圆钢管混凝土 K 型焊接管板节点受力性能试验.pdf

第 3 1卷 第 4期 2 0 1 4年 1 2月 建 筑科 学与工程 学报 J o u r n a l o f Ar c h i t e c t u r e a n d C i v i l E n g i n e e r i n g Vo1 31 NO 4 De e 2 0 1 4 文章编号 ： 1 6 7 3 2 0 4 9 ( 2 0 1 4 ) 0 4 0 0 5 1 一 O 7 圆钢管混凝土 K型焊接 管板 节点 受力性 能试验 高春彦 ， 杨卫平 ， 李 斌 ， 史治宇 ( 1 内蒙古科 技大学 建 筑与土木工程 学院 ， 内蒙古 包头0 1 4 0 1 0 ； 2 南京航空航天大学 航空宇航学院 ， 江苏 南京 2 1 O 0 1 6 ) 摘 要 ： 为研 究格 构 式钢 管 混凝 土 风 力发 电机 塔 架 K 型 焊接 管板 节 点 的受 力性 能 ， 进行 了 4个 圆钢 管混凝土 K型焊接管板节点的单调静力加载试验和 1个空心圆钢 管 K 型焊接管板节点的对 比试 验， 探讨 了该类节点的破坏模式、 极限承载力以及节点区应力分布和发展规律 ， 研 究了各试验参数 对节点受力性能的影响。试验结果表 明： 塔柱内混凝土的填充使得焊接管板节点的破 坏模式 由节 点 交汇 处塔柱 管壁 塑性 变形失 效转 变为 节 点板 失效和 腹杆 失效 ； 节 点的极 限承 载 力 大幅增加 ， 变形 减 小 ； 节点 几何参 数和 构 造参数 的 变化 对试 件 受力性 能的 影响 较 大 ； 当节 点板 中部设 置 加 劲 肋 时 ， 节 点 的承载 力提 高， 节点板 平 面外 失稳得 以避免 ； 当节点极 限 承载 力 由腹 杆屈 曲或屈服 承 载力控 制 时， 在一定范围内随着腹杆与塔柱管径比和壁厚比的增加 ， 节点的承载力提高。 关键 词 ： 圆钢 管 混凝 土 ； 焊接 管板 节点 ； 静 力加载 试验 ； 破 坏模 式 ； 极 限承 载 力 ； 受力性 能 中图分 类号 ： T U3 9 2 3 文献 标 志码 ： A Ex pe r i m e nt o n M e c h a n i c a l Be ha v i o r f o r Co nc r e t e 。 f i l l e d Ci r c u l a r S t e e l Tu b e K-。 t y p e W e l d e d Tu b e 。 。g u s s e t J o i n t s GAO Chun y a n ，YA NG W e i p i ng ，LI Bi n ，SHI Zhi y u ( 1Sc ho o l o f Ar c hi t e c t ur e a nd Ci v i l Eng i ne e r i ng，I n ne r M o ng ol i a Uni ve r s i t y o f Sc i e nc e a n d Te c hn ol og y， B a o t o u 0 1 4 0 1 0，I n n e r Mo n g o l i a ，C h i n a ；2 S c h o o l o f Ae r o s p a c e E n g i n e e r i n g，Na n j i n g Un i v e r s i t y o f Ae r o n a u t i c s a n d As t r o n a u t i c s ，Na n j i n g 2 1 0 0 1 6 ，J i a n g s u，Ch i n a ) Ab s t r a c t ：I n o r d e r t o s t u d y t h e me c h a n i c a l b e h a v i o r o f K t y p e we l d e d t u b e g u s s e t j o i n t s i n l a t t i c e d c o nc r e t e f i l l e d s t e e l t u be ( CFST) wi nd t ur b i ne t owe r， f ou r CFS T K t y p e we l d e d t ub e gus s e t j o i n t s a n d a c o mp a r a t