某网架结构力学性能分析.doc
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4、构构件分别选用GB700中Q235钢管、GB3077中高强螺栓、GB699中的45号钢做的螺栓球、Q235钢的封板锥头和套筒,焊条分别使用E43xx和E50xx。其几何形状大致呈半圆状,在0和180处各凸出1.375m,两方向几何尺寸分别为28.5m和52.5m,其属于一类公共建筑,建筑主体结构设计使用年限为50年,抗震设防烈度8度,耐火等级为一级。网架结构杆件材料均选用低碳钢Q235,弹性模量E=2.11011Pa;泊松比=0.3;密度=7850kg/m3,其抗拉强度设计标准值为235Mpa,抗拉压强度设计值为195Mpa。杆件材料(高强螺栓)规格分别采用45x3.50(M20),60x3.
5、50(M22),75x3.75(M24),89x4.00(M27),114x4.00(M33),140x4.00(M33),159x6.00(M39)。网架结构边界支承结构形式:周边柱点支撑,采用刚性支承,;不动球支座;支座节点类型:平板压力支座;本文所采用的现行国家设计规范与技术规程如下:(1)网架结构设计与施工规范 (JGJ7-91)(2)钢结构设计规范 (GB50017-2003)(3)钢结构工程施工质量验收规范 (GB50205-2001)(4)网壳结构技术规程 (JGJ61-2003)(5)钢网架螺栓球节点用高强度螺栓 (GB/T16939)(6)建筑结构荷载规范 (GB50009-
6、2012)(7)冷弯薄壁型钢结构技术规范 (GB50018-2002)8. 计算工况该空间网架结构的外荷载分为恒荷载(自重)、活荷载、风荷载、雪荷载。恒荷载通过给几何模型附加重力加速度来计算,经计算自重为466.55kN,网架面积为1147.22,故单位面积的自重为466.550/1147.22=0.407kN/,这里未采用设计技术参数中:上弦层0.30kN/,下弦层0.15kN/,共计为0.45 kN/m2,与前者计算所得值相差不大,且前者为精确计算,故这里采用前者。活荷载、风荷载、雪荷载均依据建筑结构荷载规范(GB 50009-2012)按该结构所述地区进行取值:屋面活荷载按不上人屋面取0
7、.5kN/,不与雪荷载同时组合;风荷载取值为0.35kN/,组合值系数0.6;雪荷载取值为0.25kN/,组合值系数0.7;对上述各种荷载进行组合,采用承载能力极限状态下的基本组合: 由可变荷载效应控制的组合1.2恒载+1.4活载1.20.407+1.40.5+1.40.60.35=1.482 kN/1.20.407+1.40.50.7+1.40.35=1.468 kN/由永久荷载效应控制的组合1.35恒载+1.40.7活载1.350.407+1.40.70.5+1.40.60.35=1.332 kN/故荷载采用以上较大值1.482 kN/进行计算。荷载在模型的加载中是放置与上弦杆件的节点上,
8、原以网格面积所辖区域内节点数目进行平均分配,但该结构体型复杂,网格面积各不相同,且差异不大,按上述计算较为复杂,且根据以往计算经验其对于计算精度提高并不大,故对荷载加载进行简化,采用总面积上的荷载除以节点总数平均分配到节点上,这种方法较为粗略,但满足工程要求。这里应当注意理论上边缘上的节点荷载是小于中间部分的节点荷载,该处同理予以忽略。故上弦节点加载荷载计算为:荷载组合值1.482 kN/,屋面总面积1147.22,上弦节点共计283个,则上弦节点加载荷载均值为:1.4821147.22/283=6.0077 kN。上弦节点加载荷载为1.500 kN。注:该处荷载必须作用在节点上,杆件不承受横
9、向荷载。9. 有限元模型3.1 基本假定网架结构杆件多、节点多,是一种高次超静定的空间杆系结构,要完全精确地分析它的内力和变形是非常困难的,需要采用一些计算假定,忽略某些次要因素的影响,从而使计算工作得到简化,计算假定越接近实际结构,计算结果的精度越高。对网架结构进行动力特性分析通常作如下假定:(1)网架的节点为空间铰接节点,每一节点有三个自由度;(2)质量集中在各节点上;(3)基础为一刚性体,各点的运动完全一致而没有相位差。3.2 单元选取由于结构为空间杆件受力体系,节点假设为空间铰接点,外荷载假设作用在节点上,单元仅受拉压力,所以可以选取link180作为结构分析的单元。3.3 建模与分网
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