在現(xiàn)代建筑中,鋼結(jié)構(gòu)鑄鋼節(jié)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用,諸如體育館、廠房、展覽館、賓館等建筑都越來越多的用到鋼結(jié)構(gòu)。節(jié)點(diǎn)是指建筑鋼結(jié)構(gòu)中鋼管交匯的地方,其對整個鋼結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能、工程造價、施工難易程度等有重要影響。隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展,鋼結(jié)構(gòu)的形式變得多種多樣,跨幅也越來越大。鋼結(jié)構(gòu)的多樣化對節(jié)點(diǎn)的性能要求越來越高,傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)如:焊接球節(jié)點(diǎn)、焊接鋼板節(jié)點(diǎn)、鋼管相貫節(jié)點(diǎn)等,很難適應(yīng)現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的要求。尋求一種合理、實用的節(jié)點(diǎn)制作方式成為亟待解決的問題。近年來隨著鑄造技術(shù)的進(jìn)步,鑄鋼節(jié)點(diǎn)以其結(jié)構(gòu)合理、成本低廉、施工方便等優(yōu)勢而日益受到關(guān)注。

現(xiàn)代建筑中鑄鋼節(jié)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用

隨著鑄造工藝水平的提高,鑄鋼節(jié)點(diǎn)在現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu)中表現(xiàn)出造型優(yōu)美、受力明確、傳力直接、承載安全等特點(diǎn),越來越受到工程界的青睞。特別是在構(gòu)件體型大、多根桿件交匯復(fù)雜、呈不規(guī)則狀的相交節(jié)點(diǎn)處,若采用常規(guī)的節(jié)點(diǎn)焊接方式,由于焊縫過于集中必然導(dǎo)致焊接應(yīng)力過大,且復(fù)雜的相貫線給節(jié)點(diǎn)的制作也造成了很大困難。

鑄鋼節(jié)點(diǎn)以其良好的適用性及其獨(dú)特的整體澆鑄特點(diǎn),免去了相貫線切割及重疊焊縫的應(yīng)力集中問題。鑄鋼節(jié)點(diǎn)材料化學(xué)成分嚴(yán)格限制了C、S、P的含量,具有良好的塑性和韌性,抗震性能較常規(guī)的焊接節(jié)點(diǎn)有顯著提高。因其特有的性能,鑄鋼節(jié)點(diǎn)已被廣泛運(yùn)用于橋梁、劇院、體育館等大跨度結(jié)構(gòu)中。

目前,國內(nèi)關(guān)于鑄鋼節(jié)點(diǎn)的理論研究和力學(xué)分析尚處于起步階段。“如何判別鑄鋼節(jié)點(diǎn)的破壞失效”以及“鑄鋼節(jié)點(diǎn)進(jìn)入塑性屈服后的工作狀態(tài)和破壞機(jī)理”是現(xiàn)階段鑄鋼節(jié)點(diǎn)研究的主要問題。采用畸變能密度準(zhǔn)則作為鑄鋼節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度判別準(zhǔn)則,分析了節(jié)點(diǎn)處于線彈性狀態(tài)下的工作性能;采用理想彈塑性本構(gòu)模型對鑄鋼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行非線性有限元分析,未考慮鑄鋼材料塑性變形時強(qiáng)度與剛度提高的特性。

鑄鋼節(jié)點(diǎn)比焊接節(jié)點(diǎn)有諸多優(yōu)勢。整體澆鑄可以避免相貫線切割以及重疊焊縫焊接,可以有效減少應(yīng)力集中系數(shù);鑄鋼節(jié)點(diǎn)設(shè)計自由度大,具有良好的適應(yīng)性,可以根據(jù)建筑需要設(shè)計出截面形狀,從而改善節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力分布;使用范圍廣,可用于結(jié)構(gòu)中部,也可用于結(jié)構(gòu)底座;整體澆鑄壁厚較大,整體性能好,具有良好的疲勞和耐腐蝕性能。雖然鑄鋼節(jié)點(diǎn)的形狀千差萬別,但根據(jù)鑄鋼節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為:實心、半實心半空心、空心3類節(jié)點(diǎn)。