i v e h o l l o w s t e e l t u b e K t y p e we l d e d t u b e g u s s e t j o i n t we r e e x p e r i me n t e d u nd e r mon ot o n i c l o a d i ng The f a i l u r e mod e，ul t i m a t e be a r i ng c a pa c i t y a n d s t r e s s d i s t r i bu t i o n l a ws o f j o i n t z o n e we r e d i s c u s s e d M e a n wh i l e ， t h e i n f l u e n c e o f e x p e r i me n t p a r a me t e r s o n t h e me c h a n i c a l b e h a v i o r o f j o i n t s we r e s t u d i e d Th e e x p e r i me n t r e s u l t s s h o w t h a t f i l l i n g c o n c r e t e i n t o we r c o l u mn ma k e s t h e f a i l u r e mo d e o f we l d e d t u b e g u s s e t j o i n t s c h a n g e f r o m t h e p l a s t i c d e f o r ma t i o n f a i l u r e o f t o we r c o l u mn a t j o i n t i n t e r s e c t i o n a r e a t o t h e f a i l u r e o f g u s s e t p l a t e a n d we b me mb e r ，t h e b e a r i n g c a p a c i t y o f j o i n t i n c r e a s e s i g n i f i c a n t l y a n d t h e d e f o r ma t i o n r e d u c e Th e g e o me t r i c p a r a me t e r s a n d s t r u c t u r a l p a r a me t e r s o f j o i n t s h a v e g r e a t i n f l u e n c e o n t h e me c h a n i c a l be ha v i o r o f s p e c i m e ns W he n t he s t i f f e n i ng r i b i s s e t a t t he c e nt e r o f g us s e t pl a t e ， t h e be a r i ng c a p a c i t y o f j o i n t i n c r e a s e s ， t h e o u t o f - p l a n e i n s t a b i l i t y o f g u s s e t p l a t e i s e f f e c t i v e l y a v o i d e d W h e n t h e u l t i ma t e b e a r i n g c a p a c i t y o f j o i n t s i s d e c i d e d b y t h e b u c k l e o r y i e l d b e a r i n g c a p a c i t y o f we b 收 稿 日期 ： 2 0 1 4 0 6 1 1 基金项 目： 国家 自然科学基金项 目( 1 1 1 7 2 1 3 1 ) ； 内蒙古 自治区 自然科学基金项 目( 2 0 1 2 MS 0 7 1 1 ) 作者简 介： 高春彦 ( 1 9 7 8 一 ) ， 女 ， 山西河津人 ， 内蒙古科技 大学 副教授 ， 南京航空航天大学工学博士研究生 ， E ma i l ： g a o 一 1 9 7 8 4 4 1 6 3 c o rn。