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網(wǎng)架結(jié)構(gòu)重中之重—支座規(guī)劃

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)，因?yàn)槠涫芰π阅芎?理論上桿件只受軸力效果)、剛度大、全體性及抗震性能好、承載力強(qiáng)、受支座不均勻沉降影響小、適應(yīng)性強(qiáng)，而核算理論的日益完善以及核算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，使得對(duì)任何極端雜亂的三維結(jié)構(gòu)的剖析與規(guī)劃成為或許，因而網(wǎng)架結(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)架結(jié)構(gòu)如果其支承結(jié)構(gòu)、支座型式及鴻溝條件規(guī)劃不合理會(huì)對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟(jì)性造成重要影響。

1. 支承結(jié)構(gòu)與支承辦法

現(xiàn)在在很多工程中，網(wǎng)架（網(wǎng)殼）一般由專業(yè)的鋼構(gòu)公司根據(jù)事前假定的鴻溝束縛條件進(jìn)行規(guī)劃，再將他們算出來(lái)的支座反力作為外加荷載效果到下部支承結(jié)構(gòu)中。把網(wǎng)架（網(wǎng)殼）和下部支承結(jié)構(gòu)分隔核算，網(wǎng)架支座相對(duì)于下部結(jié)構(gòu)的位移盡管可以經(jīng)過(guò)彈性束縛辦法模仿，但是由下部支承結(jié)構(gòu)變形帶來(lái)的支座沉陷等支座本身的變位很難預(yù)算精確，算出來(lái)的結(jié)構(gòu)內(nèi)力在某些情況下會(huì)與實(shí)踐情況差別較大，或許會(huì)給工程留下安全隱患。下部結(jié)構(gòu)或許是柱，也或許是梁，也或許是其他結(jié)構(gòu)形式，不只剛度是有限的，并且具體工程剛度差異或許很大，在這種假定條件下，算出來(lái)的桿件內(nèi)力、支座反力及下部結(jié)構(gòu)內(nèi)力與選用網(wǎng)架支座剛度為實(shí)踐剛度且上、下部結(jié)構(gòu)一同作業(yè)的力學(xué)模型所核算出來(lái)的成果肯定是不相同的。另外，分隔核算還割裂了上下部結(jié)構(gòu)的協(xié)同作業(yè)，使得上、下部結(jié)構(gòu)的周期和位移核算均不精確。

一般網(wǎng)架的支承可以分為：周邊支承、點(diǎn)支承以及點(diǎn)支承與周邊支承混合運(yùn)用三種辦法，周邊支承是將網(wǎng)架周邊節(jié)點(diǎn)放置在梁或柱上，點(diǎn)支承則是將網(wǎng)架支座以較大的間距放置于獨(dú)立梁或柱上，柱子與其他結(jié)構(gòu)無(wú)聯(lián)絡(luò)。網(wǎng)架（網(wǎng)殼）放置在梁或柱上時(shí)，可以認(rèn)為梁和柱的豎向剛度很大，忽略梁的豎向變形和柱子軸向變形，因而網(wǎng)架（網(wǎng)殼）支座豎向位移為零，網(wǎng)架（網(wǎng)殼）支座水平變形應(yīng)考慮下部結(jié)構(gòu)一同作業(yè)。在周邊支承網(wǎng)架（網(wǎng)殼）支座的徑向應(yīng)將下部支承結(jié)構(gòu)作為網(wǎng)架（網(wǎng)殼）結(jié)構(gòu)的彈性束縛，而點(diǎn)支承網(wǎng)架（網(wǎng)殼）支座的鴻溝條件應(yīng)考慮水平X和Y兩個(gè)方向的彈性束縛。支承結(jié)構(gòu)的等效繃簧剛度核算有如下幾種：

1）支承柱支承

柱子水平位移方向的等效繃簧剛度為：Kc=3EcIc/H3c

式中 Hc：柱高；Ic：柱截面慣性矩。

2）兩端簡(jiǎn)支梁支承

由長(zhǎng)度為L(zhǎng)，網(wǎng)架支座坐落距梁端為a的簡(jiǎn)支梁的等效繃簧剛度為：Kb=3EbIbL/a2（L-a）2

式中 a ：效果點(diǎn)距梁端距離；L：梁長(zhǎng)；Ib：梁截面慣性矩。

3）橡膠墊支座

由高度為Hp的橡膠墊支承的支座等效繃簧剛度為：

Kp=GpAp/Hp

式中 Ap：橡膠墊面積；Hp：橡膠墊高。

在實(shí)踐工程中往往是在梁頂或柱頂增加橡膠墊彈性支座，特別是在大跨度網(wǎng)架中，經(jīng)過(guò)橡膠墊支座以滿意溫度應(yīng)力的變形要求，這就要求考慮梁或柱彈性剛度與橡膠墊彈性剛度的疊加，當(dāng)K1與K2疊加時(shí)，由位移疊加得其疊加剛度K為:1/K=1/K1+1/K2；有K=1/（1/K1+1/K2）。

