在現代建筑中,鋼結構鑄鋼節點得到廣泛應用,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構。節點是指建筑鋼結構中鋼管交匯的地方,其對整個鋼結構的力學性能、工程造價、施工難易程度等有重要影響。隨著建筑行業的快速發展,鋼結構的形式變得多種多樣,跨幅也越來越大。鋼結構的多樣化對節點的性能要求越來越高,傳統節點如:焊接球節點、焊接鋼板節點、鋼管相貫節點等,很難適應現代鋼結構的要求。尋求一種合理、實用的節點制作方式成為亟待解決的問題。近年來隨著鑄造技術的進步,鑄鋼節點以其結構合理、成本低廉、施工方便等優勢而日益受到關注。

現代建筑中鑄鋼節點得到廣泛應用

隨著鑄造工藝水平的提高,鑄鋼節點在現代空間結構中表現出造型優美、受力明確、傳力直接、承載安全等特點,越來越受到工程界的青睞。特別是在構件體型大、多根桿件交匯復雜、呈不規則狀的相交節點處,若采用常規的節點焊接方式,由于焊縫過于集中必然導致焊接應力過大,且復雜的相貫線給節點的制作也造成了很大困難。

鑄鋼節點以其良好的適用性及其獨特的整體澆鑄特點,免去了相貫線切割及重疊焊縫的應力集中問題。鑄鋼節點材料化學成分嚴格限制了C、S、P的含量,具有良好的塑性和韌性,抗震性能較常規的焊接節點有顯著提高。因其特有的性能,鑄鋼節點已被廣泛運用于橋梁、劇院、體育館等大跨度結構中。

目前,國內關于鑄鋼節點的理論研究和力學分析尚處于起步階段。“如何判別鑄鋼節點的破壞失效”以及“鑄鋼節點進入塑性屈服后的工作狀態和破壞機理”是現階段鑄鋼節點研究的主要問題。采用畸變能密度準則作為鑄鋼節點的強度判別準則,分析了節點處于線彈性狀態下的工作性能;采用理想彈塑性本構模型對鑄鋼節點進行非線性有限元分析,未考慮鑄鋼材料塑性變形時強度與剛度提高的特性。

鑄鋼節點比焊接節點有諸多優勢。整體澆鑄可以避免相貫線切割以及重疊焊縫焊接,可以有效減少應力集中系數;鑄鋼節點設計自由度大,具有良好的適應性,可以根據建筑需要設計出截面形狀,從而改善節點的應力分布;使用范圍廣,可用于結構中部,也可用于結構底座;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。雖然鑄鋼節點的形狀千差萬別,但根據鑄鋼節點的內部結構可分為:實心、半實心半空心、空心3類節點。