随着大跨度空间钢管结构的广泛应用，K型系列圆管节点(诸如平面K型、空间KK型以及空间KT型节点等)作为相贯直接焊接节点的主要表现型式，大量地存在于结构之中。然而，现行国内外规范对于空间KK型搭接节点和空间KT型节点尚无具体设计规定。对于重大工程中较为复杂的该类型节点，目前只能通过试验手段来确定其受力性能。研究工作的滞后给工程设计的安全性、经济性已造成不利影响。对K型系列圆管节点静力性能进行全面深入的研究，在此基础上建立可靠、实用、系统的K型系列圆管节点承载力设计公式，用以指导工程设计和实践，已成为目前亟待解决的课题。 在圆管相贯节点研究中，平面K型圆钢管节点极限承载力的研究成果最为丰富。但并非所有问题都已得到圆满解决，目前规范或研究中尚存在如下不足或未考虑的影响因素：①在公式形式上，中国钢结构设计规范GB50017-2003公式主要建立在间隙节点基础上，对搭接节点按间隙为零考虑，整体上偏于保守，同济大学近年的研究对此做了修正，得到了平面K型搭接节点，但由此得到的平面K型节点承载力计算公式有两个，未统一公式形式，而Eurocode3、AIJ均用一个统一的公式来计算平面K型间隙和搭接节点；②在承载力研究上，影响搭接节点承载力的诸多因素(如搭接顺序、内隐蔽部分焊接与否等)在现有各规范公式中尚未得到反映。本论文的研究综合考虑了上述平面K型圆管节点承载力的诸多影响因素，建立了有限元分析模型并经过试验验证，适应性良好；在此基础上，对平面K型节点型式进行了非线性有限元计算，建立了极限承载力结果数据库；以此为依据通过多元非线性回归，给出了可以进行平面K型间隙和搭接节点极限承载力计算的统一公式形式，进而提出了承载力设计值建议公式；并基于国际管节点数据库中试验数据与现有规范公式进行了纵横向比较评价，证明本文回归的公式具有较高精度和可靠性；最后基于两腹杆不对称或弦杆带有附加轴力的国际管节点数据库中的试验节点数据，考察了本文回归公式的适用性。结果表明，本论文提出的平面K型节点承载力计算公式形式上统一，由间隙型过渡到搭接型，连续性好、中间无突变；且影响承载力的诸多因素在公式中得到了综合反映；建议公式具有形式统一、公式全面、结果精确和安全可靠的特点。 对于空间KK型节点，为研究方便和需要，本文首先根据单K平面内外间隙或搭接与否将空间KK型节点细分为四类。对各类空间KK型节点，均以试验数据为基础，从节点破坏模式、变形过程和极限承载力等方面对节点的非线性有限元分析模型进行了校准；在此基础上，对每类节点的破坏模式、破坏机理、无量纲参数对承载力的影响等进行了有限元分析。结果表明：①各类空间KK型节点在最终破坏时，表现为不同的破坏模式：空间KK—Gap型节点主要发生CLD1(弦杆管壁塑性破坏且两受压腹杆之间的弦杆管壁无局部变形)或CLD2(弦杆管壁塑性破坏且两受压腹杆之间的弦杆管壁外凸变形显著)破坏；空间KK—OPOv型节点主要表现为CLD1破坏；空间KK—IPOv型节点主要为CLD2+BLB的联合破坏；而空间KK—Ov型节点则以CLD3(弦杆管壁塑性破坏且两受压腹杆之间的弦杆管壁内凹变形显著)+BLB破坏为主。②空间几何参数ξt对各类空间KK型节点破坏模式的影响不同：对单K平面内为搭接的空间KK—IPOv型节点、空间KK—Ov型节点破坏模式基本无影响；而对单K平面内为间隙的空间KK—Gap型节点、空间KK—OPOv型节点的破坏模式影响较大，在ξt≤0.18时将会发生CLD1破坏，在ξt≥0.22时将会发生CLD2破坏，而在0.18＜ξt＜0.22时两种破坏模式均有可能发生。③空间几何参数ξt对各类空间KK型节点极限承载力的影响不同：对空间KK—IPOv型节点基本无影响；而对空间KK—Gap型节点、空间KK—OPOv型节点和空间KK—Ov型节点的极限承载力有明显影响。 在上述参数分析的基础上，本文对空间KK型节点承载力公式及其形式进行了研究。