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  在工程常見(jiàn)的幾何尺寸范圍內(nèi)，相貫節(jié)點(diǎn)受荷載作用后，其相鄰桿件的連接面發(fā)生局部變形，從而引起相對(duì)位移或轉(zhuǎn)動(dòng)，無(wú)論在彈性或彈塑性階段都表現(xiàn)出不同于鉸接或完全剛接的柔性。準(zhǔn)確把握節(jié)點(diǎn)的柔性對(duì)分析評(píng)價(jià)大跨度鋼管結(jié)構(gòu)的整體剛度和穩(wěn)定性具有重要意義。2007年以前有關(guān)相貫節(jié)點(diǎn)柔性的國(guó)內(nèi)外研究已在文獻(xiàn)中進(jìn)行了系統(tǒng)闡述，文獻(xiàn)中對(duì)單支管相貫節(jié)點(diǎn)初始剛度的計(jì)算公式及其適用范圍進(jìn)行了總結(jié)。此后，不同于以往以小尺度節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)為主，同濟(jì)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)依托上海光源工程和廣州新電視塔等重大工程應(yīng)用，開(kāi)展了一系列具有工程尺度的相貫節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)和數(shù)值分析，在單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)X形圓管節(jié)點(diǎn)、塔式結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的環(huán)梁-立柱-支撐-牛腿鋼管混凝土焊接節(jié)點(diǎn)等的剛度測(cè)試方面取得進(jìn)展，給出了經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證的抗彎剛度計(jì)算公式。且針對(duì)空腹(無(wú)斜腹桿)桁架和單層網(wǎng)殼這2類節(jié)點(diǎn)彎矩敏感型結(jié)構(gòu)的受力特性和響應(yīng)分別建立了平面T形、空間曲面X形相貫節(jié)點(diǎn)的剛度判定準(zhǔn)則，突破了以往采用理想節(jié)點(diǎn)假定或簡(jiǎn)單套用鋼框架梁柱節(jié)點(diǎn)剛度判定準(zhǔn)則的局限性。

   由于長(zhǎng)期以來(lái)相貫節(jié)點(diǎn)主要應(yīng)用于帶斜腹桿(支管)的桁架結(jié)構(gòu)，因此以往的研究主要關(guān)注相貫節(jié)點(diǎn)在支管軸力作用下的承載力。但是在桁架結(jié)構(gòu)中，節(jié)點(diǎn)間的橫向荷載、連接偏心或是某根桿件屈曲之后，都可能在支管上產(chǎn)生彎矩，在接近結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)時(shí)還將發(fā)生彎矩重分布，因此彎矩對(duì)節(jié)點(diǎn)承載力的影響在很多情況下不能忽略。近年來(lái)隨著鋼管結(jié)構(gòu)在大跨空間結(jié)構(gòu)中的廣泛應(yīng)用，很多單層網(wǎng)殼和無(wú)斜腹桿的空腹桁架都采用了相貫節(jié)點(diǎn)，桿件內(nèi)力中彎矩成分的大幅增加使得在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮節(jié)點(diǎn)對(duì)受彎承載力的需求。2007年以前有關(guān)相貫節(jié)點(diǎn)受彎承載力的國(guó)內(nèi)外研究狀況已在文獻(xiàn)中進(jìn)行了評(píng)述。此后的研究進(jìn)展主要包括：通過(guò)有限元分析考察了不同加載路徑下厚壁X形圓管相貫節(jié)點(diǎn)的受彎承載力變化規(guī)律，指出幾何參數(shù)和主管的拉應(yīng)力對(duì)節(jié)點(diǎn)承載力有顯著影響，進(jìn)而提出了改進(jìn)的主管應(yīng)力函數(shù)。對(duì)以往規(guī)范中未涉及的單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中3類圓管節(jié)點(diǎn)(平面X形、平面KK形、箱梁連接型)的受彎承載力進(jìn)行了試驗(yàn)和理論研究，揭示了不同破壞模式與節(jié)點(diǎn)構(gòu)型及其傳力機(jī)理的相關(guān)性，并提出了優(yōu)化構(gòu)造建議。系統(tǒng)梳理了國(guó)際上有關(guān)T形和X形圓管相貫節(jié)點(diǎn)受彎承載力的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)與既有規(guī)范的計(jì)算對(duì)比提出了改進(jìn)的條文和設(shè)計(jì)建議。

