新型喷头式节点抗弯性能及其幂函数模型研究

李韧, 肖志成, 李会军, 李宝辉

建筑钢结构进展 ›› 2025, Vol. 27 ›› Issue (06) : 53-64. DOI: 10.13969/j.jzgjgjz.20240203001

新型喷头式节点抗弯性能及其幂函数模型研究

  • 李韧, 肖志成, 李会军, 李宝辉
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摘要

传统碗式节点作为一种典型装配式节点,常应用于大跨度空间网格结构,但因其抗弯刚度较小,其应用范围受限。基于此,本文对传统碗式节点进行改进,提出了一种抗弯性能更好的喷头式节点。首先对喷头式节点进行设计,并对喷头式节点与碗式节点进行了纯弯作用下的有限元模拟,对比了二者的抗弯性能;然后,研究了周围螺栓半径、轴向压力和轴向拉力对喷头式节点抗弯性能的影响;最后,建立了喷头式节点弯矩-转角的幂函数模型,采用模拟退火算法得到了该模型曲率系数,利用多元非线性拟合方法确定了相关的模型参数,并对幂函数模型进行了评估。结果表明,与传统碗式节点相比,新型喷头式节点的初始刚度提高了21.71倍,极限弯矩值提高了5.42倍,而用钢量仅增加了15%;随着周围螺栓半径的增大,节点的初始刚度缓慢增大而极限弯矩值显著增加;随着轴向压力的增大,节点初始刚度和极限弯矩值也逐渐增大;增大轴向拉力会明显降低节点初始刚度和极限弯矩值,当轴向拉力达到一定值时,出现节点螺栓颈缩位置提前的现象,轴向力对节点的失效模式有较大影响;建立的幂函数模型能很好地吻合节点的实际弯矩-转角曲线,幂函数模型的各项特征参数及其影响系数拟合效果较好。所得结论可为该节点的工程应用与研究提供参考。

关键词

传统碗式节点 / 新型喷头式节点 / 抗弯性能 / 失效模式 / 幂函数模型 / 模拟退火算法

中图分类号

TU391

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李韧, 肖志成, 李会军, 李宝辉. 新型喷头式节点抗弯性能及其幂函数模型研究. 建筑钢结构进展. 2025, 27(06): 53-64 https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20240203001

基金

国家自然科学基金(51408490); 陕西省自然科学基础研究计划(2022JM-234,2023-JC-YB-363); 国家级大学生创新创业训练计划(202310712067)

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