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索支撑空间网格结构是一种适用于玻璃采光项的新型单层网格结构,其主要特点是网格为平面四边形网格,方便玻璃板的加工,提高结构的通透性,有良好的采光效果。目前空间网格工程中,应用的节点主要为焊接空心球节点、螺栓球节点、嵌入式毂节点、铸钢节点等多种形式,而这些节点从受力性能上又分为刚性节点、半刚性节点和铰接点。但随着现代技术的发展,空间网格工程的形式逐渐多样化,原有的节点形式往往不能满足多样化的空间结构,例如网壳结构设计中,通常把焊接球节点作为刚性节点来处理,而螺栓球节点作为铰接节点处理,认为螺栓球节点不具有抗弯能力,因而不能应用在单层网壳中。 本文主要是根据索支撑空间网格结构原有节点,做改进得到一种新型空间网格装配式节点。该新型节点构造简单,复杂工艺在工厂完成,工程现场通过螺栓组装,施工方便。为了得到节点的力学性能,以及节点各参数对节点力学性能的影响,本文对20个不同截面、不同螺栓间距、不同螺栓直径、不同钢管壁厚的原型节点,进行加载试验研究。 将节点试验得到的相关数据和有限元数值模拟数据比较,以验证有限元数值模拟方法的合理性,并分析得出节点各参数对其受力性能的影响。通过有限元模拟,分析新型节点平面外和平面内转动刚度,以及垫片对节点受力性能的影响。根据对20个不同参数试验构件的破坏形态进行分析,本文最后给出该新型节点的构造尺寸,对工程应用给以参考。 本文的创新点主要有: (1)本文结合实际索支撑空间网格结构工程中节点,对节点进行改进,得到一种新型的空间网格结构节点。该节点为装配式节点,节点的复杂施工工艺主要在工厂完成,施工现场用螺栓连接。 (2)通过试验研究和有限元模拟分析确定该新型空间网格节点为半刚性节点,并给出节点相应的平面内和平面外转动刚度,此外节点改进措施对节点力学性能有很大的提高。 (3)在对新型节点研究分析后,给出节点在工程实际应用中的尺寸参考。 本文研究的空间网格新型节点,通过试验和有限元数值模拟的检验,完全可以应用于实际工程中,拓展了空间网格结构节点多样性。