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目前,在幕墙工程中,对支座进行结构性能分析的主要内容是强度分析,其基本方法是运用材料力学、机械设计和钢结构设计的基本原理、方法,对支座结构进行适当的简化,对各构件和联接进行强度校核。由于其中的“结构简化”等方面易受个人因素和结构复杂性的影响,所以应力计算结果往往有较大的离散性,降低了幕墙结构系统的安全度。
本文针对此种不足,以有限元法建立了对支座进行结构性能分析的专用有限元建模与分析模块,以期达到精确和高效的设计幕墙支座结构。并利用该模块模拟了基型支座的真实情况。
本文对构件式幕墙支座有限元建模与分析模块中涉及的若干关键问题进行了研究:分析了用有限元法模拟螺栓联接及其预紧力、角焊缝联接以及接触的方法,以及各种方法的特点,并根据本文要求,确定了本文支座中相关模型的有限元模拟方法。以基型支座为对象,介绍了支座结构性能参数化有限元建模与分析的实现过程和方法,建立了构件式幕墙支座参数化有限元建模与分析模块,该模块可对幕墙工程中的八种基本类型支座进行结构性能分析。
本文运用ANSYS用户界面设计语言UIDL设计了模块的用户界面,实现了构件式幕墙支座几何模型、有限元模型、加载和求解,以及后处理的全程参数化和可视化,较好的满足了界面友好,操作简便的设计要求。
本文以基型支座为基本研究对象,运用所开发模块,分析研究了支座的构造和联接方式对其结构性能的影响,为此类支座的设计工作提供了有益的帮助。