首先在试验实证的基础上对国内外规范公式进行了考查，揭示了规范公式和目前研究中的不足或未考虑的影响因素：①现行国内外规范均是在平面K型节点承载力的基础上乘以一个不变的折减系数0.9来得到空间KK型节点承载力，尽管简单但却未能充分反映空间参数变化的影响；②目前国内外已有的试验研究和相关文献及规范大多仅仅局限于空间KK型平面内外均为间隙节点的研究，而对于实际工程中KK型搭接节点的性能、破坏模式、空间作用的相互影响程度等尚无深入研究，既有公式亦未对空间KK型搭接节点做出规定。基于此，本文提出了空间KK型节点的承载力公式形式，并对公式中的空间调整系数μKK进行了回归和校验，证明空间调整系数函数关系式正确反映了空间参数变化的影响；在此基础上，进一步提出了承载力设计值建议公式，经与试验数据和有限元数据的统计分析以及与现有规范公式的横向比较评价，表明本文建议公式具有较高精度和可靠稳定性，可以较为安全可靠地用于空间KK型圆管节点的承载力设计。 国内近年来的工程实践表明，在大跨度钢管结构中，除KK型节点外，KT型节点也日渐成为一种常见的空间节点基本形式。但目前对空间KT型节点的静力性能研究尚未充分展开，国内外设计规范(指南、手册)均未提供此类空间节点形式的承载力强度设计公式。在国际管节点数据库中，亦未有空间KT型节点的试验数据。国内仅做了少数几个试验，未进行深入理论研究和有限元分析，更无承载力计算公式。基于此，本文归纳并整理了上海体育场、上海旗忠网球中心以及苏州国际博览中心的相关空间KT型节点试验，细分为三种类型；并以试验结果为依据，建立了满足精度要求并通过试验校准的适应性良好的各类空间KT型圆管相贯节点数值分析模型；在此基础上进行几何无量纲参数和荷载参数的非线性有限元分析，考查各类空间KT型圆管节点的破坏模式、荷载—位移曲线以及无量纲参数对节点极限承载力的影响，并与平面K型搭接节点进行比较研究。结果表明：空间KT型节点与相应平面K型搭接节点具有相同的破坏模式，但由于空间节点单T平面内腹杆的存在，使得空间节点与平面节点的塑性扩展区域有所不同；用平面K型节点承载力公式来预测空间KT型节点承载力是不合适的，或者偏于保守，或者偏于不安全。参数分析表明，ξ对空间KT—Gap型及KT—Ov型节点极限承载力是有影响的，但对空间KT—IPOv型节点几乎没有任何影响；腹杆轴力比nTK对节点极限承载力的影响是独立的，不受节点几何参数变化的影响；｜nTK｜≤0.2时，进行节点承载力分析可忽略单T平面内腹杆所受轴力影响；无论单T平面内腹杆受压还是受拉，均会导致节点极限承载力的降低，在单T平面内腹杆不受力(即nTK=0)时，空间KT型节点极限承载力达到最大值。 上述参数分析为进一步提出空间KT型节点极限承载力计算公式奠定了基础。本文分别定义了空间调整系数μKT和腹杆轴力比影响系数Qn来考虑空间参数和各腹杆轴力相对变化对节点极限承载力的影响，并进行了回归和校验，证明两个系数函数关系式均正确反映了空间参数和荷载参数变化的影响；在平面K型节点承载力的基础上乘以空间调整系数μKT以及腹杆轴力比影响系数Qn，从而得到了一个形式较为简单的空间KT型节点极限承载力计算公式；在此基础上，进一步提出了承载力设计值建议公式，经与试验数据和有限元数据的统计分析，表明本文建议公式具有较高精度和可靠稳定性，可以较为安全可靠地用于空间KT型圆管节点的承载力设计。 综上所述，本文在评述国内外K型系列圆管节点相关领域研究现状的基础上，以平面K型、空间KK型、空间KT型节点为研究对象，从有限元计算和理论分析方面对K型系列圆管节点静力性能进行了深入系统的研究。对每类节点，依次进行试验校准、有限元模拟、参数分析、承载力公式回归、回归校验，在严密的有限元计算和理论分析的基础上，建立了形式统一、简洁实用、精度较高、安全可靠的平面K型节点承载力公式；首次系统的研究了空间KK型节点的空间调整系数的主要影响因素，并通过回归公式反映了空间效应参数的变化对极限承载力的影响程度；首次揭示了空间调整系数和腹杆轴力比影响系数对空间KT型节点极限承载力的影响规律；最终在平面K型节点承载力基础上建立起了可靠、系统、实用的K型系列圆管节点承载力计算公式。