隨著社會(huì)的進(jìn)步，各種材料的不銹鋼方管在大型工程實(shí)踐表明，端面連接節(jié)點(diǎn)具有良好的抗彎剛度和承載能力，適用于曲面曲率變化較大、跨度較大的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。但已有端面連接節(jié)點(diǎn)均需在桿端翼緣上開孔，以便伸入工具擰緊螺栓，這會(huì)造成桿件截面的削弱，且不利于防腐。為此，本文中提出一種無需桿件開孔的桿件內(nèi)預(yù)埋螺栓的新型裝配式節(jié)點(diǎn)連接方案，通過16個(gè)試件的四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，研究該類節(jié)點(diǎn)的受彎性能及失效模式，分析不同幾何參數(shù)對(duì)其受彎性能的影響，建立考慮該類節(jié)點(diǎn)接觸效應(yīng)的非線性有限元分析模型。
文中所提出的不銹鋼方管裝配式節(jié)點(diǎn)構(gòu)成簡單，以圖所示的單根桿件連接為例進(jìn)行說明。圖所示為節(jié)點(diǎn)的各構(gòu)成部件，包括節(jié)點(diǎn)體與節(jié)點(diǎn)端板、桿件與桿件端板以及高強(qiáng)螺栓。圖中節(jié)點(diǎn)體的形狀僅為示意，可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)成不同形狀，節(jié)點(diǎn)端板亦可與節(jié)點(diǎn)體合為一體。在節(jié)點(diǎn)端板上設(shè)有與高強(qiáng)螺栓配套的螺紋孔，便于螺栓擰入。桿件為矩形鋼管，桿件端板上預(yù)留直徑稍大于螺栓直徑的光壁圓孔，無需加工螺紋，僅供螺栓穿過。每根桿件的高強(qiáng)螺栓數(shù)量通常為2個(gè)，每個(gè)高強(qiáng)螺栓一般配有2個(gè)螺母。加工制作過程如下：將節(jié)點(diǎn)體與設(shè)有螺紋孔的節(jié)點(diǎn)端板進(jìn)行焊接，將高強(qiáng)螺栓穿過桿件端板上的圓孔，擰入兩個(gè)螺母，不必?cái)Q緊，防止螺栓滑落即可，將桿件端板與桿件進(jìn)行焊接，并將螺桿留在桿件外側(cè)，焊接完成后高強(qiáng)螺栓被預(yù)埋在桿件內(nèi)。
不銹鋼方在施工現(xiàn)場(chǎng)裝配時(shí)，先利用扳手將同一螺桿上的兩個(gè)螺母同時(shí)相向擰至頂緊，此時(shí)兩個(gè)螺母實(shí)現(xiàn)半自鎖;通過在靠近桿件端板側(cè)的螺母上施加正向扭矩，可使螺栓擰入節(jié)點(diǎn)端板;反之，在靠近節(jié)點(diǎn)端板側(cè)的螺母上施加反向扭矩，可使螺栓擰出節(jié)點(diǎn)端板。裝配過程中，應(yīng)使同一桿件的兩個(gè)螺栓盡量同步操作，直至達(dá)到擰入深度要求，或螺母與節(jié)點(diǎn)端板頂緊為止。最后，解除兩個(gè)螺母的半自鎖狀態(tài)，并逐個(gè)將其向桿件端板一側(cè)擰緊，完成裝配。以圖所示的單層網(wǎng)殼中常見的6桿匯交節(jié)點(diǎn)為例，給出該類裝配式節(jié)點(diǎn)裝配完成后的示意。通過設(shè)計(jì)調(diào)整節(jié)點(diǎn)體的幾何形狀，在保持節(jié)點(diǎn)端板構(gòu)造不變的情況下，將節(jié)點(diǎn)端板根據(jù)實(shí)際需要的角度和位置與節(jié)點(diǎn)體連接，即可構(gòu)成各種曲面形狀，包括自由曲面的單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。圖中所示的每根桿件均通過2個(gè)高強(qiáng)螺栓與節(jié)點(diǎn)體相連，適用于一般單層網(wǎng)殼中常見的壓彎桿件或拉力不大的拉彎桿件的連接。為提高連接節(jié)點(diǎn)的抗彎能力，在滿足構(gòu)造要求的前提下，應(yīng)盡量增大2個(gè)螺栓之間的間距。對(duì)于截面較小且僅承受軸向壓力的桿件，可僅在截面中心設(shè)置1個(gè)高強(qiáng)螺栓。而|對(duì)于拉力較大的拉彎桿件，可在2個(gè)螺栓的基礎(chǔ)上進(jìn)一步在截面中心增設(shè)1個(gè)高強(qiáng)螺栓。此外，圖中所示每個(gè)高強(qiáng)螺栓上均配有2個(gè)螺母，而實(shí)際上也可配3個(gè)螺母。裝配操作時(shí)，首先將3個(gè)螺母相互頂緊形成半自鎖，然后通過對(duì)中間螺母施加正向扭矩或反向扭矩，即可實(shí)現(xiàn)螺栓擰入或擰出節(jié)點(diǎn)端板。該類裝配式節(jié)點(diǎn)具有以下優(yōu)勢(shì):將高強(qiáng)螺栓預(yù)埋于桿件，無需在桿件上開孔，不會(huì)造成桿件截面的削弱;構(gòu)造簡單，通過高強(qiáng)螺栓的拉壓傳遞軸力和彎矩，傳力路徑清晰，控制參數(shù)少，便于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);現(xiàn)場(chǎng)裝配簡單、方便，拼裝效率高，不銹鋼方管組成部件均為常見構(gòu)件，加工制作成本低，預(yù)制程度高，有利于推廣應(yīng)用。
