试述钢管结构在建筑中的应用__墨水学术,论文发表,发表论文,职称(2)

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杆和腹杆均为圆管相贯的桁架结构；R—R型桁架：即弦杆和腹杆均为方钢管或矩形管相贯的桁架结构；R—c型桁架：即矩形截面弦杆与圆形截面腹杆直接相贯焊接的桁架结构。
　　(3)管桁架的优点。随着大型公共建筑的发展，对结构的空间和跨度的要求越来越高，空间钢管桁架以其良好的承载和稳定性能得到了广泛的应用。空间钢管桁架的结构形式按照桁架的截面形式可分为三角形空间桁架、四边形空间桁架、多边形空间桁架及变截面空间桁架等。钢管结构因其具有优美的外观、合理的受力特点以及优越的经济性，在现代工业厂房、仓库、体育馆、展览馆、会场、航站楼、车站及办公楼、商住楼、宾馆等建筑中得到了广泛的应用。
　　3管桁架结构的研究现状及存在的问题
　　钢管结构的应用最早起始于英国，随后在20世纪80年代人们对钢管结构设计有了较深的认识，并有了一些有关钢管的正规出版物，如“CIDECTBook’’；1985年后IIW又给出了焊接钢管连接的疲劳设计，对其静载焊接连接设计方法进行了更新，出版了这一设计方法的第二版(IIW1989)，新的设计方法得到了国际上的广泛认可，被许多国际组织采用，如欧洲规范Eurocode3、美国的AWS、以及CIDECT的设计指南等。桁架结构设计主要是外形尺寸、构件尺寸及节点形式的设计。外形设计主要是桁架的总体布置、跨度、高度、节间距离、桁架间距及腹杆的布置，应尽量减少连接数量I构件尺寸的选择与节点形式相关联，应通过节点承载力计算以及构件强度及稳定性验算来确定。国内外对于管桁架结构的研究，主要集中在管节点的分析。因为节点的破坏往往导致与之相连若干杆件的失效。从而使整个结构破坏。对管节点静力性能的研究方法，主要有三类：试验、解析理论和数值分析(有限元方法)。
　　(1)试验研究：起初，人们只能通过试验来认识管节点的承载性能，验证设计方案。20世纪60年代，利用钢模型进行了各种管节点的静载试验和疲劳试验。1974年首次进行了空间管节点的模型试验，测试了4个KK型管节点在轴力作用下的承载力。1990年测试了轴力作用下KK型空间管节点。近年来，管节点在民用建筑中的广泛应用，使管节点研究受到重视。沈祖炎等(1998)进行了n个试件的K型管节点的模型试验，检验了上海八万人体育馆悬挑主桁架的节点设计方案。
　　(2)经典解析理论研究：由于管节点是由几个圆形钢管焊接而成的结构，相当于一个空间柱壳结构，因此许多学者采用弹性圆柱壳理论来分析。由于管节点的边界条件和几何形状复杂，给偏微分方程的求解带来困难，在大量简化假设基础上的解析解与工程实际的差距较大。但这些研究加深了对管节点的了解程度，为以后的研究打基础。
　　(3)有限元计算：近年来，随着计算机运算速度的不断加快以及编程语言的发展，多运用有限元方法进行管节点的极限承载力计算。刘建平运用有限元软件ANSYS，对圆管T、Y、K型节点承受轴向荷载的极限承载力作了计算。贺东哲运用有限元软件ADINA，以及自主开发的前后处理程序，研究了TT型圆管节点分别在轴力、平面内弯矩和平面外弯矩的作用下的承载性能，并与已有公式进行了比较。在此基础上，提出了TT型圆管节点平面内弯矩承载力半经验公式。傅振岐运用有限元方法分析了K型间隙矩形管节点支管截面的应力分布、节点变形及节点参数对节点强度的影响，最后给出了节点极限承载力公式。有限元分析中一般采用VnoMISeS屈服准则，并假定等向强化。近年来用连续介质损伤力学方法模拟裂缝的形成和扩展，并建立了相应断裂准则。
　　参考文献
　　[1]王来，王缺成，邓芃，方钢管混凝土框架内隔板节点抗震性能的试验研究[J]，地震工程与工程振动；2005，(1)
　　[2]薛玉丽，新型钢管混凝土粱柱节点的理论分析与试验研究[D]，河海大学，2006
　　[3]王来，方钢管混凝土框架

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