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空間網(wǎng)格結構具有優(yōu)良的力學性能，已經(jīng)廣泛應用于各類工業(yè)與民用建筑。空間網(wǎng)格結構常用的節(jié)點形式為焊接球節(jié)點和螺栓球節(jié)點。焊接球節(jié)點工藝要求高、現(xiàn)場施工難度大；螺栓球節(jié)點雖然可實現(xiàn)裝配化，但易出現(xiàn)“假擰緊”和“合攏塞桿困難”等問題。為實現(xiàn)網(wǎng)格結構的產(chǎn)品化，針對中小跨度的結構研制出一種工廠預制、施工方便、可反復拆卸和承載力可靠的節(jié)點，對實現(xiàn)網(wǎng)格結構標準化具有重要意義。國內學者很早便開始對裝配式網(wǎng)格結構進行研究，但結構較難實現(xiàn)產(chǎn)品化和標準化。為實現(xiàn)網(wǎng)格結構的產(chǎn)品化和裝配化施工，本文針對中小跨度的結構研制出一種套筒式節(jié)點。套筒式節(jié)點由焊接球和外伸端實現(xiàn)網(wǎng)格結構桿件的空間連接，其構造如圖所示。接頭1端部螺紋牙型、螺距和進深與套筒相同，且為接頭2螺紋進深的2倍，在安裝完畢后，套筒平均分配到兩個接頭上。節(jié)點安裝步驟如下：1)通過環(huán)狀焊縫，將接頭1與焊接球連接；2)通過環(huán)狀焊縫，將接頭2焊接至桿件端部；3)將套筒完全擰至接頭1上；4)接頭1與接頭2對齊后，將套筒反向擰至接頭2上，單根桿件拼裝結束。
套筒式節(jié)點的核心連接方式為螺紋連接，但螺紋套筒在鋼結構構件連接中應用較少，在機械和石油運輸管道等領域已有廣泛應用，其受力情況與鋼結構不同。文獻對類似節(jié)點進行了研究，結果表明，螺紋套筒式節(jié)點施工方便、迅速，且結構整體性較好。
文獻對節(jié)點外伸端軸向拉壓力學性能進行了有限元分析模擬和參數(shù)分析。研究表明：當套筒壁厚與接頭壁厚相等，螺距為桿件壁厚的1/2，進深為15倍螺距時，節(jié)點受拉承載力最大。為了系統(tǒng)考察節(jié)點的受拉力學性能，根據(jù)文獻研究結論，對套筒式節(jié)點進行軸拉、偏拉試驗研究，并對試件進行了有限元非線性數(shù)值分析，以期為相關節(jié)點研究及工程應用提供參考。
根據(jù)文獻的結論，本文設計了兩組軸拉試件，鋼材強度等級為Q235B，通過母材試驗測得其屈服強度為245MPa，彈性模量為200GPa。
第一組試件由套筒、接頭1、接頭2、芯棒四部分組成。其中芯棒的作用是為避免加載時試件加載端被設備夾扁影響試驗結果。試件參數(shù)為：接頭管徑20mm，接頭和套筒壁厚4mm，螺距2mm，套筒螺紋進深30mm，安裝后節(jié)點長150mm。第二組為對照組，為管徑20mm，壁厚4mm，長度為150mm的圓管。
為研究荷載偏心對套筒式節(jié)點受力性能影響，本文設計了偏心距為3mm的試件，材料為Q235B。試件由套筒、接頭1、接頭2、加載端四部分組成。試件加載端存在3mm偏心，從而實現(xiàn)節(jié)點偏心。為重復利用加載端，加載端與節(jié)點外伸端通過相同規(guī)格螺紋進行連接。試件詳細參數(shù)如圖所示。為剔除加載端頭對試驗產(chǎn)生的影響，設計了一組采用相同加載端頭的軸拉試件2作為對照組。
試驗采用德國Zwick公司Zwick/RoellZ100型萬能材料試驗機。該試驗機能自動識別力傳感器、自動溫度補償。通過其自帶的引伸計可精確測量試樣變形，同時剔除設備等的誤差，設備如圖所示。
根據(jù)試驗設備特點，各試件均采用靜力單調加載，加載速率為2mm/min，該速度遠低于規(guī)范規(guī)定的材性試驗加載速度，可視為靜力加載。試驗為分級加載，每加載5kN間歇10min，加載至試件螺紋外露部位斷裂。
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