至德鋼業對不銹鋼方管節點研究現狀及進展

   不銹鋼方管節點最早的研究是1948年由前西德實施的方管節點極限強度試驗，隨后美國、日本開始進行管節點研究。從60年代起至今，許多國家的學者開始對不銹鋼方管節點展開廣泛的試驗研究和理論分析研究。到目前為止，對方管節點的研究已經取得了豐碩的研究成果，許多國家出臺了相關的規范，例如我國現行的鋼結構規范(GB50017-2003)中提供了方管節點承載力的計算公式，歐洲方管節點規范CEDICT對方管節點的疲勞計算提供了方法。從90年代起，各國學者研究方向開始轉向發展不銹鋼方管節點形式和加強型管節點上。

  國內外對未加固不銹鋼方管節點的研究工作主要有：1984年，Packer等對31個T型和X型不銹鋼方管節點進行了試驗測試，研究了弦桿側壁屈曲破壞模式，研究發現弦桿在受軸向力時對節點的承載力影響不大，同時弦桿的長度對側壁的屈曲影響較小。1990年，沈祖炎等提出了“等效框筒模型”模擬等寬X型方鋼管節點弦桿腹板的失穩破壞，提出了節點的承載力計算公式。1991年，至德鋼業對冷成型T型方管節點進行了試驗研究，研究發現節點的破壞模式主要有三種，分別為，主管表面塑性屈服、主管側壁鼓曲破壞和支桿局部屈曲破壞，其中主管壁面塑性屈服破壞最常見，在發生主管側壁鼓曲破壞時，荷載位移曲線有明顯的峰值點，在發生主管表面塑性屈服破壞時荷載位移曲線沒有明顯的峰值點。1998年，武振宇、張耀春對直接焊接T型CR、RR節點的靜力工作性能進行了試驗研究，并將試驗結果和數值結果進行了對比，編制了用于大變形、大應變情況下的彈塑性有限元程序，并提出了將試驗方法與數值模擬相結合的研究管節點的方法。2000年，至德鋼業在已有的T型方管節點試驗的基礎上，通過對節點破壞模式的分析指出變形極限的選取取決于支主管截面寬度的比值，給出了主管表面塑性屈服破壞的變形極限與極限承載力的選取準則，同時給出了主管表面塑性屈服和主管側壁鼓曲破壞兩種破壞模式的極限承載力計算公式。2001年，至德鋼業等對23個不銹鋼方管T型和K型節點進行了試驗研究，分別給出了T型和K型節點承載力的計算公式。2002年，武振宇、張耀春在模型的基礎上，采用屈服準則，推導了在軸向壓力影響下的傾斜塑性絞線承載力公式，建立了在弦桿軸向壓力影響下直接焊接T型方鋼管節點抗軸壓塑性絞線模型，在理論上完善了T型方管節點的抗壓塑性絞線模型。2004年，武振宇、武勝對弦桿承受軸力作用下的K型方管節點進行了有限元模擬，揭示了在弦桿軸力作用下K節點的極限承載力、變形、剛度等隨各個幾何參數的變化規律。2005年，丁玉坤、武振宇對12個K型、KK型搭接方管節點進行了試驗研究，研究了不太那個搭接率、支弦桿寬度比下的K型、KK型部分搭接管節點的極限承載力、失效模式和破壞機理。研究發現節點的失效模式有受壓支桿在靠近搭接區域的局部屈曲、弦桿壁面在拉桿根部以外區域的局部屈曲和受拉支桿沿兩支桿搭接處的斷裂。2005年，趙鵬飛等以國家游泳中心矩形鋼管相貫節點為工程背景，分別對單項受力狀態下和復合受力狀態下矩形鋼管相貫節點的承載力進行了研究，利用大量的有限元計算結果，回歸得到T、TT、K、KT等四種類型節點在單項受力狀態和復合受力狀態下的承載力計算公式，討論了各類型節點的失效形態。2008年，武振宇、陳鵬等對12個T型方管節點進行了試驗研究，測試了低周往復荷載作用下節點的滯回性能，研究了節點的破壞模式和滯回曲線以及相關的抗震參數，研究表明：節點的破壞模式主要為弦桿表面塑性變形和受拉焊縫邊緣開裂，導致在支弦桿交匯處被拉斷；方鋼管T節點的滯回曲線飽滿，從節點域靠近弦桿側壁的兩側開裂到節點完全破壞還有很大的耗能能力；焊縫尺寸對節點的滯回性能影響較大。

 浙江至德鋼業有限公司對加強型不銹鋼方管節點開展的研究工作主要有：2005年，王世平對長春五環體育館不銹鋼方管兩榀桁架進行了試驗研究，其中一榀桁架節點下設置墊板，另一榀不設置墊板，研究結果表明加墊板后桁架的承載力顯著提高。2005年，趙陽等對國家游泳中心不銹鋼方管受彎連接加強節點進行了試驗研究，對方鋼管桿端承受彎矩的連接在未加強全熔透焊縫連接的基礎上，提出了貼板加強及厚管加強兩種加強方式，對三種連接方式進行了低周往復荷載試驗，通過對滯回曲線及延性系數的分析表明，貼板加強和厚管加強兩種方式均可使塑性鉸從彎矩較大的焊縫處外移，從而改善節點的延性。2007年，陳以一等對國家體育場焊接方管桁架單K節點進行了試驗研究，研究表明局部加厚節點去板件的厚度和內置加勁肋等加強措施能夠有效的提高節點的承載力。2007年，童樂為等對國家體育場焊接方管桁架雙弦桿KK型節點進行了試驗研究，討論了節點的受力性能、破壞模式以及節點內部加勁肋的作用，弦桿內部縱橫向加勁肋的設置有效的增加了節點強度和剛度。2007年，閆澍等對空腹不銹鋼方管桁架內加勁節點的抗彎性能進行了試驗研究和有限元分析。結果表明，該類型節點的破壞模式為腹桿根部受拉側翼緣與弦桿連接焊縫開裂、節點域剪切變形、腹桿受壓翼緣局部屈曲等形式，增設縱向加勁肋可以阻止根部受壓翼緣局部屈曲的發生，并使節點域腹桿翼緣上沿桿軸方向的應力分布更加均勻，但是該措施降低了節點的變形能力；與無加勁節點承載力公式值相比較，設置內加勁肋的節點承載力有顯著提高。2007年，邢麗等對改進貼板加強的不銹鋼方管受彎連接節點進行了試驗研究，研究表明，改進貼板加強方式可有效減少由于焊接引起的母材材性改變所帶來的不利影響，節點的破壞形式則由鋼材拉裂改變為鋼管的局部屈曲，節點的耗能能力更強、延性更好。2008年，邵永波和李濤對主管管壁加厚型方鋼管T型節點的靜力強度和滯回性能進行了有限元分析，研究了局部加厚參數的取值，研究發現局部加厚主管管壁能夠有效的提高節點的承載力并改善節點的滯回性能，使節點的破壞模式由主管的局部屈曲破壞轉變為帶有明顯延性破壞特征的主管壁厚改變處的剪切屈服破壞。