【Dino笔记】钢结构螺栓连接形式与3D打印

这是一个结合3D建模，3D打印与钢结构的一个小项目
以下是组装钢结构模型的视频： https://www.bilibili.com/video/BV1m34y1d7yw

 

最近通过3D打印机做了一个与钢结构相关的有趣项目，由于黄色与白色的打印材料快要过期了，所以我把这些3D打印的余料做成一个钢结构的缩尺模型，如下图所示。钢结构模型的钢构件是PLA塑料制成，留有螺栓孔，而螺栓采用小螺丝模拟M3X15。这样就可以做成一个小型钢结构框架（其实是一张椅子）数值孪生的模型了。建模软件采用3DSMAX。

 


这个是3D打印完所有构件的情况， 装备好螺丝就可以组装了。以下是组装结构的整个视频。

以下是组装钢结构模型的视频： https://www.bilibili.com/video/BV1m34y1d7yw

这个模型展示了5种常用的钢结构节点模型

（1）刚性连接节点，通过上下翼缘的螺栓连接可以传递轴力与弯矩，腹板的连接板可以传剪力，刚性连接节点使结构产生框架效应。
（2）铰接连接节点，通过上下翼缘的不连接，不传递轴力与弯矩，通过腹板连接板传剪力，铰接节点是钢结构最常用的节点之一，在计算模型中记得点铰呀。


（3）端板连接节点，通过梁的端柱与柱的端板进行连接，可以实现铰接或刚接的效应（看螺栓的分布与数量），如下图所示H型钢柱也需要在侧面加封闭板去连接。这种节点对施工精度的要求高。

（4）L形板节点，梁通过L形板把上下翼缘的应力传给柱子，这种节点适用于小构件，而且施工过程中L形板可以现场后制，相对灵活，但对于梁柱构件抗风与抗震情况下的，构件会出现T-stub式的破坏形式。

 

（5）法兰连接节点，一般对于柱子，轴拉构件特别是圆管柱与方钢管柱，采用法兰节点进行连接，可以传递剪力、弯矩与轴力，法兰板会加一些加劲肋增加板面外刚度。但是法兰节点外观就是凸出来，影响美观，还有一种通地内芯板（后加盖板）传递内力的方式，就不会影响外观，这个模型中没有这种节点。

通过这个3D打印作品，展示钢结构的节点设计，组装，通过打印去感觉螺栓连接的结构美妙之处。让我印象最深刻的是安装好法兰节点与刚接节点，结构真的梁柱节点真的是很刚，构件很难转动，但是铰接节点的情况，通过手去摇动梁构件，摇几下就很容易松动了。还有一些感觉就是拼好3个柱子的框架，结构还是不稳定的，但是4个柱子拼接完，整个结构就稳定了，也刚了很多。这些感觉不能通过照片与动画描述出来，只能通过触感与实际操作。

====本节完====
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[本日志由 dinochen1983 于 2021-11-25 05:22 PM 编辑]
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