关于网架平板支座构造及其计算假定的讨论

2015-11-04王俊刚王敏张健奎

建材与装饰 2015年39期

关键词：网架支座平板

王俊刚　王敏　张健奎

（1.四川宏基原创建筑设计有限公司四川德阳　6180002.四川工程职业技术学院　四川　德阳　618000）

关于网架平板支座构造及其计算假定的讨论

王俊刚1王敏2张健奎2

（1.四川宏基原创建筑设计有限公司四川德阳6180002.四川工程职业技术学院四川德阳618000）

通过对网架平板支座构造及安装、使用过程中的受力特点分析，结合网架结构设计中遇到的实际问题，重点对平板支座网架结构边界条件的合理简化进行了讨论，并提出了应将安装阶段和使用阶段分别进行受力分析的方法，供网架结构工程设计参考。

网架；平板支座；边界条件；加载过程

1　引言

目前，由于设计软件和技术条件的限制，大多数网架工程设计还是将网架和下部支撑分开设计。网架部分由专业钢结构公司设计完成，并提供支座反力给土建设计公司，再由土建设计公司完成下部混凝土支撑结构的设计。这种模式下，网架的边界约束的计算假定与实际情况是否相符将显得尤为重要[1]。然而在各种网架支座形式中，平板支座应用最为广泛且受力状况比较复杂，给准确的模拟计算带来不少麻烦，由于计算假定的偏差造成的工程事故已见不鲜[2]。因此，本文就网架工程设计中关于平板支座构造及其计算假定的问题进行了分析和讨论。

2　平板支座的构造

平板支座常用在中小跨度的网架中，按其受力特点分为平板压力支座和平板拉力支座[3]，其中，平板压力支座应用最为广泛。工程中常用的平板压力支座有设置过渡板和未设置过渡板两种，如图1～2所示。未设置过渡板的平板压力支座为了安装方便往往底板开孔较大，网架安装就位后将垫板与底板焊牢；设置过渡板的平板压力支座，通常是在网架安装定位后将过渡板与预埋件焊牢。在安装就位前，网架水平方向基本没有任何约束，因此，在网架在安装定位后，由自重产生的水平支座反力基本都已释放。这一受力状况在网架设计工作中经常被忽略，造成网架的模拟计算与实际受力情况不符，为下部结构计算提供的反力条件也不准确。

图1　设置过渡板的平板支座

图2　未设置过渡板的平板支座

3　下部支撑结构简化

网架结构的下部支撑大体可分为墩体、独立柱、框架三种形式。[3]这三种支撑的竖向刚度加大，计算网架时均可简化为竖向没有位移的铰支座。墩体侧移刚度可认为是无穷大，可简化为固定铰支座。独立柱水平刚度较弱，因此，网架计算时应考虑其刚度的影响，侧向约束可简化为弹簧支座，其刚度大小的计算可按《空间网格技术规程》（JGJ7-2010）附录K公式（K.0.4-2）计算[4]。框架的切向侧移较大，沿该方向约束可简化为固定铰支座；法向刚度介于两者之间，该方向约束可以简化为弹簧支座，框架因形式多样，不同工程法向侧移刚度大小有所不同，建议针对具体工程，通过在下部结构模型中施加单位力得到该点的位移，从而根据力位移的关系计算出支座的法向刚度。下部结构刚度的计算是否准确直接影响到网架内力、支座反力及变形等计算结果，而网架支座反力的大小也将决定下部结构设计的经济性和安全性。因此，设计时应足够重视下部结构的刚度计算。

4　荷载工况合理组合

综合分析网架的受力状态，可将其分为两个阶段。①网架安装就位前的施工阶段，此时平板支座的垫板尚未与支座底板焊牢，不能给网架提供水平约束，网架的约束可认为是滑动铰支座，此时荷载工况组合可仅考虑网架自重工况。②网架安装就位后的正常使用阶段，此时应在施工阶段的受力基础上，计入下部结构的刚度，并考虑活载、温度、风、雪、地震等工况的荷载组合进行结构计算。由于两个阶段边界条件不同，因此，单独计算各工况的荷载效应后将恒载工况的荷载效应与其他工况的荷载效应进行组合的方法不符合网架结构的实际受力情况，合理的荷载工况组合应体现这两个阶段的先后顺序和约束条件的变化分步进行加载计算。