不銹鋼方管在各大型建筑工程中的具體應用

   隨著社會的進步，各種材料的不銹鋼方管在大型工程實踐表明，端面連接節點具有良好的抗彎剛度和承載能力，適用于曲面曲率變化較大、跨度較大的網殼結構。但已有端面連接節點均需在桿端翼緣上開孔，以便伸入工具擰緊螺栓，這會造成桿件截面的削弱，且不利于防腐。為此，本文中提出一種無需桿件開孔的桿件內預埋螺栓的新型裝配式節點連接方案，通過16個試件的四點彎曲試驗，研究該類節點的受彎性能及失效模式，分析不同幾何參數對其受彎性能的影響，建立考慮該類節點接觸效應的非線性有限元分析模型。

  文中所提出的不銹鋼方管裝配式節點構成簡單，以圖所示的單根桿件連接為例進行說明。圖所示為節點的各構成部件，包括節點體與節點端板、桿件與桿件端板以及高強螺栓。圖中節點體的形狀僅為示意，可根據實際情況設計成不同形狀，節點端板亦可與節點體合為一體。在節點端板上設有與高強螺栓配套的螺紋孔，便于螺栓擰入。桿件為矩形鋼管，桿件端板上預留直徑稍大于螺栓直徑的光壁圓孔，無需加工螺紋，僅供螺栓穿過。每根桿件的高強螺栓數量通常為2個，每個高強螺栓一般配有2個螺母。加工制作過程如下：將節點體與設有螺紋孔的節點端板進行焊接，將高強螺栓穿過桿件端板上的圓孔，擰入兩個螺母，不必擰緊，防止螺栓滑落即可，將桿件端板與桿件進行焊接，并將螺桿留在桿件外側，焊接完成后高強螺栓被預埋在桿件內。

  不銹鋼方在施工現場裝配時，先利用扳手將同一螺桿上的兩個螺母同時相向擰至頂緊，此時兩個螺母實現半自鎖;通過在靠近桿件端板側的螺母上施加正向扭矩，可使螺栓擰入節點端板;反之，在靠近節點端板側的螺母上施加反向扭矩，可使螺栓擰出節點端板。裝配過程中，應使同一桿件的兩個螺栓盡量同步操作，直至達到擰入深度要求，或螺母與節點端板頂緊為止。最后，解除兩個螺母的半自鎖狀態，并逐個將其向桿件端板一側擰緊，完成裝配。以圖所示的單層網殼中常見的6桿匯交節點為例，給出該類裝配式節點裝配完成后的示意。通過設計調整節點體的幾何形狀，在保持節點端板構造不變的情況下，將節點端板根據實際需要的角度和位置與節點體連接，即可構成各種曲面形狀，包括自由曲面的單層網殼結構。圖中所示的每根桿件均通過2個高強螺栓與節點體相連，適用于一般單層網殼中常見的壓彎桿件或拉力不大的拉彎桿件的連接。為提高連接節點的抗彎能力，在滿足構造要求的前提下，應盡量增大2個螺栓之間的間距。對于截面較小且僅承受軸向壓力的桿件，可僅在截面中心設置1個高強螺栓。而|對于拉力較大的拉彎桿件，可在2個螺栓的基礎上進一步在截面中心增設1個高強螺栓。此外，圖中所示每個高強螺栓上均配有2個螺母，而實際上也可配3個螺母。裝配操作時，首先將3個螺母相互頂緊形成半自鎖，然后通過對中間螺母施加正向扭矩或反向扭矩，即可實現螺栓擰入或擰出節點端板。該類裝配式節點具有以下優勢:將高強螺栓預埋于桿件，無需在桿件上開孔，不會造成桿件截面的削弱;構造簡單，通過高強螺栓的拉壓傳遞軸力和彎矩，傳力路徑清晰，控制參數少，便于結構設計;現場裝配簡單、方便，拼裝效率高，不銹鋼方管組成部件均為常見構件，加工制作成本低，預制程度高，有利于推廣應用。