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 2 建筑科 学与 工程 学报 2 O 1 4血 me m b e r ，t he b e a r i n g c a p a c i t i e s i nc r e a s e wi t h t he i n c r e a s e o f t he d i a me t e r r a t i o a nd wa l l t hi c kn e s s r a t i o be t we e n we b a n d t o we r c o l umn Ke y wo r d s ：c o n c r e t e f i l l e d c i r c u l a r s t e e l t u b e ；we l d e d t u b e g u s s e t j o i n t ；s t a t i c l o a d i n g e x p e r i me n t ；f a i l ur e mo de；ul t i ma t e b e a r i n g c a pa c i t y；m e c ha ni c a l b e ha vi or 0 引 言 近年 来 ， 随着 风力发 电产 业 的发展 ， 格构 式钢 管 混凝 土塔 架 与传统 的锥 台形 钢结 构 塔 筒 相 比， 由于 材料 利用 率 高 、 构 件 尺 寸小 、 便 于运 输 等 优 势 ， 具 有 较 大 的发 展 潜力 口 。在格 构 式 钢 管 混 凝 土 风 力 发 电机塔架 结构 中， 塔柱采 用 圆钢管 混凝 土 ， 腹 杆采 用 圆钢管 ， 则 塔 柱 与 腹杆 交 接 处 即 为 K 型节 点 ， 其 受 力 相对 复杂 ， 是研究 的重 点 。 目前各 国学 者对 K 型 节 点 的研 究 主要集 中在 桁 架 、 输 电塔架 和 格 构 式 柱 中的相贯 节点 、 法 兰连接 节点 、 螺栓 球 以及空 心球 节 点上， 已有的对 K型管板节点的研究也主要集 中于 K型插板螺栓连接节点上 _ 8 l 。文献1- 9 中基 于欧洲 进行 的大 量连 接试 验 ， 给 出 了一 套 空心 管 结 构 焊 接 节点 的极限强度计算公式。文献 1 0 中对跨越输电 钢 管塔 K 型 插 板 螺 栓连 接 节 点 的 受力 性 能 进 行 了 研究 ， 分 析 了钢 管一 插 板 节 点 的几 何 参 数 、 构 造 参 数 等对节点受力性能 的影响 ， 并利用理论解析法对带 加劲板的节点极限承载力进行 了分析。对于焊接管 板节点 ， 由于焊接残余应力的影响， 使得节点区的受 力更为复杂。文献 1 1 中给出了桁架节点板在斜腹 杆拉 力 和压力 作用 下 的强 度 和稳 定 性 计 算公 式 ， 但 是研 究成 果是 基于 弦杆 和腹杆 均为 双 角钢 的桁架 管 板节 点建 立 的 ， 其 是 否适 用 于 圆 钢 管之 间 的连 接仍 值得 探讨 。 本文 对格 构式 钢管混 凝 土风力 发 电机塔 架 中的 圆钢 管 混 凝 土 K 型 焊接 管 板 节 点进 行 单 调 静 力 加 载试 验 ， 并 对 1 个 空心 圆钢 管 K 型焊 接 管板 节 点进 行对 比试 验 ， 探 讨 节 点 的破 坏 模 式 、 极 限 承 载力 、 节 点 区应 力 分布 和发 展规律 ， 研究 几何 参数 、 构 造参数 对节 点破 坏模式 和 极 限 承 载力 的影 响 规律 ， 以期 为 该类节点的设计提供参考依据 。 1 试验方案 1 1试 件设 计 本 文设 计 了 4个 圆钢 管 混 凝 土 K 型 焊接 管板 节点和 1个空心圆钢管 K型焊接管板节点 ， 主要考 察参数包括塔柱径厚 比 y 、 腹杆与塔柱管径 比 、 腹 杆与塔 柱 壁厚 比 r 。根据 实 验 室场 地 条件 及 试 验仪 器的加载能力 ， 节点模型按缩尺比为 l； 2 1 9制作 ， 试件 模 型如 图 1所 示 ， 试 件 参 数 见 表 1 。所 有 试 件 塔柱 的 长度均 为 1 6 2 8 mm， 腹 杆长 度均 为 7 5 0 mm， 腹杆 与节 点板 的连 接方式 为 在其末 端开槽 与 节点 板 插接 后焊 接 ， 焊 缝 长 度 由计 算 确 定 。