管桁架结构相贯节点的形式与其相连杆件的数量有关,可分为:单平面节点:腹杆与弦杆在同一平面内。多平面节点:腹杆与弦杆不在同一平面内。
管桁架结构在工作过程中,杆件只承受轴向力的作用,支管将轴向力直接传给主管,主管可能出现多种破坏形式。在保证支管轴向力强度(不被拉断)、连接焊缝强度、主管局部稳定、主管壁不发生层状撕裂的前提下,节点的主要破坏模式有以下几种:主管局部压溃,主管壁拉断,主管壁出现裂缝导致冲剪破坏,K形节点可能在支管间主管剪切破坏。节点出现明显的塑性变形或出现初裂缝以后,才会达到最后的破坏。
一般认为有如下破坏准则:
极限荷载准则:使节点破坏、断裂。
2)极限变形准则:变形过大。
3)初裂缝准则:出现肉眼可见的裂缝。
目前国际上公认的准则为极限变形准则,即认为使主管管壁产生过渡的局部变形的承载力为其最大承载力,并以此来控制支管的最大轴向力。
为了保证相贯节点连接的可靠性,提出以下构造要求:
1)节点处主管应连续,支管端部应加工成马鞍形直接焊接于主管外壁上,而不得将支管插入主管内。为了连接方便和保证焊接质量,主管外径d应大于支管外径d;主管壁厚t不得小于支管壁厚t。
2)主管与支管之间的夹角以及两支管间的夹角,不得小于30°,否则,支管端部焊缝不易保证,并且支管的受力性能也欠佳。
3)相贯节点各杆件的轴心线应尽可能交于一点,避免偏心。
4)支管端部应平滑并与主管接触良好,不得有过大的局部空隙。当支管壁厚大于6mm时,应切成坡口。
5)支管与主管的连接焊缝,应沿全周连续焊接并平滑过渡。一般的支管壁厚不大,其与主管的连接宜采用全周角焊缝,当支管壁厚较大时(例如,t》6mm), 则宜沿支管周边部分采用角焊缝、部分采用对接焊缝。具体来说,凡支管外壁与主管外壁之间的夹角a>120°的区城宜用对接焊缝或带坡口的角焊缝,其余区域可采用角焊缝。角焊缝的焊脚尺寸h不宜大于支管壁厚t的2倍。
6)若支管与主管连接节点偏心-0.55
7)对有间隙的K形或N形节点,支管间隙a应不小于两支管壁厚之和。
8)对搭接的K形或N形节点,当支管厚度不同时,薄壁管应搭在厚壁管上;当支管钢材强度等级不同时,低强度管应搭在高强度管上。搭接节点的搭接率Q=q/p×100%,应满足25%《Q《100%,且应确保在搭接部分的支管之间的连接焊缝能很好地传递内力。
钢管构件在承受较大横向荷载的部位,其工作情况较为不利,应采取适当的加强措施,防止产生过大的局部变形。钢管构件的主要受力部位应尽量避免开孔,不得已要开孔时,应采取适当的步枪措施,例如在孔的周围加焊补强板等。
节点的加强要针对具体的破坏模式,主要有:主管壁加厚、主管上加套管、加垫板、加节点板及主管加肋环或内隔板等多种方法。
钢管构件的接长或连接接头宜采用对接焊缝连接。当两管径不同时,宜加变径过渡段,大直径或重要的拼接,宜在管内加短衬管;两直径之差小于50mm时,可采用法兰板连接;轴心受压构件或受力较小的压弯构件也可采用隔板传递内力的形式;对工地拼接也可采用法兰板的螺栓连接。
管桁架结构组成