方鋼管節點加勁板布置分析范文

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《四川建材雜志》2014年第四期

1兩種不同加勁板設置方式對比分析

1913年，VonMises提出當點應力狀態的等效應力達到某一與應力狀態無關的定值時，材料就屈服;因此多采用EquivalentVonMisesStress評價金屬的應力情況。在ANSYS中?，F對該節點分別按a方式(加勁板沿主管軸向布置)和b方式(加勁板沿主管截面布置)進行靜力線彈性分析，得到相應的EquivalentVonMisesStress(以下簡稱EVM)應力圖如圖2～3所示。比較圖2～3可以看出:加勁板按a方式布置時，節點處有明顯的應力集中，高應力區較大;加勁板按b方式布置時，支管無加勁板一側的應力分布得到明顯改善，主支管管壁的高應力區大幅縮小。按a方式布置時，加勁板上應力分布與支管一致，加勁板兩端與主管相交處有明顯的應力集中;按b方式布置時，加勁板應力水平比支管大很多，并在與主管相交處有明顯的應力集中。

產生以上現象的原因在于，按a方式布置時，加勁板與支管同樣都只是支撐在主管翼緣板上，而翼緣板面外剛度較小，此時荷載通過支管和加勁板直接作用于主管翼緣板上，形成明顯的沖切效應，造成很大的集中應力。相反，按b方式布置時，加勁板的兩端由主管腹板支撐，根據力按剛度分配的原則，腹板極大的面內剛度保證了荷載主要通過加勁板傳遞到主管腹板，而不是通過主管翼緣板再傳遞給主管腹板。因此，通過以上對比可以得出，加勁板按a方式布置時不能起到加勁作用，在節點連接處不會出現明顯的內力轉移;按b方式布置時，在連接處大部分內力通過加勁板傳遞到主管腹板，降低了支管與主管之間的應力水平，加勁效果顯著。

2軸向受拉極限承載力

根據前述分析，采用b方式對該節點布置加勁板。接下來進一步對b方式布置時，此節點的極限承載力進行探究。仍采用圖1所示模型，鋼材本構關系取為雙折線隨動強化模型，屈服強度345MPa，其余條件與前文一致。對節點模型進行靜力彈塑性分析，得到Mises應力云圖和節點最大位移處(支管無加勁一側底部中點)的荷載－位移曲線。

如圖4～5所示。從圖4可以看出，主支管連接處的部分主管翼緣板及靠近加勁板處的部分主管腹板均出現屈服，同時由于彎作用，主管跨中下翼緣板也出現部分屈服。主管與支管絕大部分區域應力水平正常，仍能繼續工作。從圖5荷載位移曲線可知，在控制點位移2.65mm處，該節點達到其極限承載力，為725kN。GB50017－2003《鋼結構設計規范》中10.3.4相關條文建議取令主管表面的局部凹(凸)變形達到主管寬度b的3%時的支管內力為節點的極限承載力(承載力極限狀態);取局部變形為0.01b的支管內力為節點正常使用極限狀態的控制力。本文節點的主管寬度b=300mm，根據鋼結構設計規范，0.01b=3mm與2.65mm基本一致，因此，判斷節點位移在接近3mm時，其極限承載力受到正常使用極限狀態的控制。

3總結

通過對a、b兩種加勁板布置方式的對比分析以及按b方式布置時的極限承載力分析，可以得出以下結論:1)對于T型方鋼管節點，加勁板按a方式布置不能起到有效加勁作用，應按b方式布置加勁板。2)該T型方鋼管節點極限承載力為正常使用極限狀態承載力。

作者：吳瑋單位：同濟大學建筑工程系