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莆田鋼結(jié)構(gòu)盆式支座節(jié)點(diǎn)尺寸效應(yīng)和摩擦特性的大跨度鋼結(jié)構(gòu)有限元分析方法

　　大跨度鋼結(jié)構(gòu)自出現(xiàn)以來，以其自身所具有的眾多優(yōu)點(diǎn)，得到了工程界的高度認(rèn)可。近幾十年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，文化、體育等各項(xiàng)事業(yè)不斷進(jìn)步，社會對空間結(jié)構(gòu)尤其是大跨度鋼結(jié)構(gòu)的需求也不斷增長。隨著結(jié)構(gòu)跨度的增大、結(jié)構(gòu)形式的多樣化以及結(jié)構(gòu)造型的復(fù)雜化，結(jié)構(gòu)構(gòu)件節(jié)點(diǎn)的形式以及支座節(jié)點(diǎn)的形式也日趨多樣化，大跨度的空間結(jié)構(gòu)對桿件節(jié)點(diǎn)及支座節(jié)點(diǎn)提出了越來越高的要求。在保證節(jié)點(diǎn)可靠傳力的同時，設(shè)計(jì)者也對節(jié)點(diǎn)的精確化模擬計(jì)算有著更為嚴(yán)格的要求。在以往的目前鋼結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)，為了簡化計(jì)算，一般將構(gòu)件間的連接，特別是大跨度結(jié)構(gòu)支座處的連接假定為全剛性、鉸接或完全滑動。而在實(shí)際的使用情況下，大跨度鋼結(jié)構(gòu)支座節(jié)點(diǎn)的連接性能并非處于全剛性、理想鉸或完全滑動等理想狀態(tài)，部分節(jié)點(diǎn)還存在幾何變形上的相關(guān)性問題。本文將對支座的力學(xué)特性對整體結(jié)構(gòu)的影響加以研究，考慮支座的尺寸效應(yīng)及摩擦特性，對結(jié)果進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)。首先，通過有限元軟件，對現(xiàn)階段大跨度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中對于支座旋轉(zhuǎn)中心取為桿件的匯交點(diǎn)的做法提出了改進(jìn)方法，在整體結(jié)構(gòu)中模擬支座旋轉(zhuǎn)中心偏移，并對各模型的受力性能進(jìn)行分析及總結(jié)，得出整體結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件所受影響的規(guī)律。其次，采用Abaqus軟件對支座進(jìn)行模擬分析，考察支座的力學(xué)性能，驗(yàn)算其安全性，并得出支座的摩擦特性。將摩擦的影響在整體結(jié)構(gòu)模型中加以體現(xiàn)，考察不同旋轉(zhuǎn)半徑情況下整體結(jié)構(gòu)的受力特性，以及對各構(gòu)件內(nèi)力的影響。最后，綜合兩種因素的影響，對整體結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能進(jìn)行詳盡的分析，對不同的結(jié)構(gòu)模型特性加以總結(jié)和統(tǒng)計(jì)，考察不同因素對整體結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的綜合影響規(guī)律。通過本文的研究工作，對常用支座節(jié)點(diǎn)的工作機(jī)理和分析方法進(jìn)行深化，并將分析結(jié)果與以往在工程設(shè)計(jì)中使用較多的全剛性、理想鉸或完全滑動連接情況下的各種性能作比較。使計(jì)算模型與結(jié)構(gòu)實(shí)際工作受力情況更為吻合，進(jìn)而為此類大跨度鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供借鑒和幫助。