腹 杆 和 塔 柱 端 部 均设 置 了加 载端 板 ， 以便 与千斤 顶和 支座 连接 ； 为 避免 腹杆 端部 受压 而 发 生 局 部屈 曲 ， 在 腹 杆 端 部 每 隔 9 O 。 设 置 了加 劲 肋 。除试 件 C S 一 1外 ， 其 他 试 件 均 在节 点板 中部 设置 了加 劲肋 ， 加 劲肋 厚 度 与 节 点 板 相 同 ， 以避免加 载 过程 中 出现 偏 心 而 引起 节 点 板 平 面外 失稳 。 ( a ) 腹板 ( b ) 塔柱 图 1试 件 模 型 Fi g 1 S pe c i m e n M o d e l 塔柱 和腹 杆均 采 用 2 0 热 轧 无缝 钢 管 ， 节 点 板 采用 Q2 3 5级 钢 ， 按 照 金 属 材 料 室 温 拉 伸 试 验 方 法 ( GB T 2 2 8 - 2 0 0 2 ) 测 得 的钢 材 力 学 性 能 见 表 2 。塔 柱 内灌 注 C 4 0混 凝 土 ， 2 8 d及 试 验 时 的 立 方 体抗压强度标准值分别为 4 5 7 1 ， 4 8 4 4 MP a ， 弹性 模量 为 3 2 7 GP a 。 1 2试 验加 载装 置及 测量 方案 本文 试验 采用单 调静 力加 载 ， MTS试 验加 载 装 置如 图 2所示 。试 验 时 节点 采 用 卧位 放 置 ， 塔 柱 两 端通 过加 载端板 采 用 螺 栓 与 承力 支 座 连 接 ， 承 力 支 座通 过 8个地脚 螺栓 固定 于实 验室 地槽 上 。腹杆 端 部通过加载端板采用螺栓分 别连接于拉、 压千斤顶 上 ， 千斤顶 两端 均设 置有 钢铰 。 在本 文试验 中 ， 拉 、 压 千斤 顶对 腹杆 分别 施加 同 步等 比例 的反对 称 荷 载 ， 对 受 压 腹杆 施 加 的压 力 是 拉力 的 1 2 5 倍 ( 对 去掉横 腹杆 的格 构式 钢管 混凝 土 风力 发 电机塔 架原 型 进 行 内 力分 析 可 知 ， 受 压 与 受 拉斜腹杆 内力的比值在 1 0 1 3之间) 。采用腹杆 全截面屈服荷 载P 作 为预估 的极 限荷载 ， 正式试 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4期 高春彦 ， 等 ： 圆钢管混凝土 K型焊接管板节点受力性能试验 5 3 表 1试件参数 Tab 1 Pa r a m e t e r s of S pe c i me ns 试 件编号 d mm t mm l mm t 1 mm 卢 7 t g mm 填充混凝 土 加劲肋 0 】 ( 。 ) 2 ( 。 ) 1 2 1 9 6 1 3 3 6 0 6 1 1 8 3 1 0 0 1 2 无 有 C S - 1 2 1 9 6 8 9 6 0 4 1 1 8 3 1 O 0 1 0 有 无 CS _ 2 1 9 4 6 8 9 6 0 4 6 1 6 2 1 0 0 1 0 有 有 4 0 4 5 C S - 3 2 1 9 6 1 3 3 4 0 6 1 1 8 3 0 6 7 l 2 有 有 C 4 2 1 9 6 1 3 3 6 0 6 1 1 8 3 1 O O 1 2 有 有 注 ： d， t 分别 为塔柱 的管径 和壁厚 ； d l ， t 1分别为腹 杆的管径和壁厚 ； J9 一d 1 d ； 7 =d ( 2 t ) ； r t l t ； t 为节点板厚度 ； 为受压腹杆 与塔柱 的 夹角 ； 口 z为受拉腹杆与塔柱的夹角 ； S ， C S分别表示塔柱为空钢管和钢管混凝土。 表 2钢材 的力学性能指标 Ta b 2 M e c ha ni c a l Pr op e r t y I n de x e s of S t e e l 构件类型 型号 名义壁厚 ram 实际壁厚 ram 屈服强度 MP a 极限强度 MP a 伸长率 弹性模量 GP a 8 96 6 6 0 6 4 0 3 o 5 O 2 2 4 2 O 6 $ 21 9 6 6 6 1 o 3 0 3 0 4 8 4 3 O 2 O 3 钢管 $ 1 9 4 6 6 6 8 9 3 3 O 0 4 9 4 3 O 2 2 2 1 3 3 4 4 4 3 2 3 5 O 0 5 O 7 3 2 1 9 6 1 3 3 6 6 5 5 O 4 3 7 5 5 2 4 1 7 2 0 4 1 0 1 O 9 4 2 3 4 8 0 4 7 2 2 6 1 8 5 节点板 1 2 1 2 1 1 4 0 3 1 7 0 4 3 6 2 8 2 11 图 2试 验 加 载 装 置 Fi g 2 Exp e r i m e n t Lo a d i ng Se t up 验 时采 用逐级 加 载 的方 式 ， 每级 荷 载增 量 为 1 0 k N， 直 到试 件 出现 明显 的塑性 变形 。 