广州歌剧院铸钢节点力学性能分析——刚性区处理方法探讨

"这篇论文探讨了在分析广州歌剧院铸钢节点力学性能时，如何处理刚性区的问题。作者陈军明、吴旭旺等人指出，通常在分析铸钢节点时忽视刚性区的影响会导致计算出的抗弯刚度偏低。他们提出采用刚性材料法在ANSYS软件中通过增大刚性区的弹性模量E，可以更准确地模拟铸钢节点的力学性能，这种方法相对于实体有限元模拟更为简便。论文以广州歌剧院多功能厅的钢结构为例，对比了不同方法的计算结果与现场试验结果，强调了铸钢节点在现代大跨度空间结构中的重要性，并介绍了国内外铸钢节点的应用现状。" 本文主要涉及的知识点有： 1. 铸钢节点力学性能分析：在分析铸钢节点时，必须考虑其在结构中的力学行为，因为节点的性能直接影响到整个结构的稳定性和传力性能。 2. 刚性区处理：在铸钢节点分析中，刚性区的存在可能导致计算的抗弯刚度偏低，因此需要精确模拟这一区域的影响。传统的空间杆系结构模型可能无法有效处理这个问题。 3. 实体有限元法：这是一种用于模拟铸钢节点力学性能的高级方法，可以更准确地模拟节点的复杂行为，但实施起来相对困难，不便于工程应用。 4. 刚性材料法：为了解决实体有限元法的难题，论文提出了采用刚性材料法，通过在ANSYS软件中调整刚性区的弹性模量，达到理想计算效果，这种方法在实践中更易于操作。 5. 广州歌剧院案例：作为算例，广州歌剧院多功能厅的钢结构分析展示了不同方法的适用性和准确性，包括现场试验与计算结果的对比，为同类结构分析提供了参考。 6. 结构力学性能计算：在大型空间结构中，通常使用空间有限元分析程序进行力学性能计算，但需要特别注意节点处的模拟失真问题。 7. 铸钢节点的应用：随着铸造工艺的进步，铸钢节点在国内外得到了广泛应用，特别是在大跨度和复杂结构中，它们因合理性与实用性受到青睐。 8. 国内外发展对比：国外如日本和德国在铸钢节点的应用上较早，而国内的应用相对较晚，但需求正在增长，相应的理论分析和试验研究显得尤为重要。 9. 空间组合折板式三向斜交网壳结构：广州歌剧院多功能厅的结构类型，此类结构的力学性能分析具有挑战性，需要考虑多方向的荷载传递和节点连接的复杂性。