鑄鋼節(jié)點
關(guān)注創(chuàng)建者：大平-結(jié)構(gòu)工程 創(chuàng)建時間：2021-08-15
鑄鋼節(jié)點的視頻教程
精品課程A65-鑄鋼節(jié)點受力分析
本課程為精品課程A65-鑄鋼節(jié)點受力分析。 適用對象： 全國各高校結(jié)構(gòu)工程方向的研究生，尤其是課題與鑄鋼節(jié)點受力模擬有關(guān)的。 課程亮點：非以往視頻的簡單介紹，核心步驟實操講解，各個環(huán)節(jié)，詳細介紹。干貨中的干貨，精品中的精品。20分鐘的講解，節(jié)約您半年的時間，直擊要害，尤其是課題遇到瓶頸，需要新idea的同學(xué)，適合購買。
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鑄鋼節(jié)點的實例教程
鑄鋼節(jié)點定義，鑄鋼節(jié)點是在建筑結(jié)構(gòu)中，將鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件、部件或板件連接成整體的鑄鋼件,多桿件連接的節(jié)點以及建筑上有特殊外形要求時可采用鑄鋼節(jié)點
隨著建筑業(yè)的飛速發(fā)展，為了滿足建筑造型及功能要求，新型建筑體系不斷出現(xiàn)，結(jié)構(gòu)跨度愈來愈大，這將使連接各構(gòu)件的節(jié)點構(gòu)造日趨復(fù)雜，傳統(tǒng)的節(jié)點形式已不能滿足現(xiàn)代結(jié)構(gòu)發(fā)展的要求。 鑄鋼節(jié)點作為我國新興的節(jié)點形式以其特有的優(yōu)點在鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用中顯示出合理性與適應(yīng)性，不僅解決了焊接球節(jié)點由于結(jié)構(gòu)跨度的增大使球徑過大的困難，而且可解決鋼管相貫節(jié)點由于進行相貫線的切割導(dǎo) 致施工不便的問題。隨著鑄造工藝的提高， 鑄鋼節(jié)點在鋼結(jié)構(gòu)中將得到日趨廣泛的應(yīng)用。然而我國對這方面的研究很少，還沒有 相關(guān)文獻從結(jié)構(gòu)設(shè)計方面系統(tǒng)研究鑄鋼節(jié)點。
目前，為了適應(yīng)鑄鋼節(jié)點的快速發(fā)展， 我國準(zhǔn)備編制鑄鋼節(jié)點規(guī)范，因此對鑄鋼節(jié)點的研究勢在必行。本文從鑄鋼節(jié)點的特點、設(shè)計、質(zhì)量控制、焊接等方面進行系 統(tǒng)研究，提出了鑄鋼節(jié)點的設(shè)計準(zhǔn)則，不僅 為該種節(jié)點在工程中的推廣應(yīng)用提供指 導(dǎo)，而且為今后規(guī)范的編制提供參考。
鑄鋼節(jié)點的特點以及類型
1.1鑄鋼節(jié)點的常用結(jié)構(gòu)形式
鑄鋼節(jié)點的常用結(jié)構(gòu)形式有樹型鑄鋼 節(jié)點、釵接鑄鋼節(jié)點及混合型鑄鋼節(jié)點等。 樹型鑄鋼節(jié)點，用來取代主管與多根支管 相貫的節(jié)點，用對接焊縫取代相貫焊縫,焊 縫分散，減少了焊接應(yīng)力集中。釵接鑄鋼節(jié) 點，常用于桿件端部連接處（如支座處等）， 可簡化節(jié)點、造型美觀。混合型鑄鋼節(jié)點， 具有樹型鑄鋼節(jié)點和釵接鑄鋼節(jié)點的共同 特點。在南京奧林匹克體育中心項目中還設(shè)計了鑄鋼球節(jié)點。
展開 鋼結(jié)構(gòu)鑄鋼節(jié)點是鋼結(jié)構(gòu)中的重要連接部件，其質(zhì)量直接影響到鋼結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。因此，對鋼結(jié)構(gòu)鑄鋼節(jié)點進行檢測是非常必要的。鋼結(jié)構(gòu)鑄鋼節(jié)點檢測的相關(guān)內(nèi)容，包括檢測樣品、檢測項目、檢測方法和檢測儀器等。
