[发明专利]异型网架结构受力的建模及计算方法

说明书

本发明提供了一种异型网架结构受力的建模及计算方法，属于工程建筑受力的计算方法领域，能够在建模时综合考虑各项因素，包括网架支座的实际高度，及下部支承结构的协同作用，使结构受力的计算结果更加精确。该异型网架结构受力的建模计算方法的具体步骤包括：(1)建立CAD模型；(2)在有限元软件中导入CAD模型建立有限元计算模型；(3)通过有限元计算模型进行有限元计算，计算方法采用空间桁架位移法，首先计算位移，进行结构位移分析，在位移的基础上进行支座反力分析、构件的内力分析以及自振模态分析。本发明可用于异型网架结构受力的计算分析。

技术领域

本发明涉及工程建筑受力的计算方法领域，尤其涉及一种异型网架结构受力的建模及计算方法。

背景技术

异型网架结构的工程建筑空间造型复杂、结构异形，荷载较大，网架下部柱网布置不规则。对于两向正交正放网架的结构形式，根据《空间网格结构技术规程》的规定，网架在沿周边网格位置的上、下弦处均设置封闭的水平支撑。有时根据建筑造型要求，部分框架柱向外有较大倾斜，结合结构受力特点及施工的方便，屋盖网架的支承可采用下弦支承方式。

对于上述异型网架结构的受力计算分析，国内外学者对协同作用这方面做了大量研究：丁洁民等考虑了结构的整体计算，分析了上部屋盖结构与下部结构协同作用的影响；陈志华等分析了网架上部简化模型与整体模型的区别与联系；张浩浩等通过将屋盖加入整体结构，对微曲面网架结构进行了静力和动力分析；崔灿研究了支座节点尺寸效应对大跨度钢结构整体模型的影响。BABICH D.V.研究了不同支承条件对网壳振型的影响。

但是以上学者仅分析了上、下部结构的协同作用，没有考虑到支座高度的影响。网架跨度越大，支座受力也越大，支座的高度也越高，在网架受力分析时，网架的模型通常都忽略了支座高度的影响，而不考虑支座高度的异型网架结构的受力分析势必偏离结构本身，从而计算结果也是不精确不可靠的。因此，在异型网架结构的受力模拟和计算的过程中，现有的模拟和计算方法存在一定的缺陷和偏差，提供一种精确的计算方法至关重要而且能够为类似工程设计提供借鉴意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种异型网架结构受力的建模及计算方法，在建模时综合考虑各项因素，包括网架支座的实际高度，使受力的计算结果更加精确。

本发明的异型网架结构受力的建模及计算方法的具体步骤包括：

(1)建立CAD模型：建立支承网架下部的柱子；根据支座的实际高度建立刚性柱；建立网架下弦杆；建立网架上弦杆；连接网架的上弦与下弦，建立网架腹杆。

(2)在有限元软件中导入CAD模型建立有限元计算模型：

定义构件材料属性；定义框架截面属性；定义面截面属性；指定刚性柱属性；根据工程的具体约束情况施加支座约束。

(3)通过有限元计算模型进行有限元计算，计算方法采用空间桁架位移法，首先计算位移，进行结构位移分析，在位移的基础上进行支座反力分析、构件的内力分析以及自振模态分析。

优选的，步骤(1)中，网架支座的实际高度取底板底到焊接球中心的距离。

优选的，步骤(2)指定刚性柱属性时，通过修改框架单元的刚度，将杆件的横截面面积、抗剪面积、扭力常数等参数放大，实现框架单元刚度无穷大；设杆件原长度为l₀，在轴力F作用下发生变形△l的公式：

优选的，步骤(2)施加支座约束时，刚性柱的下端根据实际情况，与柱设为铰接，与网架下弦杆连接方式为刚接。

本发明的有益效果在于：该异型网架结构受力的建模及计算方法中，建模时综合考虑了网架以及网架的支座高度的影响，再通过相应的计算方法使得到的受力分析结果与实际状态更为接近，因此，本发明的计算结果精确，实用性更高。

附图说明