網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否安全、經(jīng)濟(jì),較關(guān)鍵因素首先在于所選的支承結(jié)構(gòu)、支座型式及邊界條件是否合理,為此在具體設(shè)計(jì)中我們盡可能避免將上部網(wǎng)架(網(wǎng)殼)結(jié)構(gòu)與下部支承系統(tǒng)單獨(dú)分析、設(shè)計(jì),尤其當(dāng)網(wǎng)架支座相對(duì)于下部結(jié)構(gòu)的位移很難通過(guò)彈性約束方法模擬時(shí),更應(yīng)當(dāng)將支承結(jié)構(gòu)與上部網(wǎng)架(網(wǎng)殼)一起進(jìn)行整體建模、計(jì)算分析,以使所計(jì)算出來(lái)的結(jié)果更符合實(shí)際。
現(xiàn)在,我國(guó)計(jì)算分析網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),絕大多數(shù)均采用空間桁架位移法及空間梁系有限元法。《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》和《網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工——規(guī)程應(yīng)用指南》都強(qiáng)調(diào)了計(jì)算模型必須與結(jié)構(gòu)實(shí)際符合,明確指出“結(jié)構(gòu)在整體坐標(biāo)系中的總剛度矩陣K是奇異的,尚需引入邊界條件以消除剛體位移。根據(jù)邊界條件來(lái)修正總剛度矩陣以使總剛度矩陣成為正定陣”?!岸吔鐥l件處理是基于計(jì)算的目的,處理的結(jié)果可以得到邊界約束的效果”。即支座節(jié)點(diǎn)的設(shè)置和構(gòu)造必須與結(jié)構(gòu)計(jì)算分析所取的邊界條件相符并**在任意豎向和水平荷載作用下結(jié)構(gòu)的幾何不變性。
有些設(shè)計(jì)者往往忽視了這一關(guān)鍵問(wèn)題。有的對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的受力特性或計(jì)算方法不甚了解,或?yàn)榱撕?jiǎn)化電算工作,或憑“經(jīng)驗(yàn)”在計(jì)算周邊支承的網(wǎng)架時(shí),只采用一向約束(垂直方向),此時(shí)在特定的荷載(豎向荷載)作用下,這種邊界條件的處理方法在理論上是不對(duì)的,也是與結(jié)構(gòu)實(shí)際不相符的,眾所周知,如果荷載∑Pi與支承反力作用線(xiàn)平行,雖然結(jié)構(gòu)可以承受此荷載,但該體系是處于不穩(wěn)定的外部靜力平衡狀態(tài),它不能支承一個(gè)作用線(xiàn)不平行于這些支承應(yīng)力作用線(xiàn)的荷載(如水平荷載等)。由于只按一向(豎向)約束計(jì)算的網(wǎng)架已引起了多起事故,其計(jì)算的內(nèi)力與結(jié)構(gòu)的實(shí)際內(nèi)力在一批桿件中差別較大。除數(shù)值的變化外,還會(huì)引起符號(hào)的改變(拉桿變壓桿)。其后果是部分桿件彎曲甚至可能危及整體結(jié)構(gòu)的安全。