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鋼管截面構(gòu)件截面對(duì)稱，具有回轉(zhuǎn)半徑較大、抗扭剛度較大、承載力高、端頭封閉后抗腐蝕性能好等優(yōu)點(diǎn)。以鋼管為主要構(gòu)件的管板節(jié)點(diǎn)不但具有鋼管構(gòu)件的優(yōu)點(diǎn)，避免了相貫節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜加工工藝，而且還具有良好的承載能力，因而得到了廣泛的應(yīng)用管板節(jié)點(diǎn)已成為鋼結(jié)構(gòu)的主要節(jié)點(diǎn)形式之一，圖為管板節(jié)點(diǎn)在實(shí)際工程中的有限元分析。
國(guó)內(nèi)目前對(duì)于F形管板節(jié)點(diǎn)的研究局限于對(duì)支管加載時(shí)節(jié)點(diǎn)的破壞問題，尚未見有完善的管板節(jié)點(diǎn)主管受力時(shí)的設(shè)計(jì)公式，這種情況下，通常參照相貫焊管節(jié)點(diǎn)并輔以一定的安全系數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)主、支管共同受力的管節(jié)點(diǎn)進(jìn)行縮尺試驗(yàn)，建立了有限元分析的模型，提出了支管軸力和節(jié)點(diǎn)彎矩的計(jì)算方法，推導(dǎo)了主管軸力、支管軸力沿主管軸向分量與節(jié)點(diǎn)彎矩三者之間的無量綱相互影響關(guān)系式等采用有限元分析方法，對(duì)F形管管相連節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力分布進(jìn)行了研究，對(duì)影響節(jié)點(diǎn)承載力的各參數(shù)進(jìn)行分析，得到管管相連節(jié)點(diǎn)的計(jì)算式。上述研究主要集中于管管相連的相貫焊節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)與有限元分析，而對(duì)管板節(jié)點(diǎn)受力性能的試驗(yàn)研究和理論分析鮮見報(bào)道。
對(duì)F形管板節(jié)點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)研究和有限元分析，研究主管直徑、主管壁厚及節(jié)點(diǎn)板長(zhǎng)度變化時(shí)節(jié)點(diǎn)承載力的變化規(guī)律，通過數(shù)值回歸分析的方法，歸納F形管板節(jié)點(diǎn)的受彎承載力計(jì)算式，并對(duì)計(jì)算式的適用性進(jìn)行驗(yàn)證分析。
試驗(yàn)在結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，加載設(shè)備采用液壓式千斤頂和自平衡加載架。為了模擬在實(shí)際加載過程中節(jié)點(diǎn)受彎作用時(shí)的破壞形態(tài)，通過千斤頂對(duì)主管的底端施加水平荷載，分析節(jié)點(diǎn)區(qū)在受彎作用下的承載性能。
當(dāng)主管壁變形最大處的荷載-位移曲線出現(xiàn)下降段或變形量超過變形極限(主管直徑) 時(shí)，可以認(rèn)為達(dá)到了極限荷載。由于實(shí)際判斷過程中對(duì)于曲線出現(xiàn)下降段的位置不易直觀選取，因此本文以主管與節(jié)點(diǎn)板的連接部位最大變形達(dá)到主管直徑的2倍作為極限承載狀態(tài)。
加載過程包括加力加載和位移加載2個(gè)階段，具體加載步驟為：第1級(jí)加載10，荷載增量為3ZA，每級(jí)加載完成后靜止，當(dāng)加載至60時(shí)，在加載過程中出現(xiàn)位移突變的現(xiàn)象，此時(shí)開始采用位移控制，首次位移加載在原位移的基礎(chǔ)上加載10，靜止25后，再逐級(jí)加載，每級(jí)位移增量為5min，至試驗(yàn)檢測(cè)的測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變不再變化止，加載結(jié)束。
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