专利名称：一种多枝杈碗盖球支座强度应力计算方法及其应用的利记博彩app
技术领域：
本创作属于建筑结构的计算分析领域，更具体的说是一种多枝杈碗盖球支座强度应力计算方法及其应用。
背景技术：
铸钢多枝杈碗盖球支座构造形式如图1所示，内部构造如图2和图3所示，整个支座包括上、下两部分，支座上部分由多枝杈与碗体壳相连构成，支座下部分为实心半球体， 支座上部分扣合在支座下部分上，枝杈连接所支撑的上部结构。枝杈可以为多个，如深圳大运中心体育场包括三个枝杈，并设置有加劲肋与碗体壳连接；北京奥运会老山自行车馆柱脚铸钢节为二个枝杈呈V字形与半球壳相连。深圳大运中心体育场采用了单层折面空间网格结构。悬挑长度在不同区域分别为 51. 9m到68.細，形状呈马鞍形。由20个形状相似的结构单元通过空间相互作用联系在一起，整个钢屋盖与混凝土看台完全脱开，由20个铸钢多枝杈碗盖球支座支承，多枝杈碗盖球支座支承在标高6m处的钢筋混凝土平台上。该支座形式新颖，技术难度高，在国内外很少见，之所以少见，是因为其计算难度非常高，需要高速计算机长时间的计算才能得到准确的结构强度应力。现有设计标准 GB50017-2003《钢结构设计规范》(以下简称“《钢规》”)和CECS235 :2008《铸钢节点应用技术规程》都没有对对该支座形式的计算分析方法。只有文献赵宪忠，王冠男，陈以一， 等.北京奥运会老山自行车馆柱脚铸钢节点试验研究[J].建筑结构学报，2008二9(1) 11-15中对老山自行车馆V字形柱脚铸钢节点进行了试验研究，测试了节点表面的应力、支座转动情况，指出了节点承压面局部超过屈服强度，按端面强度应力的1. M 1. 68倍判定局部的安全性。但并没有提出实用计算方法；其他文献未见关于该形式支座的报道。现有技术的不足是1)规范没有提供通常计算方法和实用计算方法；2)上述文献是对支座进行接触有限元通常分析，接触有限元分析参数设置复杂， 属于高度的非线性行为，设计人员不容易掌握且计算费时费力，障碍该项新技术的推广应用；3)上述文献对老山自行车馆V字形柱脚铸钢节点进行了试验研究，没有提出实用计算方法。
发明内容
本创作的目的在于克服多枝杈碗盖球支座的上部连接体结构接触分析的复杂性， 设计一种简化的技术结构模型，并提供一种实用计算方法，使其能够适用于这种结构的分析计算。本创作通过下述技术方案实现上述目的。本创作提供一种多枝杈碗盖球支座强度应力计算方法，针对的多枝杈碗盖球支座结构包括上、下两部分，支座上部分由多枝杈与碗体壳相连构成，支座下部分为实心半球体，支座上部分扣合在支座下部分上，枝杈连接所支撑的上部结构，所述方法包括以下步骤Si.采用计算机建模软件对多枝杈碗盖球支座进行三维实体建模；S2.采用计算机分析软件将三维实体模型转化成有限元模型，并进行网格划分；S3.连接碗体壳的枝杈杆端边界条件为通过在杆端设置为刚性端板，施加上部结构整体计算得到的内力；S4.设置碗体壳与实心半球体的接触边界条件半径为r圆弧面区域的全约束；S5.进行支座上部结构弹性分析，得到多枝杈碗盖球支座强度应力。所述步骤S4中r = l.ll |x」i .其中半径r为圆弧接触面在以支座合力
V E d，
Ntol作用线为法线的平面投影的正圆的半径；Ntol为支座合力，其大小及方向从步骤S3中整体计算的支座反力获得，为所有通过枝杈杆端施加在支座上的反力矢量和为下部实心球的半径；r2为上部碗体壳半径；E为材料弹性模量。其中步骤S5中的结构弹性分析为采用计算机方法对前述四个步骤做建立的模型进行静力弹性分析，得到多枝杈碗盖球支座强度应力。所述计算机方法为采用ABAQUS或 SAP2000或ANSYS软件进行静力弹性分析。所述计算机建模软件为AUTOCAD或3DMAX或 SOLIDffORKS 等软件。本创作主要应用于多枝杈铸钢碗盖球支座强度应力的分析。本创作通过研究多枝杈碗盖球支座的受力特点，将其释放三个方向转动自由度， 约束三个方向的线位移，支座受力整体表现为某一方向的合力，合弯矩为零。多枝杈碗盖球铸钢支座的结构构造特点为碗体壳与下部实心球具有相同的圆心，既多枝杈碗盖球支座的总合力通过圆心。其有益效果是根据多枝杈碗盖球铸钢支座的受力特点和结构构造特点、 赫兹公式，确定接触边界的范围形状、大小、方向，简化接触边界条件，克服了接触非线性分析的复杂性。该创作有利于促进该新型支座的推广应用，扩充多枝杈碗盖球支座的应用领域，为未来的建筑设计提供更为广阔的设计空间，开拓建筑设计的一片新天地。
图1为本创作实施例多枝杈碗盖球支座的立体结构图；图2为图1的结构剖视图；图3为图2的分解图；图4为图1的另一结构剖视图；图5为实施例的上部碗体壳的局部接触约束示意图；图6为采用传统接触分析方法的加劲肋第一主应力云图；图7为采用传统接触分析方法的碗体壳第一主应力云图；图8为实施例采用发明方法分析的加劲肋第一主应力云图；图9为实施例采用发明方法分析的碗体壳第一主应力云图。
