【摘 要】
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直接焊接K型间隙节点是一种常见的方管节点形式,节点中弦杆对支杆提供不同于其它型钢节点的半刚性约束,因而在这种节点构成的桁架中,受压支杆的端部约束就不同于传统型钢桁架
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直接焊接K型间隙节点是一种常见的方管节点形式,节点中弦杆对支杆提供不同于其它型钢节点的半刚性约束,因而在这种节点构成的桁架中,受压支杆的端部约束就不同于传统型钢桁架,这使得受压支杆的稳定有必要重新考虑,即它的计算长度系数μ需要重新确定.本文通过有限元软件ANSYS,采用参数分析的方法,对这种结构中支杆的计算长度系数μ进行了系统的研究.首先,将直接焊接方管节点中弦杆对支杆提供的约束简化为半刚性的弹性转动约束,在理论上推导了方管桁架中压杆的弹塑性稳定方程,得到受压支杆的稳定承载力公式,从而可以由欧拉公式Pcr=π<2>EI/(μL)<2>反算出μ.通过把理论公式下的支杆稳定承载力与有限元整体模型中的支杆稳定承载力进行对比,验证了弹性转动约束下受压支杆稳定承载力公式推导的正确性,并且由此得出本文对计算长度系数μ的确定过程是可靠的.然后,运用ANSYS对直接焊接K型间隙方管节点进行了大规模的非线性有限元分析.考虑支弦杆宽度比β、弦杆宽厚比γ、支弦杆厚度比τ、节点间隙g、支弦杆夹角θ和整体尺寸C等几个参数的影响,进行了近600个节点的算例分析,得出这种节点的节点转动刚度随几何参数的变化规律.最后,根据本文推导的弹性转动约束下压杆稳定承载力公式,得出了影响杆件计算长度系数的因素,其中包括杆件的惯性矩I、长度L和杆件两端的约束情况r<,1>,r<,2>.再结合前面得出的几何参数与节点转动刚度(r<,1>,r<,2>)的关系及欧拉公式,计算相应参数下支杆的计算长度系数μ,分析了计算长度系数μ随这些几何参数的变化规律.
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