[發明專利]異型網架結構受力的建模及計算方法

有效

• 申請號: 201610717323.1
• 申請日: 2016-08-24
• 公開（公告）號: CN106326558B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 郁有升;胡海濤;李志寶;李建峰;王兆利;井彥青
• 申請（專利權）人: 青島騰遠設計事務所有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 青島清泰聯信知識產權代理有限公司 37256
• 代理人: 趙燕

本發明提供了一種異型網架結構受力的建模及計算方法，屬于工程建筑受力的計算方法領域，能夠在建模時綜合考慮各項因素，包括網架支座的實際高度，及下部支承結構的協同作用，使結構受力的計算結果更加精確。該異型網架結構受力的建模計算方法的具體步驟包括：(1)建立CAD模型；(2)在有限元軟件中導入CAD模型建立有限元計算模型；(3)通過有限元計算模型進行有限元計算，計算方法采用空間桁架位移法，首先計算位移，進行結構位移分析，在位移的基礎上進行支座反力分析、構件的內力分析以及自振模態分析。本發明可用于異型網架結構受力的計算分析。

技術領域

本發明涉及工程建筑受力的計算方法領域，尤其涉及一種異型網架結構受力的建模及計算方法。

背景技術

異型網架結構的工程建筑空間造型復雜、結構異形，荷載較大，網架下部柱網布置不規則。對于兩向正交正放網架的結構形式，根據《空間網格結構技術規程》的規定，網架在沿周邊網格位置的上、下弦處均設置封閉的水平支撐。有時根據建筑造型要求，部分框架柱向外有較大傾斜，結合結構受力特點及施工的方便，屋蓋網架的支承可采用下弦支承方式。

對于上述異型網架結構的受力計算分析，國內外學者對協同作用這方面做了大量研究：丁潔民等考慮了結構的整體計算，分析了上部屋蓋結構與下部結構協同作用的影響；陳志華等分析了網架上部簡化模型與整體模型的區別與聯系；張浩浩等通過將屋蓋加入整體結構，對微曲面網架結構進行了靜力和動力分析；崔燦研究了支座節點尺寸效應對大跨度鋼結構整體模型的影響。BABICH D.V.研究了不同支承條件對網殼振型的影響。

但是以上學者僅分析了上、下部結構的協同作用，沒有考慮到支座高度的影響。網架跨度越大，支座受力也越大，支座的高度也越高，在網架受力分析時，網架的模型通常都忽略了支座高度的影響，而不考慮支座高度的異型網架結構的受力分析勢必偏離結構本身，從而計算結果也是不精確不可靠的。因此，在異型網架結構的受力模擬和計算的過程中，現有的模擬和計算方法存在一定的缺陷和偏差，提供一種精確的計算方法至關重要而且能夠為類似工程設計提供借鑒意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種異型網架結構受力的建模及計算方法，在建模時綜合考慮各項因素，包括網架支座的實際高度，使受力的計算結果更加精確。

本發明的異型網架結構受力的建模及計算方法的具體步驟包括：

(1)建立CAD模型：建立支承網架下部的柱子；根據支座的實際高度建立剛性柱；建立網架下弦桿；建立網架上弦桿；連接網架的上弦與下弦，建立網架腹桿。

(2)在有限元軟件中導入CAD模型建立有限元計算模型：

定義構件材料屬性；定義框架截面屬性；定義面截面屬性；指定剛性柱屬性；根據工程的具體約束情況施加支座約束。

(3)通過有限元計算模型進行有限元計算，計算方法采用空間桁架位移法，首先計算位移，進行結構位移分析，在位移的基礎上進行支座反力分析、構件的內力分析以及自振模態分析。

優選的，步驟(1)中，網架支座的實際高度取底板底到焊接球中心的距離。

優選的，步驟(2)指定剛性柱屬性時，通過修改框架單元的剛度，將桿件的橫截面面積、抗剪面積、扭力常數等參數放大，實現框架單元剛度無窮大；設桿件原長度為l₀，在軸力F作用下發生變形△l的公式：

優選的，步驟(2)施加支座約束時，剛性柱的下端根據實際情況，與柱設為鉸接，與網架下弦桿連接方式為剛接。

本發明的有益效果在于：該異型網架結構受力的建模及計算方法中，建模時綜合考慮了網架以及網架的支座高度的影響，再通過相應的計算方法使得到的受力分析結果與實際狀態更為接近，因此，本發明的計算結果精確，實用性更高。

附圖說明