为反算荷载作用下塔柱和腹杆的内力 ， 检测千 斤顶加载是否对 中并监控钢管局 部进入塑性 的情 况 ， 在拉 、 压 腹杆 和塔 柱距 端板 3 0 0 mm 截 面处 每 隔 9 0 。 分 别布 置纵 向应 变 片 。在 拉 、 压 腹杆 端 部 分别 布 置 位移 计 ， 在腹 杆与塔 柱 轴线 交点 布置 百分 表 ， 则 腹 杆 端部 至腹 杆与 塔柱 轴线 交 点 的变 形 为腹杆 与塔 柱 的相对变形 。另外 ， 在塔柱两端布置百分表 以测量 其 端部 变形 ； 在 承力 支 座 沿 塔 柱 轴线 方 向 布置 1个 百分表 ， 以检查支座的嵌 固程度 。图 3为位移计和 百 分表 布 置 。 2试验结果分析 2 1 试 验现 象 当荷 载较 小 时 ， 空 心 圆钢管 K 型焊 接 管 板 节点 百 分表8 百分 表 6 百 分 表 7 自分 表 5 图 3 位 移计 和 百 分 表 布 置 Fi g 3 La yo u t o f Di s pl a c e me nt Ga u g e s a nd Di a l I n di c a t o r s 试 件 S - 1各杆 件 和 节 点板 均无 明显 变 形 ， 当 压力 增 至 5 6 7 k N 时 ， 受 压 腹 杆侧 塔柱 管 壁 被压 陷 ， 在 节点 板与塔柱交汇处一定 区域 内塔柱管 壁形成非 圆截 面， 之后在靠近节点板切角处受压腹杆 出现轻微的 局 部屈 曲 ， 如 图 4 ( a ) 所示 。 圆钢管 混凝 土管 板节 点试 件 C S 一 1在加 载初期 ， 拉 、 压 腹杆 能 较 好 地 协 调 受 力 ， 节 点 无 明显 塑 性 变 形 。 f 当压力 增 加 到 3 2 5 k N 时 ， 受 压 腹 杆 侧 节 点 板 自由边 突然 发 生平 面外 失 稳 ， 试 验 终 止 ， 如 图 4 ( b ) 所示。对试件 C S 一 1破坏的原因进行分析可知， 由于 没有设置加劲肋 ， 其节点板 自由边长度较大 ， 平面外 刚度很小 ， 使得当腹杆承载力还远没有得到发挥时， 节点板 已经发 生 失效 。试件 c s 一 2由于在 节 点 板 中 部设 置 了加劲肋 ， 节点 板 没 有 出现 平 面外 失 稳 的 情 况 ， 当压 力增 加 到 5 6 3 k N 时 ， 受 压 腹杆 发 生弯 曲失 稳 ， 失 稳 位 置 约 在 受 压 腹 杆 中 部 ， 如 图 4 ( c ) 所 示 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 6 建 筑科 学与 工程 学报 2 0 1 4生 R 较 日 较 神 应 变花 编 号 P =4 0 0 l k N - -P =8 0O 2 k N 一一- p=1 2 O 0 0k N -P =1 6 0 07 k N P= 2 0 0 0 8k N 一- 一P= 2 4 0 0 6k N P =2 8 0 01 k N一 P= 3 2 0 0 2 k N - P= 3 3 0 0 0 k N ( b ) 试 件C S 1 较 应 变 花编 号 一 P= 5 0 0 2k N P=1 0 0 1 3 k N 一一- p =1 5 O l 5 k N -P= 2 0 0 2 6k N P= 2 4 9 9 5 k N 一 一P= 3 0 0 0 Ok N P= 3 5 0 1 4k N一 P= 4 0 0 0 l k N - P= 4 5 0 0 9k N P= 5 0 0 0 2k N P= 5 3 0 3 5 k N 。 。P= 5 5 0 5 2k N 一一 P= 5 6 0 2 6 k N ( c ) 试 件CS - 2 应 变 花编 号 P= 5 0 O 8k N - - -P=1 O 0 01 k N -p l 5 O 0 9k N 一一 P= 2 0 0 O 8k N P= 2 5 0 0 l k N 一 一P= 3 0 0 0 0k N P= 3 5 0 2 0 k N一 一 P= 4 0 0 0 4k N - P= 4 5 0 1 2 k N 一 P= 5 0 0 O 5 k N。 