鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件邊界條件的處理方法

    邊界條件中有固定、彈性約束、斜邊界和強(qiáng)迫位移等。在網(wǎng)架（殼）結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算中，邊界條件將對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形產(chǎn)生較大影響。網(wǎng)架支承處的邊界條件既和支座節(jié)點(diǎn)構(gòu)造有關(guān)，也和支承結(jié)構(gòu)的剛度有關(guān)，支座可以是無(wú)側(cè)移、單向可側(cè)移和雙向可側(cè)移的鉸接支座，支承結(jié)構(gòu)(柱、梁等)可以是剛性或彈性的。當(dāng)支承結(jié)構(gòu)剛度很大可忽略其變形時(shí)，邊界條件完全取決于支座構(gòu)造。反過(guò)來(lái)，采用不同的支座型式，合理的改變某些邊界條件，可以調(diào)整結(jié)構(gòu)的剛度減少桿件內(nèi)力和支座反力的峰值，使內(nèi)力分布更為均勻合理，達(dá)到節(jié)的鋼材的目的。

    網(wǎng)架（網(wǎng)殼）結(jié)構(gòu)的支座節(jié)點(diǎn)應(yīng)能保證可靠地傳遞支承反力，因此必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度。在豎向荷載作用下，支承節(jié)點(diǎn)一般均為受壓，但在一些斜放類的網(wǎng)架中，局部支座節(jié)點(diǎn)可能承受拉力作用，有時(shí)還可能要承受水平力的作用，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使支座節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造適應(yīng)它們的受力特點(diǎn)。同時(shí)支座節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造還應(yīng)盡量符合計(jì)算假定，充分反映設(shè)計(jì)意圖。由于網(wǎng)架（網(wǎng)殼）結(jié)構(gòu)是高次超靜定的桿件體系，支座節(jié)點(diǎn)的約束條件對(duì)網(wǎng)架的節(jié)點(diǎn)位移和桿件內(nèi)力影響較大；約束條件在構(gòu)造和設(shè)計(jì)間的差異將直接導(dǎo)致桿件內(nèi)力和支座反力的改變，有時(shí)還會(huì)造成桿件內(nèi)力變號(hào)。因此對(duì)網(wǎng)架（網(wǎng)殼）結(jié)構(gòu)支座節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)應(yīng)給予足夠的重視。

1）無(wú)側(cè)移鉸接支座，支承節(jié)點(diǎn)在豎向，邊界線切線和法向都無(wú)位移。

2）單向可側(cè)移支座，豎向和邊界切線方向位移為零，而邊界法向?yàn)樽杂伞?

3）雙向可側(cè)移的鉸接支座，只有豎向位移為零，兩個(gè)水平方向都為自由。

4）在網(wǎng)架的四角處，至少一個(gè)角上的支座必須是無(wú)側(cè)移的，相鄰的兩角可以是單向可側(cè)移的，相對(duì)的角可以是雙向可側(cè)移的。這種做法既防止網(wǎng)架的剛體移動(dòng)，又提供了不少于6根的約束鏈桿數(shù)。在工程實(shí)踐中，如果溫度應(yīng)力不大，也可考慮四角都用無(wú)側(cè)移鉸支座。

5）當(dāng)網(wǎng)架支承在獨(dú)立柱上時(shí)，由于它的彎曲剛度不是很大，在采用無(wú)側(cè)移鉸支座時(shí)除豎向仍然看作無(wú)位移外，兩個(gè)水平方向應(yīng)看成彈性支承，支承的彈簧剛度由懸臂柱的撓度公式得出：cIcy/H3Kcy=3EcIcx/H3式中Ec——支承柱的材料彈性模量；Icy、Icx——分別為支承柱繞截面y、x軸的截面慣性矩；H——支承懸臂柱長(zhǎng)度。