网架钢结构的受力特性
2017-04-26 719

网架钢结构的受力特性

网架钢结构设计是否安全、经济,最关键因素首先在于所选的支承结构、支座型式及边界条件是否合理,为此在具体设计中我们尽可能避免将上部网架(网壳)结构与下部支承系统单独分析、设计,尤其当网架支座相对于下部结构的位移很难通过弹性约束方法模拟时,更应当将支承结构与上部网架(网壳)一起进行整体建模、计算分析,以使所计算出来的结果更符合实际。

现在,我国计算分析网架结构和网壳结构,绝大多数均采用空间桁架位移法及空间梁系有限元法。《网架结构设计与施工规程》和《网架钢结构设计与施工——规程应用指南》都强调了计算模型必须与结构实际符合,明确指出“结构在整体坐标系中的总刚度矩阵K是奇异的,尚需引入边界条件以消除刚体位移。根据边界条件来修正总刚度矩阵以使总刚度矩阵成为正定阵”。“而边界条件处理是基于计算的目的,处理的结果可以得到边界约束的效果”。即支座节点的设置和构造必须与结构计算分析所取的边界条件相符并保证在任意竖向和水平荷载作用下结构的几何不变性。

有些设计者往往忽视了这一关键问题。有的对网架结构的受力特性或计算方法不甚了解,或为了简化电算工作,或凭“经验”在计算周边支承的网架时,只采用一向约束(垂直方向),此时在特定的荷载(竖向荷载)作用下,这种边界条件的处理方法在理论上是不对的,也是与结构实际不相符的,众所周知,如果荷载∑Pi与支承反力作用线平行,虽然结构可以承受此荷载,但该体系是处于不稳定的外部静力平衡状态,它不能支承一个作用线不平行于这些支承应力作用线的荷载(如水平荷载等)。由于只按一向(竖向)约束计算的网架已引起了多起事故,其计算的内力与结构的实际内力在一批杆件中差别较大。除数值的变化外,还会引起符号的改变(拉杆变压杆)。其后果是部分杆件弯曲甚至可能危及整体结构的安全。