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 當(dāng)直接焊接不銹鋼管相貫節(jié)點(diǎn)的承載能力不能滿(mǎn)足要求時(shí)，設(shè)計(jì)者必須尋求某種方法對(duì)相貫節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加強(qiáng)，使其能夠滿(mǎn)足承載能力要求。在實(shí)際工程中，關(guān)于該類(lèi)節(jié)點(diǎn)的加強(qiáng)主要包括主管內(nèi)局部灌漿、增加主管壁厚、主管上加套管或墊板、主管設(shè)內(nèi)外加勁環(huán)肋、設(shè)置節(jié)點(diǎn)板等方法。這些方法都不同程度地改善了節(jié)點(diǎn)的受力性能，提高了相貫節(jié)點(diǎn)的承載力。以越南國(guó)家體育場(chǎng)立柱與主桁架鼓型相貫節(jié)點(diǎn)為對(duì)象，研究了內(nèi)加勁環(huán)設(shè)置對(duì)節(jié)點(diǎn)剛度和承載力的提高作用。以上海F1國(guó)際賽車(chē)場(chǎng)新聞中心焊接矩形鋼管桁架內(nèi)加勁節(jié)點(diǎn)為對(duì)象，探討了節(jié)點(diǎn)的傳力路徑和部分區(qū)域應(yīng)力集中問(wèn)題，提出了能夠有限緩解應(yīng)力集中的三種內(nèi)加勁節(jié)點(diǎn)構(gòu)造改進(jìn)方案。以重慶江北國(guó)際機(jī)場(chǎng)航站樓鋼屋蓋焊接矩形鋼管桁架節(jié)點(diǎn)為對(duì)象，探討了模擬節(jié)點(diǎn)在最不利荷載作用下局部傳力的簡(jiǎn)化試驗(yàn)方法，分析比較了在主桁架上主管設(shè)置加勁肋與否對(duì)受拉腹板向應(yīng)力的影響。以上海市南匯區(qū)機(jī)關(guān)辦公中心焊接矩形空腹桁架節(jié)點(diǎn)為對(duì)象，通過(guò)試驗(yàn)考察了在支管內(nèi)設(shè)置縱向加勁肋對(duì)節(jié)點(diǎn)剛度和變形能力的影響。以上海旗忠網(wǎng)球中心可開(kāi)閉屋蓋節(jié)點(diǎn)為對(duì)象，對(duì)具有內(nèi)加勁肋的空間多支管圓管節(jié)點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)研究，認(rèn)為主管內(nèi)部加勁肋的設(shè)置避免了徑大壁薄的主管因管壁局部彎曲而發(fā)生塑性破壞，但合理安排加勁肋位置比增加數(shù)量更為有利。以廣西體育中心主體育場(chǎng)支座節(jié)點(diǎn)為對(duì)象，通過(guò)試驗(yàn)識(shí)別了節(jié)點(diǎn)的薄弱部位，提出了在底座鋼管內(nèi)增設(shè)十字形肋板并與外部加勁肋連通以加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)承載能力的設(shè)計(jì)建議。墊板加強(qiáng)相貫節(jié)點(diǎn)因受力合理、加工制作方便和節(jié)約材料等優(yōu)點(diǎn)，在海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)和建筑結(jié)構(gòu)中得到了廣泛應(yīng)用，理論研究也得到了一定的發(fā)展。對(duì)墊板加強(qiáng)T形圓管節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了試驗(yàn)和數(shù)值分析研究，指出選擇適當(dāng)尺寸的加強(qiáng)墊板可以獲得理想的加強(qiáng)效果。對(duì)墊板加強(qiáng)Y形、N形圓管節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了試驗(yàn)和有限元分析，認(rèn)為支管外徑與主管外徑的比值、墊板厚度與主管壁厚的比值和墊板長(zhǎng)度與支管外徑的比值對(duì)節(jié)點(diǎn)的承載力有很大的影響。針對(duì)墊板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)缺乏支管受拉試驗(yàn)研究的現(xiàn)狀，通過(guò)試驗(yàn)和有限元分析探明了在支管受軸向拉力作用下墊板加強(qiáng)T形節(jié)點(diǎn)的破壞機(jī)理，發(fā)現(xiàn)采用墊板加強(qiáng)后明顯改善了節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力集中現(xiàn)象，提高了承載能力和延性。同時(shí)在以往鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范相貫節(jié)點(diǎn)承載力公式基礎(chǔ)上引入提高系數(shù)，建立了墊板加強(qiáng)T形節(jié)點(diǎn)的承載力設(shè)計(jì)公式。這些研究都為墊板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用提供了重要試驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐和設(shè)計(jì)指南。

