， 由于试件的跨度较
* 长江大学工程技术学院青年科研基金项目（ 15j0201 ） 。 1981 出生， 第一作者： 魏科丰， 男， 硕士， 讲师。 Email： wkfcd@ qq． com 收稿日期： 2016 － 01 － 08
。 本文通过 3 个主管不同截面的 T 型
相贯节点进行低周反复静力加载试验， 研究 T 型相 贯节点在不同荷载作用下的受力变形情况 ， 应用屈 服准则找出塑性点。 试验过程中通过观察破坏现 象， 分析破坏机理， 主要研究塑性变形过程中的屈服 12
科研开发
T 型圆钢管相贯节点滞回性能研究 *
魏科丰 付伟飞
（ 长江大学工程技术学院 ，湖北荆州 434020 ） 要： 以拟静力试验为基础 ， 分别对 3 个 T 型圆钢管相贯节点进行低周反复试验 ， 主要研究 T 型圆钢管相贯节点 、 、 。 平面内加载作用下的滞回性能 破坏模式 延性系数以及平面内弯曲刚度问题 通过观察 3 个试件的屈服和破坏 摘 现象， 可知 3 个试件的破坏模式几乎相同 ， 均为支管相贯线区域焊接热影响区的撕裂破坏 ， 试验结果表明： 试件破 坏的位置在支管处， 焊接应力对节点的承载力有一定的影响 。 同时绘制滞回曲线， 对节点的滞回性能进行分析和 比较， 分析节点相贯线附近的复杂应力情况 ， 得出该处应力分布很不均匀 ： 关于试件平面近似呈对称分布 。 随后求 3 个试件的转角延性系数是依次增大的 ， 出了试件的节点转角的延性系数 ： 无论是正向还是反向， 这与主管的几何 尺寸增大呈相同趋势 。 关键词： 钢管结构； T 型圆钢管相贯节点； 滞回性能； 破坏模式 DOI： 10. 13206 / j． gjg201605003
科研开发
2. 2
节点的破坏形态及模式 以上简要介绍了 3 个试件的破坏现象， 经过观
察发现了许多相似点。这 3 个试件都是由零点开始 加载， 都经历了弹性阶段和塑性阶段直到最后的破 坏
［6 ］
。从中可以看到， 3 个节点进入屈服状态时， 位
移大约都是 24 mm， 虽然主管的横截面积有所差异， 但是屈服点却相似， 在此之前位移 － 荷载曲线都呈 直线状， 初步认为屈服的位置在支管焊缝上方的热 影响区， 由于支管采用相同的几何参数， 同样材质的 钢管， 这就很可能造成相似的屈服点 。 这就造成了试 因为试件的主管几何尺寸不同，
［1 ］
T 型节点的平面内刚度以及抗震性能， 和破坏， 与相 关的试验或者理论研究进行对比， 可为以后的研究 提供参考 1 1. 1
［2 ］
。
试验试件设计 试验模型的选取
试验试件的主管和支管均为圆形截面钢管， 试 件共有 3 种几何尺寸节点。由于试验加载装置的限 制， 试件的几何参数及外形尺寸如图 1 和表 1 所示。 d 为支、 其中， 管截面直径； D 为主管截面直径； β 为
0
引
言
相贯节点的应用最 在众多的钢管连接节点中， 为广泛， 相贯节点作为连接各个杆件交汇的关键所 在， 节点的破坏往往会导致与节点连接处的杆件失 效， 从而引起整个结构的破坏。 近年来相贯节点的 研究尤其是平面相贯节点的研究已经相当成熟 ， 但 这些成果大都集中在静力承载能力的研究领域 ， 关 于动荷载作用下抗震性能和疲劳机理的研究不多 ， 对低周反复荷载作用下的弹塑性滞回性能研究几乎 还未开始
总结各国对直接焊接节点的试验研究后表明， 不同的节点类型、 荷载情况与各种几何参数可能使 节点产生不同的失效模式。本试验共有 3 种几何类 3 个试件的主管截 型的 T 型直接焊接的相贯节点， 面各不相同， 支管全部相同， 通过在支管端部施加低 周反复荷载， 试验数据繁多， 过程复杂， 从弹性阶段
Steel Construction. 2016 （ 5 ） ，Vol. 31 ，No. 209
ABSTＲACT： Three unstiffened Ttype tubular joint specimens were tested under lowcyclic loading to investigate the hysteretic behavior， failure modes， ductile factors and Inplane bending stiffness under inplane loading． Through the observation of the yield and failure phenomenon of three specimens，the failure modes of three specimens were almost the same，which was tearing failure，occurred in the welding heat affected zone of intersectingline region． The results showed that the specimens’damage were located in the branch tubes and the welding stress has a certain influence on the bearing capacity of joints． The hysteretic behavior curves of the joint were drawn， then by analyzing and comparing with the three joints，the complex stress conditions near the intersectingline of joint were obtained． Finally， this paper pointed out that the stress distribution near the intersectingline of joint was uniform，the stress was distributed symmetrically． The ductile factors for the momentrotation of the joint were also obtained，and the research found that the ductile factors orderly increased，and showed the same tendencies with the geometric dimensioning improvement of main tube． KEY WOＲDS： steel tube structure； unstiffened tubular Tjoint； hysteretic behavior； failure mode
图4 节点破坏形式
［7 ］
件破坏时所达到的位移和荷载有所不同， 如 TE1 、 TE2 、 TE3 试件破坏时的位移依次是 82. 76 ， 94. 43 ， 83. 70 mm， 3 个试件达到的最大破坏荷载依次是 14. 3 ， 19. 3 ， 18. 0 kN， 位移和荷载都不是依次增大 的。造成破坏时位移和荷载有所差异的原因是主管 横截面的差异， 由于试验的 3 个试件主管截面面积 是依次增大， 但是极限承载力的差别说明了几何尺 寸也会对试件的极限承载力和极限位移产生影响 。 试验表明： 钢管相贯节点在平面内荷载作用时 ， 极限 承载能力与主管、 支管的横截面积和几何尺寸有很 大的关系， 另外焊接缺陷也对极限承载能力有一定 ［8 ］ 。 的影响 3 滞回性能研究
EXPEＲIMENTAL ＲESEAＲCH OF THE HYSTEＲETIC BEHAVIOＲ OF UNSTIFFENED TTYPE TUBULAＲ JOINT
Wei Kefeng Fu Weifei
（ College of Technology ＆ Engineering，Yangtze University，Jingzhou 434020 ，China）
钢结构 2016 年第 5 期第 31 卷总第 209 期
等： T 型圆钢管相贯节点滞回性能研究 魏科丰，
支主管径宽比； t 为支管截面壁厚； T 为主管截面壁 E43 焊条， 厚； γ 为主管径厚比。采用 Q235 钢管， 全 熔透焊接， 焊缝高度 6 mm。 试件加工完成后， 焊缝 及周 边 打 磨， 不 刷 漆。 试 验 钢 管 节 点 的 钢 材 均 为 Q235 无 缝 冷 轧 钢 管， 材 料 的 屈 服 强 度 fy = 273. 17 MPa， 极限 强 度 f u = 341. 46 MPa， 延伸率为
5 27. 5% ， 材料的弹性模量 E = 2. 04 ˑ 10 MPa。
图2