具体实施方式
以下结合附图对本创作做进一步的解释说明。本创作是基于计算机辅助设计的方法，在1. 35恒载+0. 98活载+0. 84风载(90° 风向角)+1. 2温度作用(降温25°C )组合工况下，由计算机依次按以下步骤实现的
利用AUTOCAD三维实体建模。然后导入ABAQUS、SAP2000或ANSYS等软件形成三维实体有限元模型，并进行网格划分。在连接碗体壳的枝杈杆端设置刚性端板，施加整体计算得到的内力。接触边界条件，如图1、图2、图3和图4的支座构造图所示，包括上部分1和下部分2，支座上部分1由三个枝杈11、12和13与碗体壳14相连构成，支座下部分2为实心半球体，支座上部分1扣合在支座下部分2上，枝杈11、12和13连接所支撑的上部结构(图中未示出)，枝杈11、12和13之间的设置有箱形加劲肋15与碗体壳14连接。从图中可知，支座上部分1与下部分2实心半球同心，支座上部分1绕三个方向自由转动，释放三个方向转动自由度，约束三个方向的线位移，支座受力整体表现为某一方向的合力Nt。1;合弯矩为零。Nttjl的大小及方向通过ABAQUS、SAP2000或ANSYS等软件整体计算的支座反力获得，为所有通过枝杈杆端施加在支座上的反力的矢量和。因此，支座合力Ntol 通过支座球心，接触面的圆心通过支座合力Nttjl作用线，接触面的半径r由赫兹公式确定。 即
权利要求
1.一种多枝杈碗盖球支座强度应力计算方法，多枝杈碗盖球支座包括上、下两部分，支座上部分由多枝杈与碗体壳相连构成，支座下部分为实心半球体，支座上部分扣合在支座下部分上，枝杈连接所支撑的上部结构，其特征在于包括以下步骤s1.采用计算机建模软件对多枝杈碗盖球支座进行三维实体建模；s2.采用计算机分析软件将三维实体模型转化成有限元模型，并进行网格划分；s3.连接碗体壳的枝杈杆端边界条件为通过在杆端设置刚性端板，施加上部结构整体计算得到的内力；s4.设置碗体壳与实心半球体的接触边界条件半径为r圆弧面区域的全约束；s5.进行支座上部结构弹性分析，得到多枝杈碗盖球支座强度应力。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤S4中
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤S5中的结构弹性分析为采用计算机方法对前述四个步骤做建立的模型进行静力弹性分析，得到多枝杈碗盖球支座强度应力。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述计算机方法为采用ABAQUS或SAP2000 或ANSYS软件进行静力弹性分析。
5.根据权利要求1 4任一项所述的方法，其特征在于枝杈之间的设置有加劲肋与碗体壳连接。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述加劲肋为箱形加劲肋。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于步骤Sl中所述计算机建模软件为AUTOCAD 或 3DMAX 或 S0LIDW0RKS 软件。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于步骤S2中所述计算机分析软件为ABAQUS 或 SAP2000 或 ANSYS 软件。
9.一种根据权利要求1所述的计算方法的应用，其特征在于应用于金属多枝杈碗盖球支座强度应力的分析。
10.根据权利要求9所述方法的应用，其特征在于所述金属为铸钢。
全文摘要
本创作属于建筑结构的计算分析领域，目的在于克服多枝杈碗盖球支座的上部连接体结构接触分析的复杂性，提供一种实用计算方法。包括以下步骤S1.采用计算机建模软件对支座进行三维实体建模；S2.采用计算机分析软件将三维实体模型转化成有限元模型，并进行网格划分；S3.杆端边界条件为通过在杆端设置刚性端板，施加上部结构整体计算得到的内力；S4.设置碗体壳与实心半球体的接触边界条件；S5.进行支座上部结构弹性分析，得到多枝杈碗盖球支座强度应力。本创作根据支座的受力特点和结构构造特点、赫兹公式，确定接触边界的范围形状、大小、方向，简化接触边界条件，克服了接触非线性分析的复杂性。
文档编号G06F17/50GK102184282SQ20111011068
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月29日 优先权日2011年4月29日
发明者刘琼祥, 刘臣, 张建军, 彭德昭, 彭省华, 李晖, 杨德喜, 王启文, 郭满良 申请人:深圳市建筑设计研究总院有限公司