  在相貫節(jié)點(diǎn)的性能研究中，試驗(yàn)是非常重要的手段，很多工程設(shè)計(jì)及理論分析需要依靠試驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象來(lái)驗(yàn)證可靠性或進(jìn)行深化研究。隨著近年來(lái)我國(guó)大跨空間結(jié)構(gòu)建設(shè)規(guī)模的增大，鋼管結(jié)構(gòu)體系幾何型式多變，形態(tài)各異，使得相貫節(jié)點(diǎn)呈現(xiàn)多支管匯交、多焊縫交匯、受力狀態(tài)復(fù)雜、荷載巨大、管件曲率變化等特點(diǎn)，這使得相當(dāng)多的復(fù)雜實(shí)際工程關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)無(wú)法在現(xiàn)有規(guī)范條文適用范圍內(nèi)找到可靠的設(shè)計(jì)依據(jù)，同時(shí)節(jié)點(diǎn)面臨構(gòu)造復(fù)雜、加工制作難度大等挑戰(zhàn)?；谶@一現(xiàn)代工程建設(shè)提出的新需求，同濟(jì)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)自2005年以來(lái)先后依托國(guó)家體育場(chǎng)、上海旗忠網(wǎng)球中心、廣西體育中心主體育場(chǎng)、成都雙流國(guó)際機(jī)場(chǎng)T2航站樓等重大工程應(yīng)用，開(kāi)展了大量大尺度復(fù)雜空間多支管相貫節(jié)點(diǎn)的性能試驗(yàn)，其中焊接在一個(gè)節(jié)點(diǎn)部位主管上的支管數(shù)可多達(dá)10根。通過(guò)試驗(yàn)揭示了這些工程中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的失效模式和可能的薄弱部位，并有針對(duì)性地提出了加強(qiáng)方案和簡(jiǎn)化制作加工的構(gòu)造設(shè)計(jì)建議。進(jìn)行了主管軸線曲率變化的空間TT、KTT、KK形和平面K形等4種形式的圓管桁架焊接節(jié)點(diǎn)靜力破壞試驗(yàn)，直接比較了彎曲主管節(jié)點(diǎn)與平直主管節(jié)點(diǎn)的性能。研究結(jié)果表明，在實(shí)際結(jié)構(gòu)工程中廣泛應(yīng)用的主管曲率半徑范圍內(nèi)，主管的彎曲對(duì)節(jié)點(diǎn)性能幾乎無(wú)不利影響，仍可采用現(xiàn)有規(guī)范中適合平直弦桿的節(jié)點(diǎn)承載力計(jì)算公式。這些研究為我國(guó)重大鋼管結(jié)構(gòu)工程建設(shè)的安全性和經(jīng)濟(jì)性提供了技術(shù)保障。另一方面，上述節(jié)點(diǎn)承載性能的試驗(yàn)需求使得試驗(yàn)加載裝置的設(shè)計(jì)制作耗費(fèi)劇增。而大多數(shù)加載裝置通用性差。因此開(kāi)發(fā)能滿(mǎn)足大尺度多支管匯交相貫節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)要求同時(shí)具備廣泛適用性的新型加載系統(tǒng)是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題?；谶@一工程試驗(yàn)需求，同濟(jì)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)研制了一種全方位通用加載系統(tǒng)。該加載系統(tǒng)由箱形圓弧梁焊接組裝而成，配置了提升滑移液壓裝置，擁有直徑為6.1m的球形凈空間，加載能力達(dá)到30000kN，可以實(shí)現(xiàn)空間任意方位的多點(diǎn)同步加載卸載，尤其適用于大尺度多支管匯交相貫節(jié)點(diǎn)在超大荷載下對(duì)復(fù)雜受力工況的真實(shí)模擬。