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网壳结构与网架结构边界条件的区别
网壳结构的受力性能与网架结构有较大区别,网架结构在某种意义上其整体受力性能类似于平板,结构以受弯曲力为主,而网壳结构则更接近于连续壳体,结构受力以薄膜力为主,双层网壳则具有单向或双向拱(索)的受力特点。因此这两种结构对边界条件有不同的要求。通常在设计周边支承的网架结构时,
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网壳结构与网架结构边界条件的区别
网壳结构的受力性能与网架结构有较大区别,网架结构在某种意义上其整体受力性能类似于平板,结构以受弯曲力为主,而网壳结构则更接近于连续壳体,结构受力以薄膜力为主,双层网壳则具有单向或双向拱(索)的受力特点。因此这两种结构对边界条件有不同的要求。通常在设计周边支承的网架结构时,都选择沿边界切向固定、法向放松的约束条件。这一方面是因为网架结构的下部支承结构在边界的法向比较柔,容易满足以上假定;另一方面网架结构自身也需要这样的边界来释放由温差引起的温度应力和其它次应力。
对于矢跨比很小的微曲面双层网壳,也有将边界法向约束放松的作法。这主要是因为:在这种情况下,即使结构边界按沿法向约束计算,网壳也不再以承受薄膜力为主,其受力特点已接近于平板网架结构;而且由于壳体曲面与边界的夹角太小,如果让边界法向约束,将会产生很大的水平推力,给支座和下部结构设计带来很大困难;另外,由于网壳结构比较扁平,其下部支承结构就必然高柔,这样也比较接近法向放松的计算假定。这时,结构可以看作是一个微弯的网架,而不是网壳。
而对一般网壳结构而言,由于结构自身所具有的拱(索)受力特性,其对下部支承结构有必然的推(拉)趋势,如果放松边界的法向约束,结构的支座节点会沿边界法向产生较大的水平位移,网壳结构就丧失了壳体的受力特性,从承受薄膜力转为承受弯曲力,这必然会削弱结构的实际承载能力、降低结构的整体刚度。严重时还会危及结构的安全。因此,对于一般网壳结构,沿边界法向的约束是不可缺少的,当然,沿边界法向的支座水平推(拉)力也是必然存在的。
边界水平支承刚度对网壳结构受力性能的影响
支承刚度对网架结构和网壳结构的影响也有不同之处。对于周边支承的平板网架结构,对支承刚度仅有一个定性的要求:边界法向水平支承刚度越小越容易满足计算假定。
对网壳结构的计算分析表明,网壳结构是一类对边界条件较敏感的结构,边界条件的细微变化将对结构产生较大的影响。文献[2]关于支座侧向支承刚度对双层柱面网壳结构受力特性的影响作了详细的论述:随着支承刚度的降低,杆件内力将逐渐由上、下弦均受压向上弦受压、下弦受拉转变,也就是说,结构从承受薄膜力向承受弯曲力转变;跨中挠度和支座侧向位移均有所增加;而支座反力却有所降低。
广州国际体育演艺中心钢屋盖主桁架两端支撑于混凝土柱上方32个球形支座上,支座共有4种类型,分别为固定球形铰支座、带弹簧刚度的单向滑动球形铰支座及带弹簧刚度的两种双向滑动球形铰支座(参数不同)。1球形支座的分布图1为球型支座分布图,底部西侧輥輲訛轴~輥輷訛轴桁架6个支座为固定球形铰支座,顶部东侧輧輮訛轴~③轴桁架6个支座为单向滑动球形铰支座(沿东西方向滑动),南北两侧弧线方向各分布10个抗震双向滑动球形铰支座。表1为几类支座的参数。2球形支座基本知识2.1球形支座原理及优点QZ系列球形支座是由上支座板、下支座板、球形板、聚四氟乙烯滑板(球面四氟板)及橡胶挡圈组成的盆式橡胶支座产品。该产品将盆式支座中的橡胶板改为球面四氟板,由于QZ球形支座中间钢板及底盆亦相应地改成球面,减小了摩擦系数,其位移由上支座板与平面四氟板之间的滑动来实现。在上支座板上设置导向槽或导向环来约束支座的单向或多向位移,可制成球形单向活动支座和固定支座,通过球形板和球面四氟板之间的滑动来满足支座转角的需要。图2为球形支座结构图。2.2 QZ系列球形支座的代号球形支座共分3种,分别为单向活动支座、双向活动支座及固定支座。
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