由于钢管结构具有优越的结构性能且能创造出赏心悦目的视觉效果,在工程界中获得了越来越广泛的应用。直接焊接方管结构与圆管结构相比又有其突出的优点,圆管结构的支管在节点处需要进行空间相贯切割,工艺复杂,而直接焊接方管结构在节点处只需要进行简单的平面切割,较大地简化了工艺,降低了成本。因而,人们对方管结构的关注与应用也越来越多。 本文主要通过大型有限元软件ANSYS对直接焊接空间方管节点进行静力工作性能的分析。通过实体建模,对平面节点与空间节点的破坏形态、极限承载力进行比较分析,着重讨论节点的三个几何参数:支管宽度与主管宽度之比β、主管宽度与壁厚之比γ、支管壁厚与主管壁厚之比τ对空间节点极限承载力的影响,最后通过总结各影响因素对承载力的影响大小,对比空间节点和平面节点的承载力,得到平面外支杆的存在对空间方管节点的承载力的影响。 全文共分五章。第一章简要介绍了钢管结构的形式、特点、发展及应用,钢管相贯节点极限承载力的研究方法及国内外研究现状。第二章介绍了弹塑性理论和有限元基本理论。第三章使用有限元分析软件ANSYS分别建立了平面T形和空间TT形方管节点的有限元模型。第四章通过计算机模拟计算得到改变节点的不同几何参数的各节点极限承载力结果,分析各参数对节点极限承载力的影响,对平面节点和空间节点的极限承载力进行比较,得到平面外支杆的存在对节点极限承载力的影响大小。第五章对全文进行归纳总结,并指出钢管结构中还需要进一步研究和探讨的问题,展望了钢管结构广阔的发展前景。 本文的研究完善了空间方管节点的有限元分析,提出了空间节点极限承载力的影响因素及大小,对工程设计有一定的参考价值。