一、三种假定 支座 固定支座(不动支座) 弹性支座 可动支座(滑动支座) 二、两种支座受力状态 1、压力支座 平板压力支座: 构造简单、加工方便、用钢量省,适用于中小跨度网架。 板式橡胶支座: 可用于支座反力较大,有抗震要求、温度影响、水平位移较大及有转动要求的大、中跨度网架。
一、三种假定 支座
固定支座(不动支座)
弹性支座
可动支座(滑动支座)
二、两种支座受力状态
1、压力支座
平板压力支座: 构造简单、加工方便、用钢量省,适用于中小跨度网架。
板式橡胶支座: 可用于支座反力较大,有抗震要求、温度影响、水平位移较大及有转动要求的大、中跨度网架。
单面弧形压力支座: 支座节点可沿弧面转动。支座反力较大时采用四个螺栓。
双面弧形压力支座: 又称摇摆支座,构造复杂,加工麻烦,造价较高, 不利于结构抗震。 可用于温度应力变化较大且下部支承结构刚度较大的大跨度空间网格结构。
球铰压力支座: 可使支座节点沿两个水平方向自由转动,不产生线位移,既能较好的承受水平力,又能自由转动。对抗震有利。适用多点支承的大跨度网架。
2、拉力支座
平板拉力支座: 锚栓承受拉力。用于较小跨度的空间网格结构网架。
单面弧形拉力支座: 锚栓拉力较大,设置锚栓承力架。用于要求沿单方向转动的中、小跨度空间网格结构;
案例:一个40m跨度的铝合金桁架,支座全部采用铰接,下部混凝土柱柱顶平面内的水平外力就高达500KN。
疑问1: 支座水平力过大如何解决?
原因1:温度作用的影响:因为温度作用导致水平反力较大,要考虑对温度效应进行释放。比如采用弹簧支座或滑移支座。(通常1.3恒+1.5活+0.6温度工况下支座水平力最大)
原因二:结构挠度过大,造成水平力太大。本项目桁架跨度为40m,桁架高度为3m。高比跨1/13.3,桁架高跨比通常1/6-1/12。挠度大即变形大=内力大。可增加桁架高度降低水平力。
原因三: 支座刚度也会造成某些支座处水平反力过大。比如混凝土柱越大,刚度越大,水平力也就越大。
原因四:支座布置也可能影响水平力(不落地屋架等等)。
疑问2:为啥要用弹性支座?
把支座设置为平板压力支座,水平力很大,会造成底部承重柱截面积及配筋的浪费,不经济。 为了降低水平力对下部结构的影响,因此可采用弹性支座。
疑问3:橡胶支座如何设计?
1.板式橡胶支座是由多层橡胶片和薄钢板粘合硫化而成。它除了能将上部网架结构的垂直集中压力传给柱、墙或梁外,还能适应网架结构所产生的水平位移和转角。板式橡胶支座节点,构造简单、经济、安装方便,适用于大中跨度的网架。
2. 刚接支座节点 ( 图 6-43) 可用于中小跨度空间网格结构中承受轴力、弯矩与剪力的支座节点。支座节点竖向支承板厚度应大于焊接空心球节点球壁厚度 2mm ,球体置 入 深度应大于 2/3 球径。
3.支座节点设计时,当支座底板与基础面摩擦力小于支座底部的水平反力时,应设置抗剪键,不得利用锚栓传递剪力。
4.用于网架结构的板式橡胶支座连接节点的板式橡胶支座,分为 氯丁橡胶支座 和 天然橡胶支座 。气温不低于 -25 ℃ 的地区,可采用 氯丁橡胶支座 ; 气温在 -25~-40 ℃ 的地区,可采用 天然橡胶支座 。
5.板式橡胶支座的设计指标,应按以下要求确定
(1) 橡胶支座所用胶料的物理机械性能指标,应按表 6-8 采用。
6、设计板式橡胶支座时,应按第 6.7.5 节的有关要求计算确定,同时应满足以下的构造要求。
(1)板式橡胶支座的平面尺寸短边 (a) 与长边 (b) 之比,一般可在 1:1~1:1.5 的范围内采用。为便于支座的转动,短边应放置在平行于网架跨度的方向,长边则垂直于网架跨度的方向 ; 同时,应根据工程地质条件、抗震设防要求以及网架下部支承情况等,正确选用和合理布置橡胶支座。
(2) 板式橡胶支座的总厚度应根据网架跨度方向的伸缩量和网架支座转角的要求来确定,一般可在短边长度的 1/10~3/10 的范围内采用,且不宜小于 40mm 。为了满足支座的稳定条件,板式橡胶支座中的橡胶层总厚度 ( 不包括加劲薄钢板的厚度 ) 不应大于支座短边长度的 2/10 ,即 <0.2a 。
(3) 板式橡胶支座中的每层加劲薄钢板的厚度 t ,一般为 2mm 或 3mm; 平面尺寸 - 般应比橡胶片每边小 5mm 。
(4) 板式橡胶支座中的橡胶片厚度,可按以下要求采用 : 对外层橡胶片,其厚度 t 可在 1.5~3mm 的范围内采用,通常取 2.5mm 。对内层 ( 中间每层 ) 橡胶片,其厚度可取为支座短边长度的 1/25~1/30 ,通常采用 5mm 、 8mm 或 11mm 。
(5) 为保证网架支座上部支承板转动后不出现后端脱空而前端局部承压、橡胶支座产生过大的竖向压缩变形等现象,橡胶支座的平均压缩变形量不宜超过橡胶层总厚度的 5% ,且不应大于或等于支座短边长度的 1/2 乘以支座最大转角弧度值。
(6) 当网架支座连接锚栓通过板式橡胶支座时,在橡胶支座上的锚栓孔径应比锚栓直径大 10~20mm ,以免影响橡胶支座的剪切变形和移动。
(7) 橡胶支座与支柱或基座的钢板或混凝土之间可采用 502 胶等胶粘剂粘结固定,必要时还可增设限位装置。为防止橡胶支座的老化,可在支座四周涂以酚醛树脂,并粘结泡沫塑料等。另外,设计时尚宜考虑长期使用后因橡胶老化而需更换的条件。
(8)橡胶支座在安装和使用过程中,要避免与油脂等油类物质以及其他对橡胶有害的物质接触。
7、网架板式橡胶支座节点的计算,应按以下要求进行
(1) 网架板式橡胶支座节点中,上部支承板以上部分的构造与计算,可按平板压力支座节点的有关要求确定。详见钢结构连接节点设计手册 6.7.1 )平板压力支座节点的设计。
a确定支座底板的面积与厚度
b确定支座节点板(或垂直支承板)的侧向垂直加劲肋的厚度
c确定支座底板与节点板(或垂直支承板)和垂直加劲肋的焊脚尺寸
(2)网架板式橡胶支座节点中,板式橡胶支座应按以下要求计算。