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钢结构构件边界条件的处理方法
边界条件中有固定、弹性约束、斜边界和强迫位移等。在网架(壳)结构有限元计算中,边界条件将对网架结构内力及变形产生较大影响。网架支承处的边界条件既和支座节点构造有关,也和支承结构的刚度有关,支座可以是无侧移、单向可侧移和双向可侧移的铰接支座,支承结构(柱、梁等)可以是刚性或弹性的。当支承结构刚度很大可忽略其变形时,边界条件完全取决于支座构造。反过来,采用不同的支座型式,合理的改变某些边界条件,可以调整结构的刚度减少杆件内力和支座反力的峰值,使内力分布更为均匀合理,达到节的钢材的目的。
采用刚性连接的连廊不仅要承受自身的恒载、活载,更主要的是协调不同的塔楼在水平、竖向荷载作用下的不均匀变形。这时,连廊与塔楼连接处的节点受力复杂,会产生较大的弯矩、剪力和轴力,并且上、下弦杆的轴力和弯矩还会构成很大的整体弯矩、剪力。这就要求连廊本身具有较高的强度和刚度,这样才更适合采用刚性连接。刚性连接的支座处理一定要保证连廊能够协调塔楼间的变形,因此,要特别注意加强连廊与主体结构的连接。必要时连廊可延伸至主体结构内筒并与内筒可靠连接;如无法伸至内筒,也可在主体结构内沿连廊方向设置型钢混凝土梁与主体结构可靠锚固。连廊的楼板应与主体结构的楼板可靠连接并加强配筋构造。当与连廊相连的主体结构为钢筋混凝土结构时,竖向构件内宜设置型钢,型钢宜可靠锚入下部主体结构。
1、支承柱支承
柱子水平位移方向的等效弹簧刚度为:Kc=3EcIc/H3c式中Hc:柱高;Ic:柱截面惯性矩。
2、两端简支梁支承
由长度为L,网架支座位于距梁端为a的简支梁的等效弹簧刚度为:Kb=3EbIbL/a2(L-a)2式中a :作用点距梁端距离;L:梁长;Ib:梁截面惯性矩。
3、橡胶垫支座
由高度为Hp的橡胶垫支承的支座等效弹簧刚度为:Kp=GpAp/Hp式中Ap:橡胶垫面积;Hp:橡胶垫高。
在实际工程中往往是在梁顶或柱顶增加橡胶垫弹性支座,特别是在大跨度网架中,通过橡胶垫支座以满足温度应力的变形要求,这就要求考虑梁或柱弹性刚度与橡胶垫弹性刚度的叠加,当K1与K2叠加时,由位移叠加得其叠加刚度K为:1/K=1/K1+1/K2;有K=1/(1/K1+1/K2)。