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不锈钢方管在各大型建筑工程中的具体应用

来源:至德钢业 日期:2019-12-21 21:41:58 人气:466

   随着社会的进步,各种材料的不锈钢方管在大型工程实践表明,端面连接节点具有良好的抗弯刚度和承载能力,适用于曲面曲率变化较大、跨度较大的网壳结构。但已有端面连接节点均需在杆端翼缘上开孔,以便伸入工具拧紧螺栓,这会造成杆件截面的削弱,且不利于防腐。为此,本文中提出一种无需杆件开孔的杆件内预埋螺栓的新型装配式节点连接方案,通过16个试件的四点弯曲试验,研究该类节点的受弯性能及失效模式,分析不同几何参数对其受弯性能的影响,建立考虑该类节点接触效应的非线性有限元分析模型。


  文中所提出的不锈钢方管装配式节点构成简单,以图所示的单根杆件连接为例进行说明。图所示为节点的各构成部件,包括节点体与节点端板、杆件与杆件端板以及高强螺栓。图中节点体的形状仅为示意,可根据实际情况设计成不同形状,节点端板亦可与节点体合为一体。在节点端板上设有与高强螺栓配套的螺纹孔,便于螺栓拧入。杆件为矩形钢管,杆件端板上预留直径稍大于螺栓直径的光壁圆孔,无需加工螺纹,仅供螺栓穿过。每根杆件的高强螺栓数量通常为2个,每个高强螺栓一般配有2个螺母。加工制作过程如下:将节点体与设有螺纹孔的节点端板进行焊接,将高强螺栓穿过杆件端板上的圆孔,拧入两个螺母,不必拧紧,防止螺栓滑落即可,将杆件端板与杆件进行焊接,并将螺杆留在杆件外侧,焊接完成后高强螺栓被预埋在杆件内。


  不锈钢方在施工现场装配时,先利用扳手将同一螺杆上的两个螺母同时相向拧至顶紧,此时两个螺母实现半自锁;通过在靠近杆件端板侧的螺母上施加正向扭矩,可使螺栓拧入节点端板;反之,在靠近节点端板侧的螺母上施加反向扭矩,可使螺栓拧出节点端板。装配过程中,应使同一杆件的两个螺栓尽量同步操作,直至达到拧入深度要求,或螺母与节点端板顶紧为止。最后,解除两个螺母的半自锁状态,并逐个将其向杆件端板一侧拧紧,完成装配。以图所示的单层网壳中常见的6杆汇交节点为例,给出该类装配式节点装配完成后的示意。通过设计调整节点体的几何形状,在保持节点端板构造不变的情况下,将节点端板根据实际需要的角度和位置与节点体连接,即可构成各种曲面形状,包括自由曲面的单层网壳结构。图中所示的每根杆件均通过2个高强螺栓与节点体相连,适用于一般单层网壳中常见的压弯杆件或拉力不大的拉弯杆件的连接。为提高连接节点的抗弯能力,在满足构造要求的前提下,应尽量增大2个螺栓之间的间距。对于截面较小且仅承受轴向压力的杆件,可仅在截面中心设置1个高强螺栓。而|对于拉力较大的拉弯杆件,可在2个螺栓的基础上进一步在截面中心增设1个高强螺栓。此外,图中所示每个高强螺栓上均配有2个螺母,而实际上也可配3个螺母。装配操作时,首先将3个螺母相互顶紧形成半自锁,然后通过对中间螺母施加正向扭矩或反向扭矩,即可实现螺栓拧入或拧出节点端板。该类装配式节点具有以下优势:将高强螺栓预埋于杆件,无需在杆件上开孔,不会造成杆件截面的削弱;构造简单,通过高强螺栓的拉压传递轴力和弯矩,传力路径清晰,控制参数少,便于结构设计;现场装配简单、方便,拼装效率高,不锈钢方管组成部件均为常见构件,加工制作成本低,预制程度高,有利于推广应用。


本文标签:不锈钢方管 

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