檢測樣品
1. 鑄鋼節(jié)點本體
鑄鋼節(jié)點本體是鋼結(jié)構(gòu)鑄鋼節(jié)點的主要組成部分，其質(zhì)量直接影響到節(jié)點的承載能力和可靠性。因此，鑄鋼節(jié)點本體是檢測的重點對象。
2. 焊縫
焊縫是鑄鋼節(jié)點與鋼結(jié)構(gòu)連接的重要部位，其質(zhì)量直接影響到節(jié)點的連接強度和可靠性。因此，焊縫也是檢測的重點對象。
檢測項目
1. 外觀檢查
外觀檢查是對鑄鋼節(jié)點的表面質(zhì)量進行檢查，包括表面平整度、表面缺陷、表面粗糙度等。外觀檢查可以采用目測、放大鏡等方法進行。
2. 尺寸檢查
尺寸檢查是對鑄鋼節(jié)點的尺寸進行檢查，包括長度、寬度、高度、孔徑等。尺寸檢查可以采用卡尺、千分尺等工具進行。
3. 化學(xué)成分分析
化學(xué)成分分析是對鑄鋼節(jié)點的化學(xué)成分進行分析，包括碳、硅、錳、磷、硫等元素的含量。化學(xué)成分分析可以采用光譜分析、化學(xué)分析等方法進行。
4. 力學(xué)性能測試
力學(xué)性能測試是對鑄鋼節(jié)點的力學(xué)性能進行測試，包括抗拉強度、屈服強度、伸長率、硬度等。力學(xué)性能測試可以采用拉伸試驗、硬度試驗等方法進行。
5.
展開 鑄鋼節(jié)點設(shè)計是建筑師、結(jié)構(gòu)工程師和鑄造工程師密切合作的過程。
鑄鋼節(jié)點設(shè)計流程一般是
1.綜合考慮建筑美觀、鑄造工藝、受力性能、連接構(gòu)造、施工安裝要求。
2.工藝設(shè)計與分析鑄造工藝過程數(shù)值模擬，確定澆鑄工藝和尺寸要求，制定工藝流程
3.力學(xué)性能分析與節(jié)點校核根據(jù)設(shè)計準(zhǔn)則和計算方法進行節(jié)點分析、設(shè)計加工圖紙。檢驗鑄鋼節(jié)點的設(shè)計結(jié)果，設(shè)計方在必要時可提出對鑄鋼節(jié)點的試驗驗證建筑用要求。
1.鑄鋼材料的選用
鑄鋼選材時應(yīng)綜合考慮結(jié)構(gòu)的重要性、荷載特性(承受靜力荷載或間接動力荷載、承受直接 動力荷載或7 ~9度設(shè)防的地震作用)、節(jié)點類型 (單管或多管節(jié)點)、應(yīng)力狀態(tài)(單、雙向受力或三 向受力)、鑄造工藝(工藝設(shè)計與裝備)、工作環(huán)境 溫度等因素,選擇技術(shù)可靠、經(jīng)濟合理的鑄鋼材 料。目前國內(nèi)工程中釆用的非焊接鑄鋼材料有現(xiàn) 行國家標(biāo)準(zhǔn)《一般工程用鑄造碳鋼件》(GB/T 11352—2009)的 ZG230 - 450, ZG270 - 500, ZG310 -570,ZG340 -640等鑄造碳素鋼;采用的 焊接鑄鋼材料有現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《焊接結(jié)構(gòu)用碳素 鋼鑄件》(GB/T 7659—1987)規(guī)定的ZG230 - 450H,ZG275 -485H鑄鋼，日本《焊接結(jié)構(gòu)用鑄鋼件》(JISG 5102 )規(guī)定的 SCW410, SCW450, SCW480,SCW550等牌號鑄鋼，以及德國《一般工 程用鑄鋼》(DIN EN 10293 : 2005 )規(guī)定的 G17Mn5QT, G20Mn5N, G20Mn5QT 等牌號鑄鋼。
展開 網(wǎng)格劃分圖
3.3工況驗算
3.3.1驗算
桿件內(nèi)力
3.4分析結(jié)果
3.4.1工況組合最大驗算結(jié)果
應(yīng)力云圖（Mpa）
位移云圖（mm）
說明：由上圖可以看出，鑄鋼件等效強度和剛度較好，最大應(yīng)力為216.1Mpa，最大位移為5.45mm，滿足設(shè)計要求。
