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香港鋼結構盆式支座節(jié)點尺寸效應和摩擦特性的大跨度鋼結構有限元分析方法

　　大跨度鋼結構自出現(xiàn)以來，以其自身所具有的眾多優(yōu)點，得到了工程界的高度認可。近幾十年來，隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，文化、體育等各項事業(yè)不斷進步，社會對空間結構尤其是大跨度鋼結構的需求也不斷增長。隨著結構跨度的增大、結構形式的多樣化以及結構造型的復雜化，結構構件節(jié)點的形式以及支座節(jié)點的形式也日趨多樣化，大跨度的空間結構對桿件節(jié)點及支座節(jié)點提出了越來越高的要求。在保證節(jié)點可靠傳力的同時，設計者也對節(jié)點的精確化模擬計算有著更為嚴格的要求。在以往的目前鋼結構分析和設計，為了簡化計算，一般將構件間的連接，特別是大跨度結構支座處的連接假定為全剛性、鉸接或完全滑動。而在實際的使用情況下，大跨度鋼結構支座節(jié)點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)點還存在幾何變形上的相關性問題。本文將對支座的力學特性對整體結構的影響加以研究，考慮支座的尺寸效應及摩擦特性，對結果進行分析和統(tǒng)計。首先，通過有限元軟件，對現(xiàn)階段大跨度結構設計過程中對于支座旋轉(zhuǎn)中心取為桿件的匯交點的做法提出了改進方法，在整體結構中模擬支座旋轉(zhuǎn)中心偏移，并對各模型的受力性能進行分析及總結，得出整體結構及其構件所受影響的規(guī)律。其次，采用Abaqus軟件對支座進行模擬分析，考察支座的力學性能，驗算其安全性，并得出支座的摩擦特性。將摩擦的影響在整體結構模型中加以體現(xiàn)，考察不同旋轉(zhuǎn)半徑情況下整體結構的受力特性，以及對各構件內(nèi)力的影響。最后，綜合兩種因素的影響，對整體結構的力學性能進行詳盡的分析，對不同的結構模型特性加以總結和統(tǒng)計，考察不同因素對整體結構力學性能的綜合影響規(guī)律。通過本文的研究工作，對常用支座節(jié)點的工作機理和分析方法進行深化，并將分析結果與以往在工程設計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。使計算模型與結構實際工作受力情況更為吻合，進而為此類大跨度鋼結構的設計提供借鑒和幫助。