王健功 丁 贤

1 工程概况

该厂房采用梯形屋架，其跨度和长度分别为30 m和60 m，其支撑在钢筋混凝土柱上，屋架端部高度为2 m，跨中高度为3.49 m。桁架的弦杆与腹杆均采用角钢，角钢之间采用焊缝连接，桁架的钢材材质均采用Q235。为了增加屋架的整体刚度，在屋架上、下弦层内布置了水平支撑体系。

2 有限元模型

2.1 ANSYS单元简介

桁架结构是由若干杆件在杆两端用铰联而成的结构，各铰节点为无摩擦的理想铰，各轴线通过铰中心，荷载和支座反力作用在节点上。在ANSYS中，桁架结构用Link系列单元模拟。该类单元只承受杆轴向的拉压，不承受弯矩，节点只有平动自由度［1］。

2.2 有限元模型的建立

屋架结构的各杆件采用三维杆单元，由于结构的节点采用焊接节点，所以模型中各杆件取为铰接连接。屋架结构的支座为铰支座，因而模型中用铰支座模拟该屋架桁架的实际结构。在结构分析中，采用所有材料均为线弹性，采用ANSYS提供的材料本构模型。钢构件的弹性模量按2.06×1011N/m2，质量密度为7 850 kg/m3，泊松比为0.3。在ANSYS环境下建立屋架模型，见图1。

图1 屋架结构布置图

3 静力分析

结构上弦节点和节间中点作用有竖直向下的集中力F=1 kN，边节点为0.5F。内力见图2，变形见图3。

由图2可知，屋架上弦杆全部受压，且最大压力出现在跨中附近，屋架下弦杆全部受拉，且最大拉力出现在跨中附近。竖腹杆除跨中外均为受压，斜腹杆大部分受压。

由图3可知，屋架除支座外整体下挠，且跨中的挠度最大。

4 动力分析

在ANSYS中给模型加以水平地震波EL400，在该地震波作用下的位移见图4～图6。……