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网壳结构的抗震支座节点是网壳结构的重要构件,是网壳结构与下部支承结构的连接纽带,是实现边界条件假定的重要途径。支座节点的设计是网壳结构设计的一个重要组成部分,其设计的成败直接关系到网壳结构的边界条件假定能否成立,关系到网壳实际受力状况与计算模型是否一致,影响到网壳结构的整体安全。本文将结合网壳结构的一般边界条件,提出网壳支座的合理型式和应用范围
近年来,建筑跨度越来越大、体型越来越复杂,网壳结构在工业与民用建筑中的应用也日
趋增多。由于没有指导网壳结构设计与施工的规程,一般结构工程师在设计网壳结构时,大多套用网架结构设计与施工规程[1]。但是,网壳结构的受力性能与网架结构相比毕竟有较大的区别:从网壳结构计算模型的确定到节点、杆件的设计方法都有不同于网架结构的地方,完全套用网架结构的设计方法来设计网壳结构将带来严重后果,滑移球形支座,因此有必要重新认识网壳结构设计的每一环节。
边界条件假定是结构计算的重要一环。网壳结构对边界条件的要求较网架结构要高,双向球形支座,本文将结合边界条件对结构强度、刚度、水平推力和温度应力等几方面的影响来探讨网壳结构边界条件的选型。
1、固定球铰支座安装前应使下部结构的标高和水平度满足设计要求。铰支座四角高差不大于1?L。
2、固定球铰支座中心线应与主梁中心线及下部结构安装线重合。
3、固定球铰支座安装 位后,底板与预埋钢板焊接 符合设计要求。待梁体施工完毕后,应立即拆除临时连接件。
4、固定球铰支座安装时必须将上支座板与下支座板的连接件安装好,待支座安装 位完成后拆除,并立即安装上防尘罩(防尘罩为橡胶板,同现场施工单位负责安装)。
滑动铰支座,是在国标型支座的基础上逐步升华的产物。铰支座能够满足桥梁、建筑,尤其是钢结构工程对节点支座性能需要。铰支座是水平位置支座,其作用是铰接上下构件,释放钢结构主体的内应力,实现结构万向转角(0.02-0.08rad)。铰支座可分为普通固定铰支座和减震型固定铰支座。
弹性支承刚度的不同取值对网壳结构受力特性的影响程度也不同,因此,在设计网壳结构时,不能只定性的选用弹性支承,而是应将实际结构的弹性支承刚度代入进行定量的分析,这一点比网架结构设计要严格得多。
值得注意的是:当支承刚度接近于刚性时,支座的水平推力会大大增加。因此,在设计对水平推力有限制的柱面网壳时,不宜采用刚性支承,而采用弹性支承的网壳结构,虽然支座水平推力明显减小,但跨中挠度却明显增大,使结构的整体刚度有所降低,网壳的实际承载能力也会减小。因此,在工程设计中,采用弹性支承也应慎重。
31温度应力问题对网壳结构边界条件选型的影响在网架结构中,支座条件与温度应力、装配应力等次应力的关系较大。当边界的法向达不到完全放开时,对于中等以上跨度的网架,其位于支承面内的弦杆受温度应力的影响是很大的,尤其是靠近支座处的杆件内力会增大很多。因此,网架结构一般都选择法向放松的约束条40件来释放温度应力。
文献[3]对双层柱面网壳结构,抗震球形支座,在边界法向固定和弹性两种约束条件下温度应力的计算结果作了比较,结果表明:无论采用哪一种边界条件,温度应力对网壳结构的拱向主要受力杆件的影响都很小,球形支座,仅对与支座相联的杆件及边界附近的切向杆件的内力产生一定影响。这主要是因为:网壳结构的拱向弦杆并不在一个平面内,当杆件受温差影响而伸缩时,其节点可沿曲面的法向产生一定的弹性位移,使部分温度应力得以释放。