  節(jié)點(diǎn)斷裂可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體倒塌，其危害極大，因而合理有效的斷裂評(píng)估方法將有助于對(duì)潛在風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)，降低由斷裂破壞造成的經(jīng)濟(jì)損失。斷裂是相貫節(jié)點(diǎn)的主要破壞模式之一。以往的相貫節(jié)點(diǎn)斷裂問(wèn)題研究方法主要集中在引入初始缺陷的傳統(tǒng)斷裂力學(xué)分析方法(如應(yīng)力強(qiáng)度因子、裂紋尖端張開(kāi)位移及積分等)。分別基于斷裂力學(xué)的應(yīng)力強(qiáng)度因子和J積分方法對(duì)相貫節(jié)點(diǎn)斷裂問(wèn)題進(jìn)行研究，從表面裂紋驅(qū)動(dòng)力入手探尋圓管X形和K形節(jié)點(diǎn)鞍點(diǎn)附近焊趾表面裂紋的發(fā)生機(jī)制。提出一種基于J-R曲線的描述圓管相貫節(jié)點(diǎn)受拉延性起裂直至失穩(wěn)的荷載-位移判定法，可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)節(jié)點(diǎn)及其結(jié)構(gòu)的延性斷裂破壞，并將其拓展應(yīng)用于高強(qiáng)鋼X形節(jié)點(diǎn)平面內(nèi)受彎的情形。提出將鋼材J-R曲線的下限集成至圓管節(jié)點(diǎn)荷載-變形關(guān)系中實(shí)現(xiàn)延性開(kāi)裂全過(guò)程預(yù)測(cè)，嘗試建立從材料尺度到結(jié)構(gòu)尺度跨越的橋梁?；诹鸭y驅(qū)動(dòng)力與鋼材斷裂韌性的相貫性建立了適用于含初始缺陷X形和K形節(jié)點(diǎn)延性起裂預(yù)測(cè)的變形限值。盡管傳統(tǒng)斷裂力學(xué)方法逐步取得進(jìn)展，但其局限性仍然顯著，表現(xiàn)在: 無(wú)法預(yù)測(cè)完好相貫節(jié)點(diǎn)的斷裂位置，只能根據(jù)應(yīng)力狀態(tài)及經(jīng)驗(yàn)來(lái)設(shè)置初始缺陷，使裂紋自人為設(shè)置的缺陷處開(kāi)展; 相貫節(jié)點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，不能直接描述為斷裂力學(xué)中經(jīng)典的裂紋，需要用混合型裂紋來(lái)描述，這使得材料斷裂韌性難以確定，理論假定初始裂紋尖端存在高應(yīng)變約束而表現(xiàn)為奇異應(yīng)力場(chǎng)，但當(dāng)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造無(wú)明顯缺陷且材料發(fā)生大尺度屈服時(shí)，裂紋尖端的鈍化現(xiàn)象將使得這一奇異性不復(fù)存在，因而也就無(wú)法通過(guò)彈塑性斷裂力學(xué)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)低周疲勞斷裂，積分準(zhǔn)則本質(zhì)上是二維的，并未考慮應(yīng)力的三軸度影響，因而無(wú)法適用于可能存在顯著三向應(yīng)力狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)低周疲勞斷裂預(yù)測(cè)。以上問(wèn)題不僅存在于相貫節(jié)點(diǎn)，也同時(shí)存在于普通鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)。因此，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)始嘗試采用一些能夠反映材料內(nèi)在塑性損傷機(jī)制的細(xì)觀力學(xué)模型研究鋼結(jié)構(gòu)的損傷與延性斷裂。在相貫節(jié)點(diǎn)的研究方面，采用模型模擬了兩種加載工況下的圓鋼管焊接節(jié)點(diǎn)的延性斷裂，結(jié)果表明該模型的精度受制于材性的敏感性。采用應(yīng)力修正臨界應(yīng)變模型和空穴擴(kuò)張模型對(duì)國(guó)產(chǎn)304不銹鋼管的延性斷裂機(jī)理和判定準(zhǔn)則進(jìn)行了系列試驗(yàn)和參數(shù)標(biāo)定，并將其應(yīng)用于圓管節(jié)點(diǎn)的延性斷裂預(yù)測(cè)。提出一種修正的損傷斷裂模型，克服了模型未考慮對(duì)斷裂影響的缺點(diǎn)，使之不僅適用于“拉斷”破壞模式的模擬，還適用于“剪斷”破壞模式的模擬。同時(shí)在保持合理精度的條件下，簡(jiǎn)化了參數(shù)標(biāo)定過(guò)程，只需通過(guò)普通的軸拉材性試驗(yàn)即可完成對(duì)斷裂參數(shù)的標(biāo)定。在有限元分析軟件ABAQUS中植入編寫的斷裂模型子程序，對(duì)主方支圓X形節(jié)點(diǎn)斷裂試驗(yàn)進(jìn)行了模擬，驗(yàn)證了其實(shí)用性與精確性。

  相貫節(jié)點(diǎn)支管與主管之間的連接，可沿全周采用角焊縫，或按分區(qū)，部分采用角焊縫、部分采用對(duì)接焊縫。全熔透坡口對(duì)接焊縫基本能實(shí)現(xiàn)“等強(qiáng)連接”，傳力性能好，但是其坡口加工難度大，焊接質(zhì)量不易保證。角焊縫施工簡(jiǎn)便，設(shè)計(jì)人員可根據(jù)傳力需求設(shè)計(jì)優(yōu)化的焊腳尺寸，經(jīng)濟(jì)性和美觀性較好。對(duì)于相貫節(jié)點(diǎn)，應(yīng)力較為集中的位置一般分布于節(jié)點(diǎn)相貫線附近，應(yīng)力分布極為不均勻，相貫焊縫斷裂破壞的過(guò)程與一般焊縫有差異，因此其焊縫承載力計(jì)算方法成為需要特別關(guān)注的問(wèn)題。針對(duì)不銹鋼矩形鋼管相貫焊縫進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，提出了各種內(nèi)力工況下不同幾何形式節(jié)點(diǎn)的焊縫等效計(jì)算長(zhǎng)度。針對(duì)圓管節(jié)點(diǎn)和主方支圓節(jié)點(diǎn)開(kāi)展了一系列試驗(yàn)研究，以主管剛度為主要變量，研究了節(jié)點(diǎn)應(yīng)力分布的不均勻性對(duì)相貫節(jié)點(diǎn)焊縫承載力的影響以及不同焊縫形式對(duì)節(jié)點(diǎn)破壞模式的影響，指出規(guī)范不考慮節(jié)點(diǎn)應(yīng)力分布不均勻性影響的做法在一些情況下偏不安全。采用有效焊縫的概念，給出了X形圓管相貫節(jié)點(diǎn)焊縫承載力計(jì)算的簡(jiǎn)化模型和設(shè)計(jì)方法。