树状结构是空间仿生钢结构一种,这种仿照自然界中树的造型构建的新颖结构形式,因其建筑造型独特美观,树杈形分枝向空间伸展,能跨越较大的跨度,受力性能好,在工程界得到广泛应用。但由于树状钢结构的节点部位汇交多根杆件,若采用常规节点,会出现相贯线切割和大量焊缝密集交叠的情况,影响节点受力。工程中通过采用铸钢节点,因其整体浇筑成形,可有效实现节点部位的连接和传力,而且由于铸钢节点具有外观设计灵活,造型美观等优点,越来越多地受到工程人员的青睐。然而,综合目前国内外研究现状可知,对树状钢结构铸钢节点的受力特点,计算理论的研究较少,现行技术标准均无相关条文可供参考,尤其是在弯矩作用下节点的受力特点和承载性能的研究则更少。实际工程中,节点不可避免会受到弯矩作用,有时弯矩对节点承载力起控制作用,因此有必要对其进行系统深入的研究。
通过对树状钢结构二分叉铸钢节点有限元分析可知,当节点几何尺寸相同时,节点抗弯限承载力相差不大,因此,在实际工程中,可不考虑弯矩方向的变化对节点抗弯极限承载力的影响。
树状钢结构二分叉铸钢节点抗弯极限承载力的主要几何影响因素有:分管壁厚与主管壁厚之比、分管与主管外直径比、主管径厚比,而主管与分管之间夹角、主管与分管之间的倒角半径、分管之间外壁倒角半径、分管之间内壁倒角半径对节点抗弯极限承载力影响不大,实际工程中在满足铸造工艺、方便施焊和建筑美观的情况下,选取适当的参数。
实际工程中,当需要增大节点抗弯极限承载力时,可考虑减小主管径厚比,增大分管外直径与主管外直径比和分管壁厚与主管壁厚之比。