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随着网架结构的问世及电子计算机开始广泛应用于空间网架结构的设计与计算过程中,随着能比较精确分析空间网架结构的程序的开发,建筑师和结构工程师们大大的增加了对采用较大型的和较大跨空间结构的信心和把握。至此网架结构在世界各地开始广泛地应用起来了。
然而网架结构是一种高次超静定的空间杆系结构,要完全精确地分析它的内力和变形是相当复杂和困难的,常需采用一些计算假定,忽略某些次要因素的影响,使计算工作得以简化。所采用的计算假定愈接近于结构的实际情况,计算结果的精确程度就愈高,但其分析一般较复杂,计算工作量较大。以节点位移为基本未知量,而网架中的节点数目较多,所建立的线性方程组相当庞大。
反之,如果采用的计算假定忽略了较多的因素,可使结构计算得到进一步简化,但计算结果将有一定的近似性,存在着一定的误差。网架的近似计算方法一般都是以某些特定形式的网架为计算对象,根据不同的计算对象,采用不同的计算假定,因而也就有适合不同类型网架的各种近似计算方法。拟板法(等效刚度法)作为其中一种方法,结合发展成熟的板理论与网架的结构形式,在以刚度等效的前提下推导出计算网架挠度及应力的公式,降低了计算网架受力的庞大参数,同时拟合程度较高,可以作为参考数据或快速估算的方法。
本文根据拟板法的理论与板的经典理论推导出拟板的刚度折减系数,在规定的网架几何尺寸的基础上建立网架和板的模型。这些模型分别以网架高度和截面积为变化参数,通过有限元计算结果分析刚度折减系数随高度和截面积变化的趋势;再综合网架高度和截面积两者为变化参数,分析出刚度折减系数随两者变化的变化趋势,并得到曲面图。而后,通过网架的挠度值,反算板取相同挠度值时的刚度折减系数,并得到其曲面图及相应的函数。于是,可在知道网架截面积及高度时,通过函数求出刚度折减系数,计算出网架的挠度值。