1绪论

钢管相贯节点又称简单节点、无加劲节点或直接傳接节点。在节点处，同一轴线上的两根截面最大的构件贯通（主管），其余构件（支管）通过端部相贯线加工后，直接偉接在贯通构件的表面；非贯通杆件在节点部位可能互相分离，也可部分重叠⑴。在构造上，支管挥于主管上且不穿透主管壁而使主管保持连续。钢管相贯节点具有外观简洁明快，构造简单，没有外突的节点零件，耗钢指标低，不需要增加节点用钢量等优点。随着计算机数控加工技术的发展，一直制约钢管相贯节点应用的相贯线制作变得更加简便、精确，使得相贯节点在大跨钢管结构中得到了广泛应用。近年来，在一些大型钢管结构中相贯节点得到了大量应用，如首都机场新航站楼（图1-la)、上海“东方明珠”电视塔、长春体育馆、广州体育馆（图1-lb)、法国戴高乐机场的高速铁路火车站等大跨度钢结构，都使用了相贯节点。按构件布置来划分，相贯节点可以分为平面钢管相贯节点和空间钢管相贯节点两大类。平面钢管相贯节点为主管和所有支管的轴线处于同一个平面内，可分为T、Y、K、X型等基本类型；空间钢管相贯节点是指支管轴线位于主管平面外，有XX、TT、TX、KK型等形式。按几何形状来划分，主管截面为圆管的节点通常称为圆管节点；主管截面为方管或矩形管的节点称为方管节点，包括主管为方管或矩形管而支管为圆管的。按节点刚度来划分，在大多数结构中，由于钢管结构的自身特点，相贯节点仅作为铰接节点处理，但在一定条件下可以也必须实现刚接，此时节点具有抵抗弯矩的能力[2]。

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2大跨结构常用钢材混合强化材料参数标定

2.1引言

早在上世纪70年代，循环荷载作用下的材料本构理论就已渐趋成熟，1986年Chabaoche[35]S结了前人研究成果，归纳了多种线性随动强化和非线性随动强化理论，叠合等向强化模型，定义材料的强化准则，成为多个大型通用有限元软件（如ABAQUS和ANSYS等）材料本构模型的理论基础；在这些强化准则中，随动等向混合强化模型显然更为精确合理，但需要依据试验数据准确定其多个材料参数；而Packer等人[36]的研究结果表明，不同加工工艺钢构件力学性能有差异，因而钢材材料参数不仅取决于钢材化学成分，亦受构件加工工艺影响；故Nip等[37]对钢构件进行性能研究时，在Chaboche钢材塑性本构理论基础上，依据低周疲劳材性试验结果，分别标定了热乳、冷弯低碳钢和不锈钢方管混合强化材料参数；石永久等[38]则以Q345B和Q235B板材为基础，考虑多种加载方式，对50个试件进行了单轴拉伸和低周往复加载试验，确定了两种等级钢板材料本构模型的关键材料参数；施刚等[39]对Q460C高强度结构钢材为基础，对试件进行了 3个单调拉伸、3个单调压缩和10个不同加载制度的循环加载试验，在Chaboche钢材塑性本构模型的基础上，通过试验标定了该材料模型参数；而除范峰等[40]曾通过圆钢管空间加载滞回性能试验标定钢材损伤性能指标外，针对大跨空间结构常用构件、节点的精细化材料本构模型研究很少，因此，目前尚缺欠系统试验研究标定各类钢材的混合强化材料参数。

2.2 Chaboche混合强化理论

现有的强化理论主要包括等向强化理论，随动强化理论和混合强化理论。等向强化假设加载过程中的屈服面均勻膨胀，没有畸变和移动；随动强化理论假设在塑性变形过程中，加载面在应力空间作刚体移动而没有转动，因此屈服面的大小、形状和方向仍然保持不变。Chaboche混合强化理论（如图2-1)包含两部分：非线性随动强化和等向强化理论。等向强化以随塑性变形变化而变化的等效应力定义屈服面尺寸，随动强化则通过背应力a来表述应力空间中屈服面的平移。

