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网架(网壳)结构的支座节点应能保证安全可靠地传递支承反力,因此必须具有足够的强度和刚度。在竖向荷载作用下,支承节点一般均为受压,但在一些斜放类的网架中,局部支座节点可能承受拉力作用,有时还可能要承受水平力的作用,设计时应使支座节点的构造适应它们的受力特点。同时支座节点的构造还应尽量符合计算假定,充分反映设计意图。由于网架(网壳)结构是高次超静定的杆件体系,支座节点的约束条件对网架的节点位移和杆件内力影响较大;约束条件在构造和设计间的差异将直接导致杆件内力和支座反力的改变,有时还会造成杆件内力变号。因此对网架(网壳)结构支座节点的设计应给予足够的重视。
平面为圆形或多边形的网架会存在斜边界(图3.1a)。矩形平面网架利用对称性时,对称面也存在斜边界斜边界有两种处理方法,一种是根据边界点的位移约束情况设置具有一定截面积的附加杆,如节点沿边界法线方向位移为零,则该方向设一刚度很大的附加杆,截面积A=106~108(图3.1.b);如该节点沿边界法线方向为弹性约束,则调节附加杆的截面积,使之满足弹性约束条件。这种处理方法有时会使刚度矩阵病态。另一种方法是对斜边界上的节点位移做坐标变换,将在整体坐标下的节点位移向量变换到任意的斜方向,然后按一般边界条件处理。对于复杂的下部支承系统,网架(网壳)支座相对于下部结构的位移通过弹性约束方法不易模拟,支座节点的边界条件很难确定,此时可以借助相关的空间结构有限元分析与设计软件,直接将支承结构上部网架(网壳)一起进行整体建模、计算分析。这样不必另外计算支承结构的等效弹簧刚度,也避免了简化为弹簧时的误差,计算效果好。
支承结构的等效弹簧刚度计算有如下几种:1、支承柱支承,柱子水平位移方向的等效弹簧刚度为:Kc=3EcIc/H3c式中Hc:柱高;Ic:柱截面惯性矩。2、两端简支梁支承,由长度为L,网架支座位于距梁端为a的简支梁的等效弹簧刚度为:Kb=3EbIbL/a2(L-a)2式中a :作用点距梁端距离;L:梁长;Ib:梁截面惯性矩。3、橡胶垫支座,由高度为Hp的橡胶垫支承的支座等效弹簧刚度为:Kp=GpAp/Hp式中Ap:橡胶垫面积;Hp:橡胶垫高。在实际工程中往往是在梁顶或柱顶增加橡胶垫弹性支座,特别是在大跨度网架中,通过橡胶垫支座以满足温度应力的变形要求,这就要求考虑梁或柱弹性刚度与橡胶垫弹性刚度的叠加,当K1与K2叠加时,由位移叠加得其叠加刚度K为:1/K=1/K1+1/K2;有K=1/(1/K1+1/K2)。
钢结构网架施工操作工艺:焊接球地面安装,高空合拢法。施工工艺:放线、验线→安装平面网格→安装立体网格→安装上弦网整体提升→网架高空合拢→网架验收。(1)放线、验线:1)柱顶放线与验线:标出轴线与标高,检查柱顶位移,网架安装单位对提供的网架支承点位置、尺寸、标高经复验无误后才能正式安装。 2)网架地面安装环境应找平放样,网架球各支点应放线,标明位置与球号。3)网架球各支点砌砖墩。墩材可以是钢管支承点,也可以是砖墩上加一小截圆管作为网架下弦球支座。 4)对各支点标出标高,如网架有起拱要求时,应在各支承点上反映出来,用不同高度的支承钢管来完成对网架的起拱要求。