本发明专利技术涉及一种方钢管焊接球节点的承载力计算方法，属于结构工程技术领域。其特征是，该计算方法包括轴力作用下的承载力计算方法以及轴力与弯矩共同作用下的承载力计算方法，其中的弯矩作用包括单向弯矩、双向等弯矩以及双向任意弯矩三种情况。轴力和弯矩共同作用下方钢管焊接球节点的承载力可在轴力承载力的基础上考虑弯矩作用影响系数计算确定。本发明专利技术为该类节点的可靠设计提供保证，已在为２００８北京奥运会而兴建的国家游泳中心“水立方”结构的设计中得到成功应用；同时，该方法还拓展了焊接球节点的应用范围，可促进焊接球节点的进一步推广应用，并丰富空间结构刚性节点的设计理论。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于结构工程
技术介绍
焊接球节点是具有我国特色的空间网格结构节点形式，也是目前我国空间网格结构中 应用最为广泛的节点形式之一。目前关于焊接球节点受力性能与承载能力的研究均针对配 合圆钢管的节点，我国的《网架结构设计与施工规程》(JGJ7-91)、《网壳结构技术规程》 (JGJ61-2003)也给出了圆钢管焊接球节点在轴力作用下的承载力计算公式，广泛应用于空 间网格结构的设计。焊接球节点不仅便于连接圆钢管杆件，也可方便地用于连接其他类型的杆件，如在现 代空间结构工程中应用日益增多的方钢管杆件。但对配合方钢管的焊接球节点，目前国内 外都没有可供工程设计采用的承载力计算方法。在传统形式的空间网格结构(如双层平板网架)中，结构杆件往往以轴力为主，但随 着各种新型空间结构的出现，结构受力越来越复杂，结构杆件除了承受轴力还可能承受很 大的弯矩。如国家游泳中心"水立方"结构所采用的新型多面体空间刚架结构中，部分杆 件弯矩所产生的应力甚至达到总应力的80%以上。因此对于方钢管焊接球节点，不仅需要 了解其轴力作用下的承载力，还需要了解轴力和弯矩共同作用下的承载能力。另一方面，实际结构中的杆件往往在其两个主平面内均作用有弯矩，即承受双向弯矩。 对于圆钢管，由于截面无方向性，两个方向的弯矩总可以合成为单向弯矩；但对于方钢管， 双向弯矩通常需要分别考虑，只有当两个方向的弯矩相等时，才可以等效为作用在方钢管 对角线平面内的单向弯矩。因此承受弯矩作用时方钢管焊接球节点承载力的计算比圆钢管 焊接球节点复杂得多。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，包括轴力作用下的承载 力计算方法以及轴力与弯矩共同作用下的承载力计算方法，其中的弯矩作用包括单向弯矩 (弯矩只作用在方钢管的一个主平面)、双向等弯矩(弯矩作用在方钢管的两个主平面，且 作用在两个平面的弯矩相等，可等效为作用在方钢管对角线平面的弯矩)以及双向任意弯矩(弯矩作用在方钢管的两个主平面，且作用在两个平面的弯矩不相等)三种情况。本发 明的特征在于，所述方法是由计算机依次按以下步骤实现的 步骤(1)，向计算机输入以下参数-钢材抗拉强度设计值/，方钢管边长测量值a，焊接球节点的空心球的外径测量值"以及空心球的壁厚测量值" 步骤(2),计算机判定为属于轴力作用下方钢管焊接球节点的承载力计算，按下式计算节点承载力A^:0,3 + 0.57-4"/步骤(3)，计算机若判定在步骤(1)中同时还有轴力7V的测量值以及单向弯矩测量值 M输入，则属于轴力W与单向弯矩M共同作用时方钢管焊接球节点的承载力计算，则执行 以下步骤步骤(3.1)，若<formula>formula see original document page 5</formula>则节点承载力A^二/^<formula>formula see original document page 5</formula>其中^为弯矩作用影响系数，<formula>formula see original document page 5</formula>步骤(3.2)，若iV<<formula>formula see original document page 5</formula>则节点承载力^w =77w 0.3 + 0.57! 4fl《:<formula>formula see original document page 5</formula>其中，弯矩作用影响系数^为:<formula>formula see original document page 5</formula>步骤(4),计算机若判定在步骤(1)中还有方钢管节点承受的对角线平面内弯矩M'以 及轴力iV的测量值输入，则为轴力与双向等弯矩共同作用，按下式计算弯矩作用影响系数<formula>formula see original document page 6</formula>步骤(5)，计算机若判定在步骤(1)中还有方钢管在x、 y两个平面内的弯矩M,、的测量值以及轴力W的测量值输入，则判定为轴力与双向任意弯矩共同作用，则执行以下 步骤步骤(5.1)，计算机判定若0《5， 0 = arCtan&，4 M少则按下式计算弯矩作用影响系数/^ :64 64 4 其中，^,"。按步骤(3.1)或步骤(3.2)求出://,按步骤(4)求出，/7 =^，步骤(5.2)，计算机判定若0>丕，^arctan^斗 M.,则按下式计算弯矩作用影响系数/7 :<formula>formula see original document page 6</formula>4 4 其中，；？.按步骤(3.1)或步骤(3.2)求出，<formula>formula see original document page 6</formula>步骤(5.3)，计算机按下式计算节点承载力A^<formula>formula see original document page 6</formula>:其中，^由步骤(5.1)或(5.2)中的弯矩作用影响系数确定' 下面通过两个实例对本专利技术进行详细说明。例一某焊接球节点，外径"=600mm，壁厚/ = 20mm，采用Q235钢材，/= 215N/mm2， 所连接的方钢管边长"=300mm，方钢管与焊接球相连的杆端同时作用有轴力iV和单向弯 矩M(弯矩只作用在方钢管的一个主平面)，且偏心距为e-7W/A^40mm。该节点的承载力 确定如下。(1)由步骤(2)计算确定仅承受轴力时方钢管焊接球节点承载力^^<formula>formula see original document page 7</formula>(2)本例为承受单向弯矩作用，因此由步骤(3)计算弯矩作用影响系数/7f<formula>formula see original document page 7</formula>(3)计算确定轴力和弯矩共同作用下方钢管焊接球节点的承载力A^:Ww = 0.7895x3018.6 = 2383.2kN 因此，该焊接球节点的承载力为2383.2kN。例二其余条件同例一，但弯矩M作用在方钢管的对角线平面内，且偏心距为e-Af/iV =30mm。该节点的承载力确定如下。(1) 由步骤(2)计算确定仅承受轴力时方钢管焊接球节点承载力A^ (同例一)Wfl =3018.6kN(2) 本例为承受对角线平面弯矩，即双向等弯矩，因此由步骤(4)计算弯矩作用影响系数^:<formula>formula see original document page 7</formula>(3)计算确定轴力和弯矩共同作用下方钢管焊接球节点的承载力:= 0.8685x3018,6 = 2621.7kN 本文档来自技高网...
