隨著社會的進步，各種材料的不銹鋼方管在大型工程實踐表明，端面連接節(jié)點具有良好的抗彎剛度和承載能力，適用于曲面曲率變化較大、跨度較大的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。但已有端面連接節(jié)點均需在桿端翼緣上開孔，以便伸入工具擰緊螺栓，這會造成桿件截面的削弱，且不利于防腐。為此，本文中提出一種無需桿件開孔的桿件內(nèi)預埋螺栓的新型裝配式節(jié)點連接方案，通過16個試件的四點彎曲試驗，研究該類節(jié)點的受彎性能及失效模式，分析不同幾何參數(shù)對其受彎性能的影響，建立考慮該類節(jié)點接觸效應(yīng)的非線性有限元分析模型。
文中所提出的不銹鋼方管裝配式節(jié)點構(gòu)成簡單，以圖所示的單根桿件連接為例進行說明。圖所示為節(jié)點的各構(gòu)成部件，包括節(jié)點體與節(jié)點端板、桿件與桿件端板以及高強螺栓。圖中節(jié)點體的形狀僅為示意，可根據(jù)實際情況設(shè)計成不同形狀，節(jié)點端板亦可與節(jié)點體合為一體。在節(jié)點端板上設(shè)有與高強螺栓配套的螺紋孔，便于螺栓擰入。桿件為矩形鋼管，桿件端板上預留直徑稍大于螺栓直徑的光壁圓孔，無需加工螺紋，僅供螺栓穿過。每根桿件的高強螺栓數(shù)量通常為2個，每個高強螺栓一般配有2個螺母。加工制作過程如下：將節(jié)點體與設(shè)有螺紋孔的節(jié)點端板進行焊接，將高強螺栓穿過桿件端板上的圓孔，擰入兩個螺母，不必擰緊，防止螺栓滑落即可，將桿件端板與桿件進行焊接，并將螺桿留在桿件外側(cè)，焊接完成后高強螺栓被預埋在桿件內(nèi)。
不銹鋼方在施工現(xiàn)場裝配時，先利用扳手將同一螺桿上的兩個螺母同時相向擰至頂緊，此時兩個螺母實現(xiàn)半自鎖;通過在靠近桿件端板側(cè)的螺母上施加正向扭矩，可使螺栓擰入節(jié)點端板;反之，在靠近節(jié)點端板側(cè)的螺母上施加反向扭矩，可使螺栓擰出節(jié)點端板。裝配過程中，應(yīng)使同一桿件的兩個螺栓盡量同步操作，直至達到擰入深度要求，或螺母與節(jié)點端板頂緊為止。最后，解除兩個螺母的半自鎖狀態(tài)，并逐個將其向桿件端板一側(cè)擰緊，完成裝配。以圖所示的單層網(wǎng)殼中常見的6桿匯交節(jié)點為例，給出該類裝配式節(jié)點裝配完成后的示意。通過設(shè)計調(diào)整節(jié)點體的幾何形狀，在保持節(jié)點端板構(gòu)造不變的情況下，將節(jié)點端板根據(jù)實際需要的角度和位置與節(jié)點體連接，即可構(gòu)成各種曲面形狀，包括自由曲面的單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。圖中所示的每根桿件均通過2個高強螺栓與節(jié)點體相連，適用于一般單層網(wǎng)殼中常見的壓彎桿件或拉力不大的拉彎桿件的連接。為提高連接節(jié)點的抗彎能力，在滿足構(gòu)造要求的前提下，應(yīng)盡量增大2個螺栓之間的間距。對于截面較小且僅承受軸向壓力的桿件，可僅在截面中心設(shè)置1個高強螺栓。而|對于拉力較大的拉彎桿件，可在2個螺栓的基礎(chǔ)上進一步在截面中心增設(shè)1個高強螺栓。此外，圖中所示每個高強螺栓上均配有2個螺母，而實際上也可配3個螺母。裝配操作時，首先將3個螺母相互頂緊形成半自鎖，然后通過對中間螺母施加正向扭矩或反向扭矩，即可實現(xiàn)螺栓擰入或擰出節(jié)點端板。該類裝配式節(jié)點具有以下優(yōu)勢:將高強螺栓預埋于桿件，無需在桿件上開孔，不會造成桿件截面的削弱;構(gòu)造簡單，通過高強螺栓的拉壓傳遞軸力和彎矩，傳力路徑清晰，控制參數(shù)少，便于結(jié)構(gòu)設(shè)計;現(xiàn)場裝配簡單、方便，拼裝效率高，不銹鋼方管組成部件均為常見構(gòu)件，加工制作成本低，預制程度高，有利于推廣應(yīng)用。