。 P= 5 3 0 9 9 k N 。 P= 5 4 7 3 2k N f d ) 试 件CS 3 图 8 节点区塔柱管壁的等效应力分布 Fi g 8 Equ i v a l e nt S t r e s s D i s t r i bu t i o ns o f To we r C o l u mn W a l l i n J o i n t Ar e a 为荷载 。 对 于 圆钢 管 混 凝 土焊 接 管板 节 点 ， 可 得 节点 区 塔柱 管壁 的 Mi s e s 应力 分布规 律 ： ( 1 ) 由于 破坏 模式 有差 异 ， 各 试件 节点 区塔柱 管 壁 的 Mi s e s 应 力并 不 相 同 。试 件 C S 一 1在 荷 载 较 小 时节 点板 发生 平面 外 失 稳 ， 节 点 区 塔柱 管 壁 应 力 峰 值仅 达到 1 4 5 MP a ； 试 件 C S - 2 ， C S 一 3由 于节 点 板 中 部加劲肋的设置 ， 有效避免了节点板平面外失稳 ， 最 终受 压腹 杆破 坏 ， 节 点 区塔柱 管壁 的应 力大 幅增 加 ， 应力峰值分别达到 2 9 5 MP a和 2 2 0 9 MP a ， 都没有 达 到屈 服 。 ( 2 ) 节点 区塔 柱 管 壁 的等 效 应 力 分 布具 有 相 似 性 ， 以加劲肋 为界将节点 区分 为受拉 区和受 压区。 由于塔 柱 内混凝 土 的支 撑 作 用 ， 受 压 区塔 柱 管 壁 的 应力明显小于受拉 区， 应力 峰值在受拉腹杆 与节点 板插 接焊 缝端 部 ( 图 6中 B 对 应 的 7号 测 点 ) 至 节 点 板端部 ( 图 6中 A 对 应 的 9号 测 点 ) 之 间 。总 体 上 ， 由于 与节 点板 交 汇处 的塔 柱 管 壁 的应 力 都 没 有 达 到屈 服 ， 因此节 点 区塔 柱 管 壁 的 应 力不 控 制 节 点 设 计 。 对 于试 件 S 一 1 ， 节 点 区 塔 柱 管 壁 的应 力 分 布 与 圆钢管 混凝 土焊接 管板 节点 完全 不 同 。当荷载 达 到 3 5 0 2 k N 时 ， 受压 区节 点板 端部 1 号 测点 处 塔柱 管 壁 的应 力 已经达 到屈 服 ， 而其 他测 点处 应力 仍很 小 。 随着加 载继 续进行 ， 1号测 点 处应 变 急 剧增 加 ， 直 至 荷 载达 到 5 5 0 k N 时 ， 该 处塔 柱 管 壁发 生受 压 凹 陷 。 因此 ， 对 于空 心 圆钢 管 焊接管 板节 点 ， 受 压 区节点 板 端 部 的塔 柱截 面控 制节 点设计 。 2 5节点 的承载 效率 借鉴文献I- 9 的方 法对试验节点的承载效率进 行 分析 。承 载效率 定 义为节 点承 载力 与相 应腹杆 截 面 屈 服 载 荷 的 比值 。本 文试 验 中 ， 试 件 C S 一 4由 于 MT S加载 能力 的 限制 ， 并没 有 达 到 破 坏 ， 故 只对 其 他 4个试件的承载效率进行了计算。节点的承载力 和 承载 效率 见表 3 。 表 3 节点的承载力和承载效率 Ta b 3 Be a r i ng Cap a c i t i e s a n d Lo a di ng Ef f i c i e nc y o f Jo i n t s 试件编号 承载力实测值 k N 腹杆截面屈服荷载 k N 承载效率 1 5 6 1 o 1 0 8 1 2 O 51 9 C 1 3 2 5 4 6 4 9 6 0 5 0 1 C 2 5 6 2 9 6 4 9 6 0 8 6 7 CS _ 3 5 4 5 0 6 7 6 3 0 8 O 6 由表 3可知 ， 试 件 C S 一 2 ， C S 一 3的 承 载效 率 比试 件 C S 一 1 分别增大了 7 3 和 6 o ， 试件 C S 一 1 ， s 一 1的 承载效率均较小 。这是 由于试件 C S 一 1的节点板发 生 平 面外失 稳 ， 试 件 S 一 1的受压侧 塔 柱 壁被 压 陷 ， 这 2种 情况 下腹杆 均 没有 达到 屈服 ， 因此 ， 承载 效 率 均 较 低 。