2．支座（支座節(jié)點(diǎn)）

結(jié)構(gòu)與根底的連接區(qū)簡(jiǎn)化為支座，按其受力特征分為五種：活動(dòng)鉸支座（滾軸支座），固定鉸支座，定向支座（滑動(dòng)支座），固定（端）支座和彈性（繃簧）支座。

彈性支座在提供反力的一同發(fā)生相應(yīng)的位移，反力與位移的比值保持不變，稱為彈性支座的剛度系數(shù)。彈性支座既可提供移動(dòng)束縛，也可提供滾動(dòng)束縛。當(dāng)支座剛度與結(jié)構(gòu)剛度附近時(shí)，宜簡(jiǎn)化為彈性支座。當(dāng)結(jié)構(gòu)某一部分接受荷載時(shí)（如研討結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問(wèn)題），其相鄰部分可看作是該部分的彈性支承，支座的剛度取決于相鄰部分的剛度（如將斜拉橋的斜拉索簡(jiǎn)化為繃簧支座）。當(dāng)支座剛度遠(yuǎn)大于或遠(yuǎn)小于該部分的剛度時(shí)，彈性支座則向前四種理想支座轉(zhuǎn)化。

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)一般都支承在柱頂或圈梁等下部支承結(jié)構(gòu)上，支座節(jié)點(diǎn)即指坐落支承結(jié)構(gòu)上的網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)。它既要連接在網(wǎng)架支承處匯交的桿件，又要支承整個(gè)網(wǎng)架，并將效果在網(wǎng)架上的荷載傳遞到下部支承結(jié)構(gòu)。因而，支座節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與下部支承結(jié)構(gòu)聯(lián)絡(luò)的樞紐，也是整個(gè)結(jié)構(gòu)中的一個(gè)重要部位。一個(gè)合理的支座節(jié)點(diǎn)有必要是受力清晰、傳力簡(jiǎn)捷、安全可靠，一同還應(yīng)做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)略合理，制造簡(jiǎn)略便利，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的支座節(jié)點(diǎn)應(yīng)能保證安全可靠地傳遞支承反力，因而有必要具有滿足的強(qiáng)度和剛度。在豎向荷載效果下，支承節(jié)點(diǎn)一般均為受壓，但在一些斜放類的網(wǎng)架中，部分支座節(jié)點(diǎn)或許接受拉力效果，有時(shí)還或許要接受水平力的效果，規(guī)劃時(shí)應(yīng)使支座節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)適應(yīng)它們的受力特點(diǎn)。一同支座節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)還應(yīng)盡量契合核算假定，充分反映規(guī)劃目的。因?yàn)榫W(wǎng)架結(jié)構(gòu)是高次超靜定的桿件體系，支座節(jié)點(diǎn)的束縛條件對(duì)網(wǎng)架的節(jié)點(diǎn)位移和桿件內(nèi)力影響較大；束縛條件在結(jié)構(gòu)和規(guī)劃間的差異將直接導(dǎo)致桿件內(nèi)力和支座反力的改動(dòng)，有時(shí)還會(huì)造成桿件內(nèi)力變號(hào)。因而對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)支座節(jié)點(diǎn)的規(guī)劃應(yīng)給予滿足的重視。

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)規(guī)劃是否安全、經(jīng)濟(jì)，最關(guān)鍵因素首先在于所選的支承結(jié)構(gòu)、支座型式及鴻溝條件是否合理，為此在具體規(guī)劃中咱們盡或許防止將上部網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與下部支承體系獨(dú)自剖析、規(guī)劃，特別當(dāng)網(wǎng)架支座相對(duì)于下部結(jié)構(gòu)的位移很難經(jīng)過(guò)彈性束縛辦法模仿時(shí)，更應(yīng)當(dāng)將支承結(jié)構(gòu)與上部網(wǎng)架一同進(jìn)行全體建模、核算剖析，以使所核算出來(lái)的成果更契合實(shí)踐。