受壓受拉空心球新老公式的對(duì)比

1、現(xiàn)行網(wǎng)架規(guī)程JGJ7 一91 中, 受壓、拉空心球承載力計(jì)算公式分別為,Nc Nt 分別為受壓空心球軸向壓力、拉力設(shè)計(jì)值。受壓承載力計(jì)算公式是經(jīng)驗(yàn)公式, 沒有能夠反應(yīng)受壓球失穩(wěn)破壞的機(jī)理, 因此是不盡合理的。受拉承載力公式也是根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)綜合整理得出沒有能夠根據(jù)受拉球沖切破壞的機(jī)理推導(dǎo)其承載力計(jì)算公式。而現(xiàn)行網(wǎng)殼規(guī)程 JGJ61-2003中把受拉、受壓兩種受力形式的計(jì)算合二為一, 其計(jì)算公式為Nr為受壓和受拉承載力設(shè)計(jì)值，這個(gè)公式把空心球承載力計(jì)算公式建立在承載力較高的受拉形式上,忽略了受壓失穩(wěn)的破壞形態(tài), 是不合理, 偏于不安全的。通過(guò)查閱資料我們能發(fā)現(xiàn)：焊接空心球節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)研究及破壞機(jī)理

2、分析以單向受力狀態(tài)來(lái)考察焊接空心球節(jié)點(diǎn)的承載能力, 所有試件均按單向受力設(shè)計(jì)了拉、壓球節(jié)點(diǎn)的形式為保證空心球節(jié)點(diǎn)的破壞是由于球體的失效引起而不是因?yàn)楣艹休d力不足所致, 根據(jù)經(jīng)驗(yàn), 將所有管的厚度取為球殼厚度加上2-4mm。 受壓球節(jié)點(diǎn)采用普通的加頂?shù)咨w板的形式。受拉球節(jié)點(diǎn)全部采用壓扁管端的形式。.本文試驗(yàn)所用球體是按規(guī)范在球成品庫(kù)中取的6個(gè)樣品, 對(duì)部分新制的半球做了厚度減薄量的檢測(cè)。將成品半球?qū)Π肭懈詈蟮玫皆嚰? 沿試件的鍋底”沖壓拉薄區(qū)球面布置了16個(gè)測(cè)點(diǎn)。球在鍋底的附近最薄, 在赤道即沖壓半球的邊界處最厚, 整個(gè)殼體厚度沿半球成鋸齒狀分布, 如圖所示節(jié)點(diǎn)用管子全部是專門買進(jìn)的20號(hào)鋼厚壁

3、無(wú)縫管, 管在模具上施焊成型, 外觀檢查節(jié)點(diǎn)兩頭的管均能保證平直.全部試件運(yùn)進(jìn)實(shí)驗(yàn)室后均經(jīng)過(guò)超聲波檢驗(yàn), 這些節(jié)點(diǎn)基本上代表了實(shí)際網(wǎng)架中的節(jié)點(diǎn),故基于這些試件提出的觀點(diǎn)更具有工程實(shí)際意義。另外對(duì)所有的試件還測(cè)量了焊縫寬度W的值, 其范圍一般在4-8mm。根據(jù)空心球節(jié)點(diǎn)的承載力的主要承載力影響因素有球厚, 管徑d, 球徑D , 管厚t, 及球管焊縫寬度, 采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì), 分別按二水平四因素和二水平二因素設(shè)計(jì)了兩組節(jié)點(diǎn)試件。拉壓節(jié)點(diǎn)采用相同的正交表。本文所有試驗(yàn)均為破壞性試驗(yàn), 在天津大學(xué)土木系建筑材料實(shí)驗(yàn)室完成。試驗(yàn)中測(cè)試記錄球面等位移線, 球面應(yīng)變及管軸向應(yīng)變,受拉壓試件的荷載縱向位移曲線

4、, 受壓試件的荷載橫向位移曲線, 破斷荷載值, 部分受壓球節(jié)點(diǎn)屈曲后強(qiáng)度變形關(guān)系圖。部分球節(jié)點(diǎn)極限承載能力如表1-4 所示。在試驗(yàn)中受壓球破壞現(xiàn)象表明, 受壓球節(jié)點(diǎn)的破壞屬于一種特殊的破壞形式, 它既不像普通受壓試件, 也不同于板的失穩(wěn)破壞形式, 它在開始屈服的同時(shí), 還能提供荷載儲(chǔ)備, 在完全屈服后的下降段,類似于失穩(wěn)試件, 變形急劇增加的同時(shí), 荷載一再下降, 而且屈服強(qiáng)度與極限強(qiáng)度之差遠(yuǎn)小于普通受壓試件的極限強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度之差。從受拉球試驗(yàn)破壞形式上看, 它不同于普通低碳鋼受拉試件的破壞形式, 而是類似于脆性材料的破壞, 其破壞屬于“ 沖切” 破壞, 這種破壞形式主要體現(xiàn)在似乎還有承載潛

5、力的情況下突然脆斷, 而且變形 一直與荷載P 近似成線形關(guān)系變化.焊接空心球節(jié)點(diǎn)有限元分析實(shí)際結(jié)構(gòu)中的焊接空心球處于空間受力狀態(tài), 但研究結(jié)構(gòu)表明在多向和單向受力狀態(tài)下空心球節(jié)點(diǎn)的承載能力與單向的承載能力相接近, 因此選取單向受力狀態(tài)的焊接空心球模型進(jìn)行有限元分析。在單向受力狀態(tài)下, 將球管分開來(lái)考慮, 把管對(duì)球殼的作用力作為一圈豎向的均布力, 在此受力情形下分析球殼表面的應(yīng)力分布規(guī)律。由于球殼及荷載的軸對(duì)稱性, 可只分析空心球的1/8, 各邊界的支承形式均為滑動(dòng)鉸支座, 即只允許邊界在對(duì)稱面內(nèi)的法向水平位移, 不允許其它方向的位移及任何方向的轉(zhuǎn)動(dòng)?；镜姆治鏊悸肥? 把球殼離散為三角形單元, 在三角形單元的分界線以適當(dāng)?shù)募s束連接在一起成為折板, 解此折板結(jié)構(gòu)就可以得到球面各點(diǎn)的內(nèi)力位移。當(dāng)三角形單元?jiǎng)澐值姆浅Ｐ? 及有限三角形單元相當(dāng)多時(shí), 折板結(jié)構(gòu)的解就可以逼近球殼的真實(shí)解了。球殼三角形單元的應(yīng)力狀態(tài)可以認(rèn)為是平面應(yīng)力狀態(tài)和薄板應(yīng)力態(tài)的組合。這是因?yàn)樵谛∥灰魄樾蜗? 平面應(yīng)力狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)力和彎曲應(yīng)力狀態(tài)下的節(jié)點(diǎn)位移互不相關(guān), 而彎曲應(yīng)力狀態(tài)下的節(jié)點(diǎn)力與平面應(yīng)力狀態(tài)下的節(jié)點(diǎn)位移也互不相關(guān)。所以組合狀態(tài)下的單元?jiǎng)偠染仃嚳梢灾苯佑善矫鎽?yīng)力單元和彎曲板單元的剛度矩