试件 C S - 2 ， C S 一 3的 破 坏 模 式 为受 压 腹 杆 失 ， ， 蔼 0 0 0 O O O 如 m 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4期 高春彦 ， 等 ： 圆钢管混凝土 K型焊接管板节点受力性能试验 5 7 效 ， 承载效率大幅提高。因此 ， 对于焊接管板节点 ， 要 提 高节 点 的承载 效 率 ， 必 须 保 证 节 点 的 强度 大 于 腹杆的强度， 同时对节点 区应力集 中部位进行加强 。 3 结语 ( 1 ) 空 心 圆钢管 K 型 焊接 管 板 节点 在 塔 柱 与节 点板交汇处发生过度塑性变形而失效 。圆钢管混凝 土 K 型 焊 接 管板 节 点 的破 坏 模 式 为 节 点板 失 效 和 腹 杆失 效 。塔柱 内混凝 土 的填充 使得 塔柱 的径 向刚 度 大 幅增 加 ， 因 此 与前 者 相 比 ， 圆钢 管 混 凝 土 K 型 焊 接管 板 节点 的承 载力 明显 增加 ， 变形 减 小 。 ( 2 ) 应力分析结果表明 ： 对于空心 圆钢管 K 型 焊接 管板 节点 ， 受 压 区 节 点板 端 部 塔 柱 截 面 控 制 节 点设计 ； 对 于 圆钢 管 混凝 土 K 型焊 接 管 板 节 点 ， 节 点 区塔柱 管壁 的应 力不 控制 节 点设计 。 ( 3 ) 构造参数不同对试件承载力和变形的影响 较大 。当节点板中部设置加劲肋时 ， 节点 的承载能 力大幅提高 ， 变形增加 ， 有效避免了节点板平面外失 稳 。几何 参数 对节 点 极 限承 载 力 有 明 显影 响 ， 当 极 限承 载力 由腹 杆屈 曲或 屈 服 承 载 力 控 制 时 ， 在 一 定 范 围 内随着腹 杆 与塔 柱 管 径 比和 壁 厚 比的增 加 ， 节 点 的承载 力提 高 。 ( 4 ) 对于圆钢管混凝土 K型焊接管板节点 ， 合 理的破坏模式应为腹 杆首先达到屈服 ， 鉴于试件数 量有 限 ， 今后 将通 过进 一 步 的有 限元 分 析 ， 得 到腹 杆 和塔柱的最佳强度和刚度 比值 。 参 考文 献 ： Re f e r e nc e s： 1 Z WI C K D， MUS K UI US M， MOE G I t e r a t i v e Op t i mi z a t i on Appr oa c h f or t he De s i gn o f Ful l he i gh t La t _ t i c e T o we r s f o r O f f s h o r e Wi n d Tu r b i n e s J E n e r g y Pr oc e di a， 2 01 2， 24： 2 97 - 3 04 2 MUS KUL US M T h e F u l l h e i g h t L a t t i c e T o w e r C o n c e p t J E n e r g y P r o c e d i a ， 2 0 1 2 ， 2 4 ： 3 7 1 3 7 7 3 韩中周 钢管混凝 土格 构式三肢柱风力发 电机塔架受 力性能研究 D 包头 ： 内蒙古科技 大学 ， 2 0 1 1 H AN Zho ng z hou St e e l Pi pe Co nc r e t e s Tr e l l i s Ty pe Thr e e Ex t r e mi t y Col umn W i nd dr i v e n Ge n e r a t o r T o w e r S t r e s s P e r f o r ma n c e R e s e a r c h E D B a o t o u ： I n n e r M o ng ol i a Uni ve r s i t y of S c i e nc e a nd Te c h no l o gy， 2 O1l _ 4 宋俊杰 1 5 Mw 风力发 电机塔筒与塔架 的对 比研究 5 6 7 8 9 1 O 1 1 - 1 2 D 包头 ： 内蒙古科技大学 ， 2 0 1 2 S ONG J u n - j i e Th e S t u d y o f Co mp a r a t i v e 1 5 - MW Ta p e r Cy l i nd e r Towe r wi t h La t t i c