上海東方體育中心大尺度鑄鋼件和球鉸支座的分析
日期：2017-06-19
1、鑄鋼件
綜合體育館拱架下弦轉角處以及BRB立柱與下弦相交處由于受力相當大，且桿件匯交嚴重，因此采用鑄鋼節點(diǎn)，數量共32個(gè)，由于結構雙軸對稱(chēng)，因此僅需分析8個(gè)典型節點(diǎn)，實(shí)體模型通過(guò)solidworks優(yōu)化過(guò)后，采用有限元軟件ABAQUS劃分網(wǎng)格，并形成節點(diǎn)有限元實(shí)體計算模型。有限單元采用一階四面體單元C3D4，每個(gè)單元有4個(gè)節點(diǎn)，每個(gè)節點(diǎn)有3個(gè)自由度。節點(diǎn)用鑄鋼材料參照德國規范DIN17182，材質(zhì)為調質(zhì)GS-20Mn5V,彈性模量206GPa，泊松比為0.3，屈服強度為360MPa，極限抗拉強度為500MPa，其它各參數根據設計要求確定，運用有限元軟件ABAQUS進(jìn)行彈塑性極限承載力分析時(shí)，鑄鋼采用理想彈塑性模型，不考慮鋼材的強化作用。
設計荷載作用下節點(diǎn)的線(xiàn)彈性靜力分析，計算得到的von-Mises應力云圖，最大值為157MPa，遠未達到屈服應力360MPa，最大位移為1.76mm，滿(mǎn)足設計要求。
2、球鉸支座
東方體育中心綜合體育館、游泳館均采用抗震球型鋼支座。計算模型采用實(shí)體建模，模型在充分反映構件主要受力情況基礎上，作適當簡(jiǎn)化。計算模型按照支座總裝結構考慮，頂板、中間四氟板、中間球面板、球面四氟板、底盆均采用實(shí)體建模，在頂板和中間四氟板、球面四氟板和底盆之間設置面接觸單元，中間四氟板、中間球面板和球面四氟板則采用共面方式限制自由度。
實(shí)體單元采用SOLID45模擬，接觸單元采用TARGE170和CONTA173接觸對模擬。在整個(gè)分析過(guò)程中，鋼材保持彈性狀態(tài)，采用彈性材料模擬，PTFE則采用彈塑性材料模擬。荷載及邊界條件設置為：頂板板頂面受豎向壓力，均勻作用于上頂板上表面。度盆底面為固定邊界，位移為零。鏡面不銹鋼和四氟板之間的摩擦系數為0.03.
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