一、彈性支座設置方法

彈性支座常用于包含大跨空間結構的工程。這種結構跨度大，在溫度作用下會產生很大的端部位移，如果約束住支座的平動自由度，大跨結構將產生巨大的次內力。因此設計人員經常采用滑動支座來釋放溫度產生的次內力，同時減小支撐結構的內力。設置滑動支座還能明顯減小地震作用（類似于隔震），簡化結構受力。

建模過程中用戶應將空間結構與下部結構脫開，之間設置一定距離（一般300mm以上），這樣可以保證空間結構桿件與下部結構構件分別承擔各自的荷載。并且這樣布置可以明確支座位置，同時便于設置、修改支座。

空間結構的支座主要有鉸接和滑動兩種。

空間結構的支座用斜桿模擬時，如果不設置彈性連接，斜桿的剛度就相當于支座剛度。當斜桿抗彎剛度很小時，斜桿相當于一個鉸接支座，與對支座設置彈性連接下的鉸接差別不大。但是當相連斜桿剛度較大時，用戶應該使用設置彈性連接的方式來模擬支座，設置彈性連接不但可以模擬鉸接支座，還能模擬滑動支座。

YJK給用戶提供3種方式施加彈性支座：單點約束、兩點約束、斜桿設置連接屬性。

1．兩點約束

用戶需指定同一樓層的2個不同點來建立兩點約束，此時程序根據(jù)用戶定義的剛度對這2個點的位移進行耦合。用戶未指定節(jié)點局部坐標時，程序按照全局坐標對其進行耦合，否則將根據(jù)局部坐標進行耦合。

2．單點約束

單點約束是兩點約束的特殊情況。兩點約束只能對同一樓層的2點進行連接，對于上下樓層連接處的節(jié)點，程序提供單點約束來施加連接屬性。用戶對樓層底部節(jié)點指定單點約束后，程序將根據(jù)用戶定義的剛度對樓層連接處的節(jié)點（第n層底部節(jié)點和第n-1層對應位置的頂部節(jié)點）施加兩點約束。單點約束和兩點約束一樣，默認使用全局坐標對節(jié)點進行耦合。

3．斜桿設置連接屬性

用戶可以對斜桿施加連接屬性，此時程序將斜桿自身的剛度替換為用戶指定的剛度進行計算，相當于對斜桿兩端節(jié)點施加兩點約束。對斜桿設置連接屬性后，程序將根據(jù)斜桿的局部坐標，對斜桿兩端節(jié)點進行耦合。如果斜桿的局部坐標和全局坐標不同（非垂直布置時），隨著斜桿傾角的變大（相對于垂直方向），結構將越來越難沿著斜桿局部坐標方向滑動，此時使用斜桿設置連接屬性的方法來模擬支座將產生錯誤的計算結果。

4．無支座設置情況

有時用戶忽略支座的滑動連接，且認為模擬支座的桿件剛度小，相當于鉸接時，可以不對支座專門設置彈性連接。

二、實例

以一個帶空間網架的簡單框架結構為例，說明不同彈性支座設置方法的區(qū)別。

首先使用“垂直斜桿”、“45°斜桿”這2種模型。正常的網架支座應是垂直于下面的支撐桿件，但是實際上由于網架建模的精度等原因，很多用戶工程的網架支座常不能垂直設置，因此我們這里用“45°斜桿”模型模擬這種狀況。

然后我們對每種模型分別建立“無支座”、“單點約束”、“兩點約束”、“斜桿施加連接屬性”，一共8個模型進行計算對比。

這些模型除“無支座”模型不施加彈性連接外，對其余模型所有的角支座設置為鉸接，即釋放轉角自由度，同時對邊支座設置為滑動，即釋放垂直方向的水平自由度。

由于柱頂與網架支座單獨連接，柱頂內力應與網架支座的內力平衡，我們通過對比柱頂?shù)膬攘碚f明網架支座不同彈性連接下內力結果。

分別統(tǒng)計鉸接的角柱A和滑動的X向邊柱B、Y向邊柱C在8種模型下的結果，記錄的是活載的柱頂部內力，詳見下表（單位為kN、kN*m）：

由上表可以看出如下結論：

對于設置為鉸接的角柱，垂直支座下4種支座設置的結果差別不大，“45°斜桿”支座下的差別也不大。

對于設置為滑動支座的邊柱，垂直支座下，三種彈性連接方式（單點約束、兩點約束、支撐設置為彈性連接）的計算結果基本相同，無支座情況不能起到滑動支座的效果。但是在“45°斜桿”下，僅兩點約束、單點約束的結果是正確的，支撐設置為彈性連接的結果是錯誤的，無支座更是起不到滑動效果，更是錯誤的的結果。

在“45°斜桿”下，由于兩點約束、單點約束都采用了整體坐標系下的彈性連接，因此可以設置成水平向的滑動效果。但是支撐設置為彈性連接時采用的是斜桿的局部坐標系，不能起到水平向滑動的效果。

三、結論

對于大跨空間結構，用戶應將空間結構與下部結構脫開，中間設置連接斜桿，使用單點約束、兩點約束（此時不建連接斜桿）、斜桿設置連接屬性這3種方法模擬彈性支座；

對于需設置為鉸接的支座來說，無論支座是垂直還是傾斜，使用單點約束、兩點約束、斜桿設置連接屬性這3種方法都可以，差別不大。用剛度較小的斜桿模擬而不設彈性連接，也可近似模擬鉸接支座。

對于需設置為滑動的支座來說，直接用斜桿模擬而不設彈性連接是不對的。垂直支座下，三種彈性連接方式（單點約束、兩點約束、支撐設置為彈性連接）的計算結果基本相同，都可起到滑動的效果。但是在“45°斜桿”下，僅兩點約束、單點約束的結果是正確的，支撐設置為彈性連接的結果是錯誤的。

在“45°斜桿”下，由于兩點約束、單點約束都采用了整體坐標系下的彈性連接，因此可以設置成水平向的滑動效果。但是支撐設置為彈性連接時采用的是斜桿的局部坐標系，不能起到水平向滑動的效果。

用戶在建模過程中難免有誤差，造成空間結構支座與下部支撐柱不能垂直連接。當需要設置滑動支座時，僅能使用單點約束、兩點約束的方式，而不能使用特殊支撐設置為彈性連接的方式，隨著支座傾角的增大（相對于垂直方向），特殊支撐模擬連接的計算結果將越來越不準確。

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