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莆田鋼結構盆式支座節(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。