e W i nd Tur bi ne T o we r D B a o t o u ： I n n e r Mo n g o l i a Un i v e r s i t y o f S c i e nc e a nd Te c h no l o gy， 2 01 2 J I ANG W Q， W ANG Z Q， MC CLURE G， e t a 1 Ac c u r a t e Mo d e l i n g o f J o i n t Ef f e c t s i n L a t t i c e Tr a n s mi s s i o n T o we r s J E n g i n e e r i n g S t r u c t u r e s ， 2 0 1 1 ， 3 3( 5 ) ： 18 17 18 27 SAKAI Y ， H0SAKA T， I SOE A ， e t a 1 Exp er i me nt s o n Co n c r e t e F i l l e d a n d Re i n f o r c e d Tu b u l a r K j o i n t s o f Tr u s s Gi r d e r , J J o u r n a l o f c o n s t r u c t i o n a 1 S t e e l R e s e a r c h， 2 0 0 4， 6 0 ( 3 4 5 ) ： 6 8 3 6 9 9 余世 策 ， 孙炳楠 ， 叶尹 ， 等 高 耸钢管 塔结 点极 限承 载力 的试 验研究 与理 论分 析 J 工程 力学 ， 2 0 0 4 ， 2 1 ( 3)： 1 5 5 1 61 YU Shi c e， SUN Bi ng na n， YE Yi n， e t a1 Exp e r i me n t a l S t u d y a n d Th e o r e t i c a l An a l y s i s o f Ul t i ma t e S t r e n g t h f o r S t e e l T u b u l a r J o i n t o f Ta l l T o w e r s J En g i n e e r i n g M e c h a n i c s ， 2 0 0 4， 2 1 ( 3 )： 1 5 5 1 6 1 宋谦益 圆钢管混 凝土一 钢管 K形节 点的力 学性能 研 究 l- D 北京 ： 清华 大学 ， 2 0 1 0 S 0NG Qi a n y i B e h a v i o r o f Ci r c u l a r Co n c r e t e F i l l e d S t e e l Tu b e t o S t e e l T u b e K j o i n t s D B e ij i n g ： Ts i n g hua Un i v e r s i t y， 2 01 0 P AC K E R J A C o n c r e t e f i l l e d HS S C o n n e c t i o n s J J o u r n a l o f S t r u c t u r a l En g i n e e r i n g， 1 9 9 5， 1 2 1 ( 3 ) ： 4 5 8 467 李卫 青 大跨越输 电塔 钢管节点 承载力的试验研究与 理论 分析 D 杭州 ： 浙江大学 ， 2 0 1 1 LI W ei q i n gExpe r i me nt a l an d The o r e t i c a l Re s e a r c h o f Be a r i n g Ca p a c i t y o f S t e e l Tu b u l a r J o i n t s o f a L o n g - s p a n Tr a n s mi s s i o n T o we r D Ha n g z h o u ： Z h e j i a n g Un i v e r s i t y， 2 01 1 G B 5 0 0 1 7 -2 0 0 3 ， 钢结构设计规 范 s GB 5 0 01 7 2 OO3。 Cod e f or De s i g n of St e e l St r uc t u r e s I s 李斌 ， 乔 明 ， 高春彦