3.4.2工況組合最小驗算結(jié)果
應(yīng)力云圖（Mpa）
位移云圖（mm）
說明：由上圖可以看出，鑄鋼件等效強度和剛度較好，最大應(yīng)力為103.8Mpa，最大位移為3.25mm，滿足設(shè)計要求。
4.結(jié)論
根據(jù)以上若干可能的控制工況的實體有限元計算結(jié)果分析，在給定的外荷載作用下，鑄鋼節(jié)點整體處于線彈性狀態(tài),符合鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的相應(yīng)規(guī)定。綜上所述，根據(jù)《鑄鋼節(jié)點應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》中第4.2.5條，該鑄鋼節(jié)點的受力性能符合設(shè)計要求。
有限元模擬設(shè)備：
耗時：單個模型1.5小時。
展開 作為結(jié)構(gòu)關(guān)鍵核心的構(gòu)件節(jié)點，其連接方式和力學(xué)性能更加復(fù)雜。節(jié)點的不同構(gòu)造形式，對結(jié)構(gòu)的設(shè)計難度、工程造價、現(xiàn)場施工都有著相當(dāng) 大 的 影 響。
1991 年 德 國 Stuttgart機 場 樓首次使用大跨度空間樹狀結(jié)構(gòu)，自此以后，美 國 Detroit 機 場、我國廣州黃金樹、蘇 州 工 業(yè) 園 區(qū) 多 功 能廳、長沙火車站均采用了樹狀結(jié)構(gòu)。樹形柱結(jié)構(gòu)要求不同管徑的主管和分管交匯后過渡自然連貫，多采用的節(jié)點形式是相貫節(jié)點、鑄鋼節(jié)點。相貫節(jié)點采用桿件之間直接焊接連接，會產(chǎn)生對受力不利的殘余應(yīng)力，節(jié)點安全可靠性可能存在隱患。而鑄鋼節(jié)點既具有美觀效果，又避免了多桿相貫焊接連接中節(jié)點內(nèi)存在殘余焊接應(yīng)力的問題。除此之外，樹形柱中采用鑄鋼節(jié)點會比采用相貫節(jié)點的各個分支的計算長度系數(shù)有所下降，穩(wěn)定性能有所提升。因此，具有安全性適用性和耐久性的鑄鋼節(jié)點形式多用在復(fù)雜的樹狀結(jié)構(gòu)中。
鑄鋼節(jié)點由于其良好的適用性在大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用越來越廣。但是目前并沒有一套成熟的鑄鋼節(jié)點設(shè)計方法，因此造成目前使用中的鑄鋼節(jié)點存在優(yōu)化不足，自重大，這對施工和結(jié)構(gòu)受力產(chǎn)生不利影響。
本文利用INSPIRE拓撲優(yōu)化技術(shù)和快速建模方法，探索了一種大型鑄鋼節(jié)點的快速優(yōu)化設(shè)計的方法，為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參考和幫助。
2 優(yōu)化設(shè)計
首先根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計總圖，在inspire中確定并建立主管和分支管，其中間連接的過渡區(qū)域定義為拓撲優(yōu)化區(qū)域，如下圖的優(yōu)化模型，球形結(jié)構(gòu)為優(yōu)化區(qū)域。
3 優(yōu)化結(jié)果
4 結(jié)構(gòu)設(shè)計
5性能驗證
不同節(jié)點構(gòu)造形式的對比分析。
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鑄鋼節(jié)點的最新內(nèi)容
鑄鋼節(jié)點本體
鑄鋼節(jié)點本體是鋼結(jié)構(gòu)鑄鋼節(jié)點的主要組成部分，其質(zhì)量直接影響到節(jié)點的承載能力和可靠性。因此，鑄鋼節(jié)點本體是檢測的重點對象。