3十字隔板焊接节点静力性能研究 .......17

3.1 引言..........17

3.2试件设计及制作....... 17

3.3试验方案 ....18

4十字隔板焊接节点滞回性能研究 ..................33

4.1引言............ 33

4.2试件设计及制作............ 33

5十字隔板焊接节点有限元模拟 .........59

5.1引言.............59

5.2有限元模型的建立...... 59

5十字隔板爆接节点有限元模拟

5.1引言

节点力学性能的研究主要以试验和有限元分析两种方法为主。通过试验可以直观观察节点的力学性能，但容易受到试验费用和设备的限制，试验试件数量有限，难以对节点性能展开充分的研究。有限单元法的应用则促进了节点性能研究的进展。经试验结果验证的有限元分析方法可用于准确模拟节点的真实性能，从而形成对试验研究的有效补充。因此，本章利用第二章提取的钢材混合强化参数，借助ABAQUS软件对第四章中十字隔板揮接节点拟静力试验进行模拟，验证所提取混合强化材料参数及所用数值分析方法的有效性，为今后开展该类节点的数值模拟研究打下基础。

5.2有限元模型旳建立

十字隔板傳接节点主要由十字节点板、煌缝、圆钢管、加劲助四部分组成，根据各部分实际尺寸建立节点有限元模型。为获得准确、高效的有限元模拟结果，简化节点的次要部位，忽略与作动器和反力架相连的端板，直接釆用ABAQUS中的rigid palte代替；但考虑爆缝是影响相贯节点刚度和限承载力的一个重要因素，依据揮缝实际尺寸，在圆管与节点板连接处建立了掉脚尺寸/if=5imn的对接角揮缝模型，并参考白凡[43]文献结论，将圆管上距离掉缝趾部2倍/jf (即10mm)处定义为热影响区，所建三维实体模型如图5-1所示，热影响区处理方式如图5-2所示。有限元模型建立后，要解决各个组件之间的连接问题。由于制作节点的材质全为钢材，通过燥接把个组件连接成整体，在有限元软件中运用装配选项中的merge功能，使节点组合成一整体。

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6结论

本文采用试验与有限元分析相结合的方法，对十字隔板偉接节点静力性能和滞回性能进行了分析。首先基于Chaboche塑性本构理论，对7种大跨空间结构常用钢材的混合强化材料参数进行标定，为今后圆钢管构件的力学分析数值模拟提供本构关系依据。试验方面对十字隔板挥接节点进行了静力试验，对节点的静力性能和破坏模式进行了分析研究，考虑了不同加载方式对节点静力性能的影响；随后对4个十字隔板掉接节点足尺模型进行了拟静力试验，探讨了轴压比、节点板厚度、水平圆管截面尺寸对节点滞回性能和破坏模的影响。考虑了不同加载方式对节点静力性能的影响；最后在试验的基础上，考虑钢材的混合强化，建立了十字隔板燥接节点滞回性能分析的有限元方法。本文主要研究结论可概括如下：(1)对3个十字隔板辉接节点足尺模型进行了静力试验，研究发现，不同的加载方式对节点的静力性能和破坏模式影响较大，节点JDA-1在压压状态下，在圆管端部发生屈曲破坏，节点的极限荷载最小，延性最差；节点JI^A-2在拉压状态下，在圆管与节点相连接处发生强度破坏，节点承载力较大，延性最好；节点JDA-3在拉拉状态下，在水平圆管中部发生强度破坏，节点承载力最大，延性较好。(2)对4个十字隔板辉接节点足尺模型进行了拟静力试验，在试验中节点先后要经历三个关键时刻：一是受低周往复荷载作用的压弯圆管B靠近节点板根部处发生局部凹凸变形；二是凹凸变形逐渐向周围发展，经内力重分布后最终形成整体凹凸变形，即产生所谓“象腿现象”，成为塑性铰；三是节点发生局部屈曲后承载力会下降，最终导致节点破坏。

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参考文献（略）