樹狀結構是空間仿生鋼結構一種,這種仿照自然界中樹的造型構建的新穎結構形式,因其建筑造型獨特美觀,樹杈形分枝向空間伸展,能跨越較大的跨度,受力性能好,在工程界得到廣泛應用。但由于樹狀鋼結構的節點部位匯交多根桿件,若采用常規節點,會出現相貫線切割和大量焊縫密集交疊的情況,影響節點受力。工程中通過采用鑄鋼節點,因其整體澆筑成形,可有效實現節點部位的連接和傳力,而且由于鑄鋼節點具有外觀設計靈活,造型美觀等優點,越來越多地受到工程人員的青睞。然而,綜合目前國內外研究現狀可知,對樹狀鋼結構鑄鋼節點的受力特點,計算理論的研究較少,現行技術標準均無相關條文可供參考,尤其是在彎矩作用下節點的受力特點和承載性能的研究則更少。實際工程中,節點不可避免會受到彎矩作用,有時彎矩對節點承載力起控制作用,因此有必要對其進行系統深入的研究。
通過對樹狀鋼結構二分叉鑄鋼節點有限元分析可知,當節點幾何尺寸相同時,節點抗彎限承載力相差不大,因此,在實際工程中,可不考慮彎矩方向的變化對節點抗彎極限承載力的影響。
樹狀鋼結構二分叉鑄鋼節點抗彎極限承載力的主要幾何影響因素有:分管壁厚與主管壁厚之比、分管與主管外直徑比、主管徑厚比,而主管與分管之間夾角、主管與分管之間的倒角半徑、分管之間外壁倒角半徑、分管之間內壁倒角半徑對節點抗彎極限承載力影響不大,實際工程中在滿足鑄造工藝、方便施焊和建筑美觀的情況下,選取適當的參數。
實際工程中,當需要增大節點抗彎極限承載力時,可考慮減小主管徑厚比,增大分管外直徑與主管外直徑比和分管壁厚與主管壁厚之比。