【摘 要】
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为了节约人力和物力,钢管结构最常见的连接方式是直接相贯焊接,这是由于相贯节点具有一些明显的优势。首先,相贯节点施工十分便利;其次,对于后续的节点维护也十分便捷,施工成本较低;最后,相贯节点承载性能有保障。然而,相贯节点也有一些明显的缺点。现有研究及实际工程表明,相贯节点的破坏往往发生于节点相贯处,且破坏发生时,支管并未达到极限承载力,导致材料浪费。因此,有必要加强钢管节点相贯处,以提高结构的整体承
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（51778035）； 北京未来城市设计高精尖创新中心资助项目（UDC2016030200）； 北京建筑大学市属高校基本科研业务费专项资金资助（X19038）；
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为了节约人力和物力,钢管结构最常见的连接方式是直接相贯焊接,这是由于相贯节点具有一些明显的优势。首先,相贯节点施工十分便利;其次,对于后续的节点维护也十分便捷,施工成本较低;最后,相贯节点承载性能有保障。然而,相贯节点也有一些明显的缺点。现有研究及实际工程表明,相贯节点的破坏往往发生于节点相贯处,且破坏发生时,支管并未达到极限承载力,导致材料浪费。因此,有必要加强钢管节点相贯处,以提高结构的整体承载性能。虽然卸载条件下钢管节点的加固研究已经趋于成熟,但是在实际的生活生产中,很多情况下结构不能卸力或者卸力需要极大的成本,加固必须在负载状况下进行。这相当于给卸载条件下的加固再增加一个条件:负载状态下。负载下加固圆钢管节点的研究不论在国内还是国外几乎为空白,因此对于这个领域的研究迫在眉睫。本文主要研究内容分为四个部分:（1）采用垫板连接的新型T形圆钢管节点轴向承载性能有限元研究;（2）负载下焊接外加劲肋加固T形圆钢管节点轴向受拉承载性能试验研究;（3）负载下焊接外加劲肋加固T形圆钢管节点轴向受拉承载性能有限元研究;（4）负载下焊接外加劲肋加固T形圆钢管节点轴向受压承载性能有限元研究。得到如下结论:（1）对于采用垫板连接的新型T形圆钢管节点,基于数值参数分析结果发现,对于T1节点（β=0.25）,当矩形固定钢板高度与支管直径比（hs/d1）不变,水平垫板边长与支管直径比（ls/d1）从1.1提高到1.6时,极限承载力从141.5k N提高到188.4k N,极限承载力提高了33.1%。对于T2节点（β=0.5）,当矩形固定钢板高度与支管直径比（hs/d1）不变,水平垫板边长与支管直径比（ls/d1）从1.1提高到1.6时,极限承载力从244.3k N提高到354.2k N,极限承载力提高了45.0%。（2）对于采用垫板连接的新型T形圆钢管节点,增大水平垫板的边长ls能有效提高此新型T形节点的极限承载性能,而增大矩形固定钢板的高度hs对此新型T形节点的极限承载性能几乎没有影响。（3）六个负载下焊接外加劲肋加固圆钢管节点轴向受拉试件出现了两种典型的破坏模式,即焊缝破坏和主管整体弯曲变形。且随着β值的增大,节点整体的弯曲变形程度增大,节点的破坏模式由焊缝破坏向主管整体弯曲变形转变。（4）负载下焊接外加劲肋加固T形圆钢管节点轴向受拉试验,对于β值相同的节点,负载系数从0.25提高到0.5,对负载下焊接T形受拉节点的极限承载性能影响有限,不管提高还是降低均在6.5%以内。（5）对于负载下焊接外加劲肋加固T形受拉圆钢管节点,β值越大的节点焊接加固时产生的位移越大,即加固越危险。在实际工程中要注意大钢管节点的加固,节点整体容易产生瞬时较大位移。焊接加固顺序及焊缝长度的选取对于负载下焊接加固T形圆钢管节点的焊接热输入作用具有重要影响。（6）对于负载下焊接外加劲肋加固T形圆钢管节点轴向受拉有限元仿真分析,通过使用热-力耦合分析法,得到温度和荷载相互影响的力学结果。通过与试验得到的荷载-位移曲线、极限承载力、焊接温度和冷却温度对比,验证了使用ABAQUS软件和FORTRAN程序模拟的准确性。（7）负载下焊接外加劲肋加固T形圆钢管节点轴向受压试验进行了有限元仿真分析,使用与负载下焊接加固T形受拉相同的焊接仿真分析方法,对试验和模拟得到的荷载-位移曲线、极限承载力和破坏模式进行对比,验证了有限元分析方法的准确性与可靠性,为后续展开负载下焊接圆钢管节点的研究提供了参考。
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