在網(wǎng)架(網(wǎng)殼)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,下部支承結(jié)構(gòu)、支座型式及邊界條件的選定,對(duì)網(wǎng)架(網(wǎng)殼)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、桿件內(nèi)力、支座反力、節(jié)點(diǎn)位移、用鋼量等至關(guān)重要。在實(shí)際設(shè)計(jì)中通過(guò)把網(wǎng)架和下部結(jié)構(gòu)連成一體整體分析計(jì)算,選擇合理的下部支承結(jié)構(gòu)及支座型式,以期使網(wǎng)架(網(wǎng)殼)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更、經(jīng)濟(jì)、合理。在各類(lèi)空間結(jié)構(gòu)中,剛性體系中的網(wǎng)架 ( 網(wǎng) 殼)結(jié)構(gòu)作為一種高次超靜定空間桿系結(jié)構(gòu),由于其受力性能好(理論上桿件只受軸力作用)、剛度大、整體性及抗震性能好、承載力強(qiáng)、受支座不均勻沉降影響小、適應(yīng)性強(qiáng),而計(jì)算理論的日益完善以及計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展,使得對(duì)任何極其復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)成為可能,因此網(wǎng)架(網(wǎng)殼)結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑領(lǐng)域中。但網(wǎng)架(網(wǎng)殼)結(jié)構(gòu)如果其支承結(jié)構(gòu)、支座型式及邊界條件設(shè)計(jì)不合理會(huì)對(duì)網(wǎng)架(網(wǎng)殼)結(jié)構(gòu)的性和經(jīng)濟(jì)性造成重要影響。
鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件邊界條件的處理方法:邊界條件中有固定、彈性約束、斜邊界和強(qiáng)迫位移等。在網(wǎng)架(殼)結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算中,邊界條件將對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形產(chǎn)生較大影響。網(wǎng)架支承處的邊界條件既和支座節(jié)點(diǎn)構(gòu)造有關(guān),也和支承結(jié)構(gòu)的剛度有關(guān),支座可以是無(wú)側(cè)移、單向可側(cè)移和雙向可側(cè)移的鉸接支座,支承結(jié)構(gòu)(柱、梁等)可以是剛性或彈性的。當(dāng)支承結(jié)構(gòu)剛度很大可忽略其變形時(shí),邊界條件完全取決于支座構(gòu)造。反過(guò)來(lái),采用不同的支座型式,合理的改變某些邊界條件,可以調(diào)整結(jié)構(gòu)的剛度減少桿件內(nèi)力和支座反力的峰值,使內(nèi)力分布更為均勻合理,達(dá)到節(jié)的鋼材的目的。
支座的主要技術(shù)性能:1、可承受豎向載荷;2、具有抗豎向拉力的性能,保證豎向*震時(shí)上下結(jié)構(gòu)不脫節(jié); 3、具有抗水平力的性能,保證水平*震時(shí)結(jié)構(gòu)不脫落;4、可適應(yīng)徑向、環(huán)向的位移要求;5、可適應(yīng)任意方向的轉(zhuǎn)角要求;6、網(wǎng)架橡膠支座具有良好的減震性能; 支座選用時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng):1、選用支座時(shí)應(yīng)注意承載力的大小、豎向拉力的大小、水平力的大小,并注意位移量和轉(zhuǎn)角,對(duì)于減震支座還應(yīng)注意水平彈性剛度。2、選用支座時(shí)應(yīng)注意支座的類(lèi)型,即雙向活動(dòng)型、單向活動(dòng)型、固定型。3、減震支座的約束方向都給以位移和剛度,是為了工程減震的需要。
鋼結(jié)構(gòu)支座(又名網(wǎng)架支座)分為四個(gè)類(lèi)型:GKQZ型鋼結(jié)構(gòu)抗震鋼球支座、GJQZ型鋼結(jié)構(gòu)減震鋼球支座、GKGZ型鋼結(jié)構(gòu)抗震球型鋼支座、GJGZ型鋼結(jié)構(gòu)減震球型鋼支座,每種類(lèi)型的支座又分為雙向活動(dòng)、單向活動(dòng)和固定型三種型式。支座的主要技術(shù)性能:1、可承受豎向載荷;2、具有抗豎向拉力的性能,保證豎向*震時(shí)上下結(jié)構(gòu)不脫節(jié);3、具有抗水平力的性能,保證水平*震時(shí)結(jié)構(gòu)不脫落;4、可適應(yīng)徑向、環(huán)向的位移要求;5、可適應(yīng)任意方向的轉(zhuǎn)角要求;6、減震支座具有良好的減震性能;7、支座通過(guò)球面?zhèn)髁Γ怀霈F(xiàn)力的縮頸現(xiàn)象,作用在上、下結(jié)構(gòu)的反力比較均勻;8、支座不用橡膠承壓,不存在橡膠老化對(duì)支座的影響,使用壽命長(zhǎng)。
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平面為圓形或多邊形的網(wǎng)架會(huì)存在斜邊界(圖3.1a)。矩形平面網(wǎng)架利用對(duì)稱(chēng)性時(shí),對(duì)稱(chēng)面也存在斜邊界斜邊界有兩種處理方法,一種是根據(jù)邊界點(diǎn)的位移約束情況設(shè)置具有一定截面積的附加桿,如節(jié)點(diǎn)沿邊界法線方向位移為零,則該方向設(shè)一剛度很大的附加桿,截面積A=106~108(圖3.1.b);如該節(jié)點(diǎn)沿邊界法線方向?yàn)閺椥约s束,則調(diào)節(jié)附加桿的截面積,使之滿足彈性約束條件。這種處理方法有時(shí)會(huì)使剛度矩陣病態(tài)。另一種方法是對(duì)斜邊界上的節(jié)點(diǎn)位移做坐標(biāo)變換,將在整體坐標(biāo)下的節(jié)點(diǎn)位移向量變換到任意的斜方向,然后按一般邊界條件處理。對(duì)于復(fù)雜的下部支承系統(tǒng),網(wǎng)架(網(wǎng)殼)支座相對(duì)于下部結(jié)構(gòu)的位移通過(guò)彈性約束方法不易模擬,支座節(jié)點(diǎn)的邊界條件很難確定,此時(shí)可以借助相關(guān)的空間結(jié)構(gòu)有限元分析與設(shè)計(jì)軟件,直接將支承結(jié)構(gòu)上部網(wǎng)架(網(wǎng)殼)一起進(jìn)行整體建模、計(jì)算分析。這樣不必另外計(jì)算支承結(jié)構(gòu)的等效彈簧剛度,也避免了簡(jiǎn)化為彈簧時(shí)的誤差,計(jì)算效果好。