鋼管結(jié)構(gòu)因其具有輕巧美觀,用鋼量省等優(yōu)點(diǎn),在我國得到了迅速的發(fā)展,應(yīng)用范圍也愈來愈廣。鑄鋼節(jié)點(diǎn)在現(xiàn)代大跨鋼管結(jié)構(gòu)中表現(xiàn)出了造型美觀、可塑性強(qiáng)、受力安全合理等優(yōu)點(diǎn),正在逐漸被工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)用于工程實(shí)際之中。 該課題來源于沈陽文化藝術(shù)中心工程,本工程薄殼鋼結(jié)構(gòu)共有64個(gè)三角形面,每個(gè)面的夾角不同,每個(gè)面又分為16個(gè)小三角形,總用鋼量為11000噸,屬于大跨度非常規(guī)無序空間薄殼鋼結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)體系中的鑄鋼節(jié)點(diǎn)單件重量達(dá)最高達(dá)105噸,在國內(nèi)尚屬首次采用,是目前國內(nèi)鑄鋼節(jié)點(diǎn)在建筑工程應(yīng)用過程中單件重量最重的,而且體形相當(dāng)復(fù)雜,總共有多達(dá)8個(gè)分枝,且每個(gè)分枝之間的夾角也是相當(dāng)小,最大口徑達(dá)1430mmm、最大外形尺寸為11.72x5.06x3.14m,屬超大型鋼構(gòu)節(jié)點(diǎn)。 下部混凝土結(jié)構(gòu)總建筑面積約8.5萬平方米,擁有一座1800座的中央劇場(chǎng)、一座1200座的音樂廳和一座500座的多功能廳地上七層,地下一層。從結(jié)構(gòu)形式上看也是高度不規(guī)則的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。 該課題利用鑄鋼節(jié)點(diǎn)這種新型節(jié)點(diǎn)形式成功得解決了空間結(jié)構(gòu)工程節(jié)點(diǎn)處焊縫較長,局部殘余應(yīng)力較大等問題。其特點(diǎn)為增加節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度、消除節(jié)點(diǎn)處殘余應(yīng)力,此外研究得到的鑄鋼節(jié)點(diǎn)應(yīng)力分布規(guī)律很好地證明了鑄鋼節(jié)點(diǎn)比其他節(jié)點(diǎn)更具有優(yōu)越性。本文以沈陽藝術(shù)中心鑄鋼節(jié)點(diǎn)實(shí)際情況為背景,通過試驗(yàn)研究、有限元模擬等,對(duì)本工程的鑄鋼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行全過程分析。 首先,對(duì)其進(jìn)行空間受力狀態(tài)的試驗(yàn)研究,分析試驗(yàn)加載方案,得出節(jié)點(diǎn)的實(shí)測(cè)應(yīng)力值,確定鑄鋼節(jié)點(diǎn)在沈陽文化藝術(shù)中心工程中的安全性。 其次,運(yùn)用大型通用有限元程序MIDAS及ANSYS對(duì)鑄鋼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了非線性有限元分析,得出鑄鋼節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力分布規(guī)律。 最后,對(duì)沈陽文化藝術(shù)中心工程中的鑄鋼節(jié)點(diǎn)生產(chǎn)與安裝過程進(jìn)行分析,為以后大型工程的鑄鋼節(jié)點(diǎn)施工提供有效的依據(jù)。