钢结构桁架连廊网架球(型)铰支座在复合力作用下的有限元静力学分析
社会发展、科技进步,钢结构建筑物星罗棋布拔地而起。网架球型钢支座不同于桥梁支座,网架球型钢支座受力比较复杂,不但承受竖向荷载,还要求能够实现大的转角、承受向上的拉力。运用有限元分析利用数学近似的方法对真实物理系统(几何和载荷工况)进行模拟,从而验证支座设计是否合理,是非常有必要性的。
网架球型钢支座是连接钢结构上部结构与基础结构的重要构件,它能将网架的反力和变形可靠的传递给下部基础结构,从而释放约束力,保证结构安全。网架球型钢支座必须具有足够的承载能力(垂直力和水平力)和适应结构变形能力(位移和转角)。网架球型钢支座是网架机构中抗震的薄弱部位,当上部结构传来的惯性力大于支座的强度时,危害极为普遍。网架球型钢支座经过理论设计计算后,对支座建立模型,进行有隈元分析非常重要。以下为网架球型钢支座在复合力状态下的有限元分析。
一、
支座工况的承载力设计值。
支座主体材料一般采用
Q235
Q345或ZG270-480H铸钢G20Mn5等材料,竖向分别承受拉力和压力作用,水平方向分别承受剪力作用,有限元分析时分别考虑剪压和剪拉两种复合力工况,整体建模分析计算。
二、剪压作用
采用分析软件对支座在竖向压力和水平剪力作用下建立实体模型,选择材料参数:质量密度,弹性模量,热膨胀系数,泊松比,剪切弹性模量,划分网格,约束支座顶部,给内侧面加力,得到部件的应力、位移结果。
分析结果证明:在剪压共同作用下,支座的下坐板和上座板大应力,均低于材料强度设计值
二、
剪拉作用
采用分析软件对支座竖向拉力和水平剪力作用下建立实体模型,选择材料参数:质量密度 ,弹性模量,热膨胀系数,泊松比,剪切弹性模量,划分网格,约束支座底部,给内侧面加力,得到各部件的应力、位移结果。
分析结果证明:在拉力和剪力共同作用下,支座的下坐板和上座板
大应力分别均低于铸钢材料的承载力设计值。
四、通过对支座的有限元分析,可以看出,在复合力作
用下支座所承受内部的应力值,均低于铸钢材料的承载
力设计值,满足受力要求,也可以满足正常的使用要求。有
限元分析能更清楚的将支座在复合受力状态下,各主要受力
构件的应力分析,找出薄弱处,对设计进行进一步优化。