2. 焊縫
焊縫是鑄鋼節(jié)點與鋼結(jié)構(gòu)連接的重要部位，其質(zhì)量直接影響到節(jié)點的連接強度和可靠性。因此，焊縫也是檢測的重點對象。
鑄鋼節(jié)點的特點以及類型
1.1鑄鋼節(jié)點的常用結(jié)構(gòu)形式
鑄鋼節(jié)點的常用結(jié)構(gòu)形式有樹型鑄鋼 節(jié)點、釵接鑄鋼節(jié)點及混合型鑄鋼節(jié)點等。 樹型鑄鋼節(jié)點，用來取代主管與多根支管 相貫的節(jié)點，用對接焊縫取代相貫焊縫,焊 縫分散，減少了焊接應(yīng)力集中。釵接鑄鋼節(jié) 點，常用于桿件端部連接處（如支座處等）， 可簡化節(jié)點、造型美觀。混合型鑄鋼節(jié)點， 具有樹型鑄鋼節(jié)點和釵接鑄鋼節(jié)點的共同 特點。
</p><p>? 復(fù)雜鑄鋼節(jié)點及柱腳：大跨空間結(jié)構(gòu)中，柱腳節(jié)點受力復(fù)雜關(guān)鍵。由于缺乏力學(xué)性能分析和承載力校核依據(jù)，ABAQUS 對其進行有限元分析意義重大。通常先在 AutoCAD 建模再導(dǎo)入 ABAQUS，某復(fù)雜柱腳分析結(jié)果對結(jié)構(gòu)設(shè)計指導(dǎo)作用明顯。
檢驗鑄鋼節(jié)點的設(shè)計結(jié)果，設(shè)計方在必要時可提出對鑄鋼節(jié)點的試驗驗證建筑用要求。
精品課程A62-砂漿加固梁柱節(jié)點滯回模擬增大截面法
https://www.yqgqt.org.cn/video/c17699
六折
精品課程A64-新型全裝配式螺栓連接剪力墻滯回模擬分析
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六折
精品課程A65-鑄鋼節(jié)點受力分析
5 多尺度模型（桿系單元與三維殼單元，做彈塑性時程分析）
6 異形彎扭箱形橋梁（彈性分析，舒適度分析）
7 鑄鋼模塊節(jié)點有限元模擬與試驗對比
（研究節(jié)點滯回特性，包括：彈塑性承載力、剛度、延性等，完美模擬真實受力變形狀態(tài)）
4.結(jié)論
根據(jù)以上若干可能的控制工況的實體有限元計算結(jié)果分析，在給定的外荷載作用下，鑄鋼節(jié)點整體處于線彈性狀態(tài),符合鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的相應(yīng)規(guī)定。綜上所述，根據(jù)《鑄鋼節(jié)點應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》中第4.2.5條，該鑄鋼節(jié)點的受力性能符合設(shè)計要求。
有限元模擬設(shè)備：
耗時：單個模型1.5小時。
因此，具有安全性適用性和耐久性的鑄鋼節(jié)點形式多用在復(fù)雜的樹狀結(jié)構(gòu)中。
鑄鋼節(jié)點由于其良好的適用性在大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用越來越廣。但是目前并沒有一套成熟的鑄鋼節(jié)點設(shè)計方法，因此造成目前使用中的鑄鋼節(jié)點存在優(yōu)化不足，自重大，這對施工和結(jié)構(gòu)受力產(chǎn)生不利影響。
剖面圖
樹形柱
★3 樹形柱安裝及焊接技術(shù)
（1）收集、整理類似樹形柱類、三維異型鑄鋼節(jié)點施工資料，進行模擬預(yù)拼裝和試焊接及吊裝試驗，控制樹形柱加工焊接精度和焊接變形，選擇合理的組裝和焊接順序，通過局部加熱消除焊接應(yīng)力。
，每個支座上放置了六根鋼斜腿將摩天輪支起，這六根鋼管支撐起了摩天輪數(shù)千噸的重量，為了達到支撐強度，每個斜腿與輪 盤面連接處，均采用鑄鋼節(jié)點，將斜腿與輪身面上不同直徑，不同角度的桿件相連接，鑄鋼單件最大重量45噸。
