鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件邊界條件的處理方法:邊界條件中有固定、彈性約束、斜邊界和強迫位移等。在網(wǎng)架(殼)結(jié)構(gòu)有限元計算中,邊界條件將對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形產(chǎn)生較大影響。網(wǎng)架支承處的邊界條件既和支座節(jié)點構(gòu)造有關(guān),也和支承結(jié)構(gòu)的剛度有關(guān),支座可以是無側(cè)移、單向可側(cè)移和雙向可側(cè)移的鉸接支座,支承結(jié)構(gòu)(柱、梁等)可以是剛性或彈性的。當(dāng)支承結(jié)構(gòu)剛度很大可忽略其變形時,邊界條件完全取決于支座構(gòu)造。反過來,采用不同的支座型式,合理的改變某些邊界條件,可以調(diào)整結(jié)構(gòu)的剛度減少桿件內(nèi)力和支座反力的峰值,使內(nèi)力分布更為均勻合理,達到節(jié)的鋼材的目的。
在網(wǎng)架(網(wǎng)殼)結(jié)構(gòu)設(shè)計中,下部支承結(jié)構(gòu)、支座型式及邊界條件的選定,對網(wǎng)架(網(wǎng)殼)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、桿件內(nèi)力、支座反力、節(jié)點位移、用鋼量等至關(guān)重要。在實際設(shè)計中通過把網(wǎng)架和下部結(jié)構(gòu)連成一體整體分析計算,選擇合理的下部支承結(jié)構(gòu)及支座型式,以期使網(wǎng)架(網(wǎng)殼)結(jié)構(gòu)設(shè)計更、經(jīng)濟、合理。在各類空間結(jié)構(gòu)中,剛性體系中的網(wǎng)架 ( 網(wǎng) 殼)結(jié)構(gòu)作為一種高次超靜定空間桿系結(jié)構(gòu),由于其受力性能好(理論上桿件只受軸力作用)、剛度大、整體性及抗震性能好、承載力強、受支座不均勻沉降影響小、適應(yīng)性強,而計算理論的日益完善以及計算機技術(shù)飛速發(fā)展,使得對任何極其復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計成為可能,因此網(wǎng)架(網(wǎng)殼)結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑領(lǐng)域中。但網(wǎng)架(網(wǎng)殼)結(jié)構(gòu)如果其支承結(jié)構(gòu)、支座型式及邊界條件設(shè)計不合理會對網(wǎng)架(網(wǎng)殼)結(jié)構(gòu)的性和經(jīng)濟性造成重要影響。
支座的主要技術(shù)性能:1、可承受豎向載荷;2、具有抗豎向拉力的性能,保證豎向*震時上下結(jié)構(gòu)不脫節(jié);3、具有抗水平力的性能,保證水平*震時結(jié)構(gòu)不脫落;4、可適應(yīng)徑向、環(huán)向的位移要求;5、可適應(yīng)任意方向的轉(zhuǎn)角要求;6、減震支座具有良好的減震性能;7、支座通過球面?zhèn)髁Γ怀霈F(xiàn)力的縮頸現(xiàn)象,作用在上、下結(jié)構(gòu)的反力比較均勻;8、支座不用橡膠承壓,不存在橡膠老化對支座的影響,使用壽命長。
平面為圓形或多邊形的網(wǎng)架會存在斜邊界(圖3.1a)。矩形平面網(wǎng)架利用對稱性時,對稱面也存在斜邊界斜邊界有兩種處理方法,一種是根據(jù)邊界點的位移約束情況設(shè)置具有一定截面積的附加桿,如節(jié)點沿邊界法線方向位移為零,則該方向設(shè)一剛度很大的附加桿,截面積A=106~108(圖3.1.b);如該節(jié)點沿邊界法線方向為彈性約束,則調(diào)節(jié)附加桿的截面積,使之滿足彈性約束條件。這種處理方法有時會使剛度矩陣病態(tài)。另一種方法是對斜邊界上的節(jié)點位移做坐標(biāo)變換,將在整體坐標(biāo)下的節(jié)點位移向量變換到任意的斜方向,然后按一般邊界條件處理。對于復(fù)雜的下部支承系統(tǒng),網(wǎng)架(網(wǎng)殼)支座相對于下部結(jié)構(gòu)的位移通過彈性約束方法不易模擬,支座節(jié)點的邊界條件很難確定,此時可以借助相關(guān)的空間結(jié)構(gòu)有限元分析與設(shè)計軟件,直接將支承結(jié)構(gòu)上部網(wǎng)架(網(wǎng)殼)一起進行整體建模、計算分析。這樣不必另外計算支承結(jié)構(gòu)的等效彈簧剛度,也避免了簡化為彈簧時的誤差,計算效果好。
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