關(guān)于網(wǎng)架平板支座構(gòu)造及其計算假定的討論

王俊剛　王敏　張健奎

（1.四川宏基原創(chuàng)建筑設(shè)計有限公司四川德陽　6180002.四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院　四川　德陽　618000）

關(guān)于網(wǎng)架平板支座構(gòu)造及其計算假定的討論

王俊剛1王敏2張健奎2

（1.四川宏基原創(chuàng)建筑設(shè)計有限公司四川德陽6180002.四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院四川德陽618000）

通過對網(wǎng)架平板支座構(gòu)造及安裝、使用過程中的受力特點分析，結(jié)合網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計中遇到的實際問題，重點對平板支座網(wǎng)架結(jié)構(gòu)邊界條件的合理簡化進行了討論，并提出了應(yīng)將安裝階段和使用階段分別進行受力分析的方法，供網(wǎng)架結(jié)構(gòu)工程設(shè)計參考。

網(wǎng)架；平板支座；邊界條件；加載過程

1　引言

目前，由于設(shè)計軟件和技術(shù)條件的限制，大多數(shù)網(wǎng)架工程設(shè)計還是將網(wǎng)架和下部支撐分開設(shè)計。網(wǎng)架部分由專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)公司設(shè)計完成，并提供支座反力給土建設(shè)計公司，再由土建設(shè)計公司完成下部混凝土支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計。這種模式下，網(wǎng)架的邊界約束的計算假定與實際情況是否相符將顯得尤為重要[1]。然而在各種網(wǎng)架支座形式中，平板支座應(yīng)用最為廣泛且受力狀況比較復(fù)雜，給準(zhǔn)確的模擬計算帶來不少麻煩，由于計算假定的偏差造成的工程事故已見不鮮[2]。因此，本文就網(wǎng)架工程設(shè)計中關(guān)于平板支座構(gòu)造及其計算假定的問題進行了分析和討論。

2　平板支座的構(gòu)造

平板支座常用在中小跨度的網(wǎng)架中，按其受力特點分為平板壓力支座和平板拉力支座[3]，其中，平板壓力支座應(yīng)用最為廣泛。工程中常用的平板壓力支座有設(shè)置過渡板和未設(shè)置過渡板兩種，如圖1～2所示。未設(shè)置過渡板的平板壓力支座為了安裝方便往往底板開孔較大，網(wǎng)架安裝就位后將墊板與底板焊牢；設(shè)置過渡板的平板壓力支座，通常是在網(wǎng)架安裝定位后將過渡板與預(yù)埋件焊牢。在安裝就位前，網(wǎng)架水平方向基本沒有任何約束，因此，在網(wǎng)架在安裝定位后，由自重產(chǎn)生的水平支座反力基本都已釋放。這一受力狀況在網(wǎng)架設(shè)計工作中經(jīng)常被忽略，造成網(wǎng)架的模擬計算與實際受力情況不符，為下部結(jié)構(gòu)計算提供的反力條件也不準(zhǔn)確。

圖1　設(shè)置過渡板的平板支座

圖2　未設(shè)置過渡板的平板支座

3　下部支撐結(jié)構(gòu)簡化

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的下部支撐大體可分為墩體、獨立柱、框架三種形式。[3]這三種支撐的豎向剛度加大，計算網(wǎng)架時均可簡化為豎向沒有位移的鉸支座。墩體側(cè)移剛度可認(rèn)為是無窮大，可簡化為固定鉸支座。獨立柱水平剛度較弱，因此，網(wǎng)架計算時應(yīng)考慮其剛度的影響，側(cè)向約束可簡化為彈簧支座，其剛度大小的計算可按《空間網(wǎng)格技術(shù)規(guī)程》（JGJ7-2010）附錄K公式（K.0.4-2）計算[4]。框架的切向側(cè)移較大，沿該方向約束可簡化為固定鉸支座；法向剛度介于兩者之間，該方向約束可以簡化為彈簧支座，框架因形式多樣，不同工程法向側(cè)移剛度大小有所不同，建議針對具體工程，通過在下部結(jié)構(gòu)模型中施加單位力得到該點的位移，從而根據(jù)力位移的關(guān)系計算出支座的法向剛度。下部結(jié)構(gòu)剛度的計算是否準(zhǔn)確直接影響到網(wǎng)架內(nèi)力、支座反力及變形等計算結(jié)果，而網(wǎng)架支座反力的大小也將決定下部結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性和安全性。因此，設(shè)計時應(yīng)足夠重視下部結(jié)構(gòu)的剛度計算。

4　荷載工況合理組合

綜合分析網(wǎng)架的受力狀態(tài)，可將其分為兩個階段。①網(wǎng)架安裝就位前的施工階段，此時平板支座的墊板尚未與支座底板焊牢，不能給網(wǎng)架提供水平約束，網(wǎng)架的約束可認(rèn)為是滑動鉸支座，此時荷載工況組合可僅考慮網(wǎng)架自重工況。②網(wǎng)架安裝就位后的正常使用階段，此時應(yīng)在施工階段的受力基礎(chǔ)上，計入下部結(jié)構(gòu)的剛度，并考慮活載、溫度、風(fēng)、雪、地震等工況的荷載組合進行結(jié)構(gòu)計算。由于兩個階段邊界條件不同，因此，單獨計算各工況的荷載效應(yīng)后將恒載工況的荷載效應(yīng)與其他工況的荷載效應(yīng)進行組合的方法不符合網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的實際受力情況，合理的荷載工況組合應(yīng)體現(xiàn)這兩個階段的先后順序和約束條件的變化分步進行加載計算。

5　結(jié)語

（1）建議軟件設(shè)計人員在設(shè)計軟件時能夠分步施加荷載并同時可以改變約束條件，最終使軟件模擬與實際工程中網(wǎng)架的實際受力狀況更加接近。

（2）在技術(shù)條件有限的情況下，建議進行多種狀態(tài)的包絡(luò)設(shè)計，確保結(jié)構(gòu)安全可靠。

[1]丁蕓孫，朱坊云.網(wǎng)架設(shè)計中常見技術(shù)問題的討論（下）[J].空間結(jié)構(gòu)，1996，11（4）.

[2]尹德玉，趙紅華.網(wǎng)架質(zhì)量事故實例及原因分析[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報，1998，19（1）.

[3]鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點設(shè)計手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.

[4]空間網(wǎng)格技術(shù)規(guī)程（JGJ7-2010）[S].

TU356

A

1673-0038（2015）39-0152-01

2015-9-9

王俊剛（1986-），男，漢族，山西呂梁人，研究生，研究方向為空間結(jié)構(gòu)。