唐山钢结构盆式支座节点尺寸效应和摩擦特性的大跨度钢结构有限元分析方法

　　大跨度钢结构自出现以来，以其自身所具有的众多优点，得到了工程界的高度认可。近几十年来，随着国民经济的不断发展，文化、体育等各项事业不断进步，社会对空间结构尤其是大跨度钢结构的需求也不断增长。随着结构跨度的增大、结构形式的多样化以及结构造型的复杂化，结构构件节点的形式以及支座节点的形式也日趋多样化，大跨度的空间结构对杆件节点及支座节点提出了越来越高的要求。在保证节点可靠传力的同时，设计者也对节点的精确化模拟计算有着更为严格的要求。在以往的目前钢结构分析和设计，为了简化计算，一般将构件间的连接，特别是大跨度结构支座处的连接假定为全刚性、铰接或完全滑动。而在实际的使用情况下，大跨度钢结构支座节点的连接性能并非处于全刚性、理想铰或完全滑动等理想状态，部分节点还存在几何变形上的相关性问题。本文将对支座的力学特性对整体结构的影响加以研究，考虑支座的尺寸效应及摩擦特性，对结果进行分析和统计。首先，通过有限元软件，对现阶段大跨度结构设计过程中对于支座旋转中心取为杆件的汇交点的做法提出了改进方法，在整体结构中模拟支座旋转中心偏移，并对各模型的受力性能进行分析及总结，得出整体结构及其构件所受影响的规律。其次，采用Abaqus软件对支座进行模拟分析，考察支座的力学性能，验算其安全性，并得出支座的摩擦特性。将摩擦的影响在整体结构模型中加以体现，考察不同旋转半径情况下整体结构的受力特性，以及对各构件内力的影响。最后，综合两种因素的影响，对整体结构的力学性能进行详尽的分析，对不同的结构模型特性加以总结和统计，考察不同因素对整体结构力学性能的综合影响规律。通过本文的研究工作，对常用支座节点的工作机理和分析方法进行深化，并将分析结果与以往在工程设计中使用较多的全刚性、理想铰或完全滑动连接情况下的各种性能作比较。使计算模型与结构实际工作受力情况更为吻合，进而为此类大跨度钢结构的设计提供借鉴和帮助。