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)有限元計算中，邊界條件將對網(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，邊界條件完全取決于支座構(gòu)造。反過來，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)點可能承受拉力作用，有時還可能要承受水平力的作用，設(shè)計時應(yīng)使支座節(jié)點的構(gòu)造適應(yīng)它們的受力特點。同時支座節(jié)點的構(gòu)造還應(yīng)盡量符合計算假定，充分反映設(shè)計意圖。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)點的約束條件對網(wǎng)架的節(jié)點位移和桿件內(nèi)力影響較大；約束條件在構(gòu)造和設(shè)計間的差異將直接導(dǎo)致桿件內(nèi)力和支座反力的改變，有時還會造成桿件內(nèi)力變號。因此對網(wǎng)架（網(wǎng)殼）結(jié)構(gòu)支座節(jié)點的設(shè)計應(yīng)給予足夠的重視。

1）無側(cè)移鉸接支座，支承節(jié)點在豎向，邊界線切線和法向都無位移。

2）單向可側(cè)移支座，豎向和邊界切線方向位移為零，而邊界法向為自由。

3）雙向可側(cè)移的鉸接支座，只有豎向位移為零，兩個水平方向都為自由。

4）在網(wǎng)架的四角處，至少一個角上的支座必須是無側(cè)移的，相鄰的兩角可以是單向可側(cè)移的，相對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，又提供了不少于6根的約束鏈桿數(shù)。在工程實踐中，如果溫度應(yīng)力不大，也可考慮四角都用無側(cè)移鉸支座。

5）當(dāng)網(wǎng)架支承在獨立柱上時，由于它的彎曲剛度不是很大，在采用無側(cè)移鉸支座時除豎向仍然看作無位移外，兩個水平方向應(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——支承懸臂柱長度。