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随着钢结构的广泛应用,轻钢结构的应用也越来越广泛,钢管结构是性能很好的轻钢结构类型之一。本文中所研究的套管插接节点通过插接长度来固定或连接结构,做到不用焊缝和螺栓,以制作、施工简单为前提。套管插接节点在温室、构筑物(如支架、旗杆)中广泛使用,建筑结构亦有使用。随着轻钢结构应用的发展,这种插接节点必然会被更广泛采用。目前,国内外对套管插接节点的性能和设计要求的鲜有研究,远远落后于工程应用的需求。
本文中利用ANSYS有限元程序,考虑了材料非线性、几何非线性和接触边界条件的影响,对外插形式圆管套管插接节点进行了分析,分别计算了主管长度为2m、3m、4m和5m时改变套管长径比、套管主管长度比时管节点承载力和刚度的变化规律,还讨论了改变套管厚度和管间间隙时对管节点承载力和刚度的影响。
研究表明,改变套管长径比时,管节点承载力随长径比增加而增加,承载力与单管承载力相近前增加较快,达到单管承载力以上时增加较缓,当套管长径比达到某一值以上时,节点承载力增加不明显,而适宜长径比的变化随主管长度近似呈线性变化;管节点连接结构刚度随套管长径比增加而增加,当套管长径比达到5.66时,跟单管刚度最为接近。改变主管套管长度比分析时,管节点承载力也随长度比增加而增加,当增加到一定值时,承载力同样增加不明显;而管节点连接刚度也随着长度比增加而增加。改变套管厚度研究表明,当管节点主管、套管厚度相等时,管节点承载力达到最大。对管间间隙进行了研究,讨论了间隙为0.5~2mm时,对管节点承载力性能的影响,结果表明在此范围之内改变管间间隙对管节点承载力影响不大。