冷拔鋼管結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀及存在的問題
鋼管結(jié)構(gòu)的應(yīng)用最早起始于英國，隨后在20世紀(jì)80年代人們對鋼管結(jié)構(gòu)設(shè)計有了較深的認(rèn)識，并有了一些有關(guān)鋼管的正規(guī)出版物，如“CIDECTBook'‘;1985年后IIW又給出了焊接鋼管連接的疲勞設(shè)計，對其靜載焊接連接設(shè)計方法進(jìn)行了更新，出版了這一設(shè)計方法的第二版(IIW1989)，新的設(shè)計方法得到了國際上的廣泛認(rèn)可，被許多國際組織采用，如歐洲規(guī)范Eurocode3、美國的AWS、以及CIDECT的設(shè)計指南等。桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是外形尺寸、構(gòu)件尺寸及節(jié)點形式的設(shè)計。外形設(shè)計主要是桁架的總體布置、跨度、高度、節(jié)間距離、桁架間距及腹桿的布置，應(yīng)盡量減少連接數(shù)量I構(gòu)件尺寸的選擇與節(jié)點形式相關(guān)聯(lián)，應(yīng)通過節(jié)點承載力計算以及構(gòu)件強度及穩(wěn)定性驗算來確定。國內(nèi)外對于冷拔鋼管結(jié)構(gòu)的研究，主要集中在管節(jié)點的分析。因為節(jié)點的破壞往往導(dǎo)致與之相連若干桿件的失效。從而使整個結(jié)構(gòu)破壞。對管節(jié)點靜力性能的研究方法，主要有三類：試驗、解析理論和數(shù)值分析(有限元方法)。
(1)試驗研究：起初，人們只能通過試驗來認(rèn)識管節(jié)點的承載性能，驗證設(shè)計方案。20世紀(jì)60年代，利用鋼模型進(jìn)行了各種管節(jié)點的靜載試驗和疲勞試驗。1974年首次進(jìn)行了空間管節(jié)點的模型試驗，測試了4個KK型管節(jié)點在軸力作用下的承載力。1990年測試了軸力作用下KK型空間管節(jié)點。近年來，管節(jié)點在民用建筑中的廣泛應(yīng)用，使管節(jié)點研究受到重視。沈祖炎等(1998)進(jìn)行了n個試件的K型管節(jié)點的模型試驗，檢驗了上海八萬人體育館懸挑主桁架的節(jié)點設(shè)計方案。
(2)經(jīng)典解析理論研究：由于管節(jié)點是由幾個圓形鋼管焊接而成的結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于一個空間柱殼結(jié)構(gòu)，因此許多學(xué)者采用彈性圓柱殼理論來分析。由于管節(jié)點的邊界條件和幾何形狀復(fù)雜，給偏微分方程的求解帶來困難，在大量簡化假設(shè)基礎(chǔ)上的解析解與工程實際的差距較大。但這些研究加深了對管節(jié)點的了解程度，為以后的研究打基礎(chǔ)。
(3)有限元計算：近年來，隨著計算機運算速度的不斷加快以及編程語言的發(fā)展，多運用有限元方法進(jìn)行管節(jié)點的極限承載力計算。劉建平運用有限元軟件ANSYS，對圓管T、Y、K型節(jié)點承受軸向荷載的極限承載力作了計算。賀東哲運用有限元軟件ADINA，以及自主開發(fā)的前后處理程序，研究了TT型圓管節(jié)點分別在軸力、平面內(nèi)彎矩和平面外彎矩的作用下的承載性能，并與已有公式進(jìn)行了比較。在此基礎(chǔ)上，提出了TT型圓管節(jié)點平面內(nèi)彎矩承載力半經(jīng)驗公式。傅振岐運用有限元方法分析了K型間隙矩形管節(jié)點支管截面的應(yīng)力分布、節(jié)點變形及節(jié)點參數(shù)對節(jié)點強度的影響，最后給出了節(jié)點極限承載力公式。有限元分析中一般采用VnoMISeS屈服準(zhǔn)則，并假定等向強化。近年來用連續(xù)介質(zhì)損傷力學(xué)方法模擬裂縫的形成和擴(kuò)展，并建立了相應(yīng)斷裂準(zhǔn)則。
