螺栓空心球壳节点的研发

作     者：杜彬 

作者单位：太原理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：闫亚杰

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：螺栓空心球壳节点 构造 承载力有限元分析 应用 

摘      要：空间网格结构作为大跨度建筑中常用的结构形式,其节点的连接构造及性能直接关系到结构安全、施工周期及经济效益等多方面。螺栓球节点具有装配化程度高,施工速度快的特点,焊接空心球节点具有杆件对中方便,刚度大、密闭性好的特点。若能得到集上述两种常用节点优势于一身的节点,必将大幅提高空间网格结构的技术先进性,安全适用性,经济合理性。本文在课题组研究的基础上,针对采用管类构件的空间结构节点开展研究,主要工作内容及成果如下:(1)总结鼓形球面壳节点、螺栓球面壳节点的构造及特点,开展构造设计,得到无安装孔、耐久性能好、具有后续安装基准平面,适用于多层网架或管桁架的螺栓空心球壳节点。(2)建立球壳、高强度螺栓、曲面欧式螺母、单曲面垫圈、套筒的整体模型,利用ABAQUS有限元分析软件分析轴向力作用下受力性能,得出各部件的应力分布,变化规律,破坏机理等。(3)分析螺栓空心球的D、T、D/T、螺栓规格、套筒横截面外接圆直径e、螺母接触球壳端直径d等主要参数对螺栓空心球壳节点承载力的影响,提出适用于该节点的承载力计算公式。(4)讨论空心球内设置加劲肋的厚度、宽度、长度、布置方式及数量对螺栓空心球壳节点承载力的影响。(5)针对某高校试验室新建网架结构,分别设计焊接空心球节点,螺栓球节点,螺栓空心球壳节点,对比了结构用钢量、连接构造、装配化程度、现场焊接工作量、对中性等特点,结果表明采用螺栓空心球壳节点综合效益显著。