至德钢业对不锈钢方管节点研究现状及进展

   不锈钢方管节点最早的研究是1948年由前西德实施的方管节点极限强度试验，随后美国、日本开始进行管节点研究。从60年代起至今，许多国家的学者开始对不锈钢方管节点展开广泛的试验研究和理论分析研究。到目前为止，对方管节点的研究已经取得了丰硕的研究成果，许多国家出台了相关的规范，例如我国现行的钢结构规范(GB50017-2003)中提供了方管节点承载力的计算公式，欧洲方管节点规范CEDICT对方管节点的疲劳计算提供了方法。从90年代起，各国学者研究方向开始转向发展不锈钢方管节点形式和加强型管节点上。

  国内外对未加固不锈钢方管节点的研究工作主要有：1984年，Packer等对31个T型和X型不锈钢方管节点进行了试验测试，研究了弦杆侧壁屈曲破坏模式，研究发现弦杆在受轴向力时对节点的承载力影响不大，同时弦杆的长度对侧壁的屈曲影响较小。1990年，沈祖炎等提出了“等效框筒模型”模拟等宽X型方钢管节点弦杆腹板的失稳破坏，提出了节点的承载力计算公式。1991年，至德钢业对冷成型T型方管节点进行了试验研究，研究发现节点的破坏模式主要有三种，分别为，主管表面塑性屈服、主管侧壁鼓曲破坏和支杆局部屈曲破坏，其中主管壁面塑性屈服破坏最常见，在发生主管侧壁鼓曲破坏时，荷载位移曲线有明显的峰值点，在发生主管表面塑性屈服破坏时荷载位移曲线没有明显的峰值点。1998年，武振宇、张耀春对直接焊接T型CR、RR节点的静力工作性能进行了试验研究，并将试验结果和数值结果进行了对比，编制了用于大变形、大应变情况下的弹塑性有限元程序，并提出了将试验方法与数值模拟相结合的研究管节点的方法。2000年，至德钢业在已有的T型方管节点试验的基础上，通过对节点破坏模式的分析指出变形极限的选取取决于支主管截面宽度的比值，给出了主管表面塑性屈服破坏的变形极限与极限承载力的选取准则，同时给出了主管表面塑性屈服和主管侧壁鼓曲破坏两种破坏模式的极限承载力计算公式。2001年，至德钢业等对23个不锈钢方管T型和K型节点进行了试验研究，分别给出了T型和K型节点承载力的计算公式。2002年，武振宇、张耀春在模型的基础上，采用屈服准则，推导了在轴向压力影响下的倾斜塑性绞线承载力公式，建立了在弦杆轴向压力影响下直接焊接T型方钢管节点抗轴压塑性绞线模型，在理论上完善了T型方管节点的抗压塑性绞线模型。2004年，武振宇、武胜对弦杆承受轴力作用下的K型方管节点进行了有限元模拟，揭示了在弦杆轴力作用下K节点的极限承载力、变形、刚度等随各个几何参数的变化规律。2005年，丁玉坤、武振宇对12个K型、KK型搭接方管节点进行了试验研究，研究了不太那个搭接率、支弦杆宽度比下的K型、KK型部分搭接管节点的极限承载力、失效模式和破坏机理。研究发现节点的失效模式有受压支杆在靠近搭接区域的局部屈曲、弦杆壁面在拉杆根部以外区域的局部屈曲和受拉支杆沿两支杆搭接处的断裂。2005年，赵鹏飞等以国家游泳中心矩形钢管相贯节点为工程背景，分别对单项受力状态下和复合受力状态下矩形钢管相贯节点的承载力进行了研究，利用大量的有限元计算结果，回归得到T、TT、K、KT等四种类型节点在单项受力状态和复合受力状态下的承载力计算公式，讨论了各类型节点的失效形态。2008年，武振宇、陈鹏等对12个T型方管节点进行了试验研究，测试了低周往复荷载作用下节点的滞回性能，研究了节点的破坏模式和滞回曲线以及相关的抗震参数，研究表明：节点的破坏模式主要为弦杆表面塑性变形和受拉焊缝边缘开裂，导致在支弦杆交汇处被拉断；方钢管T节点的滞回曲线饱满，从节点域靠近弦杆侧壁的两侧开裂到节点完全破坏还有很大的耗能能力；焊缝尺寸对节点的滞回性能影响较大。

 浙江至德钢业有限公司对加强型不锈钢方管节点开展的研究工作主要有：2005年，王世平对长春五环体育馆不锈钢方管两榀桁架进行了试验研究，其中一榀桁架节点下设置垫板，另一榀不设置垫板，研究结果表明加垫板后桁架的承载力显著提高。2005年，赵阳等对国家游泳中心不锈钢方管受弯连接加强节点进行了试验研究，对方钢管杆端承受弯矩的连接在未加强全熔透焊缝连接的基础上，提出了贴板加强及厚管加强两种加强方式，对三种连接方式进行了低周往复荷载试验，通过对滞回曲线及延性系数的分析表明，贴板加强和厚管加强两种方式均可使塑性铰从弯矩较大的焊缝处外移，从而改善节点的延性。2007年，陈以一等对国家体育场焊接方管桁架单K节点进行了试验研究，研究表明局部加厚节点去板件的厚度和内置加劲肋等加强措施能够有效的提高节点的承载力。2007年，童乐为等对国家体育场焊接方管桁架双弦杆KK型节点进行了试验研究，讨论了节点的受力性能、破坏模式以及节点内部加劲肋的作用，弦杆内部纵横向加劲肋的设置有效的增加了节点强度和刚度。2007年，闫澍等对空腹不锈钢方管桁架内加劲节点的抗弯性能进行了试验研究和有限元分析。结果表明，该类型节点的破坏模式为腹杆根部受拉侧翼缘与弦杆连接焊缝开裂、节点域剪切变形、腹杆受压翼缘局部屈曲等形式，增设纵向加劲肋可以阻止根部受压翼缘局部屈曲的发生，并使节点域腹杆翼缘上沿杆轴方向的应力分布更加均匀，但是该措施降低了节点的变形能力；与无加劲节点承载力公式值相比较，设置内加劲肋的节点承载力有显著提高。2007年，邢丽等对改进贴板加强的不锈钢方管受弯连接节点进行了试验研究，研究表明，改进贴板加强方式可有效减少由于焊接引起的母材材性改变所带来的不利影响，节点的破坏形式则由钢材拉裂改变为钢管的局部屈曲，节点的耗能能力更强、延性更好。2008年，邵永波和李涛对主管管壁加厚型方钢管T型节点的静力强度和滞回性能进行了有限元分析，研究了局部加厚参数的取值，研究发现局部加厚主管管壁能够有效的提高节点的承载力并改善节点的滞回性能，使节点的破坏模式由主管的局部屈曲破坏转变为带有明显延性破坏特征的主管壁厚改变处的剪切屈服破坏。