【技术保护点】
方钢管焊接球节点的承载力计算方法，其特征在于，所述方法是由计算机依次按以下步骤实现的： 步骤（１），向计算机输入以下参数： 钢材抗拉强度设计值ｆ， 方钢管边长测量值ａ， 焊接球节点的空心球的外径测量值Ｄ以及空心球的壁厚测量值ｔ； 步骤（２），计算机判定为属于轴力作用下方钢管焊接球节点的承载力计算，按下式计算节点承载力Ｎ↓［Ｒ］： Ｎ↓［Ｒ］＝（０．３＋０．５７α／Ｄ）４ａｔｆ， 步骤（３），计算机若判定在步骤（１）中同时还有轴力Ｎ的测量值以及单向弯矩测量值Ｍ输入，则属于轴力Ｎ与单向弯矩Ｍ共同作用时方钢管焊接球节点的承载力计算，则执行以下步骤： 步骤（３．１），若：Ｎ≥２Ｍ／ａ， 则节点承载力Ｎ↓［Ｒ］＝η↓［Ｎ］（０．３＋０．５７α／Ｄ）４ａｔｆ， 其中：η↓［Ｎ］为弯矩作用影响系数， ＊＊＊ 步骤（３．２），若：Ｎ＜２Ｍ／α， 则节点承载力Ｎ↓［Ｒ］＝η↓［Ｎ］（０．３＋０．５７α／Ｄ）４ａｔｆ， 其中，弯矩作用影响系数η↓［Ｎ］为： η↓［Ｎ］＝－Ｍ／Ｎａ＋＊＊＊， 步骤（４），计算机若判定在步骤（１）中还有方钢管节点承受的对角线平面内弯矩Ｍ′以及轴力Ｎ的测量值输入，则为轴力与双向等弯矩共同作用，按下式计算弯矩作用影响系数η′↓［Ｎ］： ＊＊＊ 节点的承载力Ｎ↓［Ｒ］＝η′↓［Ｎ］（０．３＋０．５７α／Ｄ）４ａｔｆ， 步骤（５），计算机若判定在步骤（１）中还有方钢管在ｘ、ｙ两个平面内的弯矩Ｍ↓［ｘ］、Ｍ↓［ｙ］的测量值以及轴力Ｎ的测量值输入，则判定为轴力与双向任意弯矩共同作用，则执行以下步骤： 步骤（５．１），计算机判定：若θ≤π／４，θ＝ａｒｃｔａｎＭ↓［ｘ］／Ｍ↓［ｙ］， 则按下式计算弯矩作用影响系数η↓［Ｎ１］： ＊＊＊， 其中，η↓［Ｎ，θ＝０］按步骤（３．１）或步骤（３．２）求出， η↓［Ｎ，θ＝π／４］按步骤（４）求出，η↓［Ｎ，θ＝π／４］＝η′↓［Ｎ］， 步骤（５．２），计算机判定：若θ＞π／４，θ＝ａｒｃｔａｎ Ｍ↓［ｘ］／Ｍ↓［ｙ］， 则按下式计算弯矩作用影响系数η↓［Ｎ２］： ＊＊＊， 其中，η↓［Ｎ，θ＝π／２］按步骤（３．１）或步骤（３．２）求出， η↓［Ｎ，θ＝π／４］按步骤（４）求出，η↓［Ｎ，θ＝π／４］＝η′↓［Ｎ］， 步骤（５．３），计算机按下式计算节点承载力Ｎ↓［Ｒ］： Ｎ↓［Ｒ］＝η″↓［Ｎ］（０．３＋０．５７α／Ｄ）４ａｔｆ， 其中，η″↓［Ｎ］由步骤（５．１）或（...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：董石麟，赵阳，傅学怡，
申请(专利权)人：浙江大学，中建国际深圳设计顾问有限公司，
类型：发明
国别省市：86[]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。