李工分享:网架支座选型逻辑,结合规程与工程案例

   日期:2025-04-07     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:144    
核心提示:网架支座:可选用固定铰支座大跨度结构常采用“固定铰支座+滑动支座”或“固定铰支座+弹性支座”混合布置,平衡经济性与安全性。跨楼栋/结构缝:固定铰+滑动支座固定铰支座“稳”,弹性支座“柔”,滑动支座“活”,三者各有千秋。

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在空间网格结构里,网架支座起到连接上部结构与下部支撑的作用,就如同“关节”一般。它不但要把荷载传递出去,而且还得适应温度变形以及地震作用等这些复杂的工况。如果选错了支座,那么轻者会使结构出现开裂的情况,重者则会引发安全事故。本文将《空间网格结构技术规程》(JGJ7 - 2010)与本人实际应用过的工程案例相结合,与大家一同分享个人对于固定铰支座弹性支座滑动支座的理解以及选型逻辑,若有不足和错误之处,恳请大家批评指正。

一、背景

同时应符合计算假定

在结构力学领域,“刚体”是一个极为重要的理想化模型。它的基本假设为,物体在力的作用下不会产生任何形变,也就是说物体内部各点的相对位置能够始终保持不变。然而,在现实的生活当中,并不存在绝对意义上的刚体。刚与弹这两个概念只是相对而言的。

网架常用的支座形式包含固定铰支座、弹性支座(特指橡胶支座)和滑动铰支座。这些支座形式的做法大家熟悉,特点大家也熟悉,本文不再详细说明。

在实际工程案例里,网架通常被用于大跨度结构。支承网架的下部结构是多种多样的。有的下部是钢/混凝土框架结构,这种结构大致可分为有楼板和无楼板两种情况;有的下部是钢结构/混凝土独立柱;还有的跨越不同楼栋,充当裙房中庭的顶部。《空规》(JGJ7-2010)的 4.16 条规定,在对空间网格结构进行分析时,需要考虑上部空间网格结构与下部支承结构之间的相互影响。空间网格结构的协同分析,一方面可以把下部支承结构折算为等效刚度和等效质量,以此作为上部空间网格结构分析时的条件;另一方面可以把上部空间网格结构折算为等效刚度和等效质量,以此作为下部支承结构分析时的条件;同时还可以将上、下部结构进行整体分析。

刚与弹会在结合下部结构的情况下互相转化。个人认为,若抛开下部结构形式而去谈论支座的选用,那是毫无意义的。即便清楚知晓各种支座的特点,但如果不结合下部结构形式,大多数人在处理实际项目时可能依然会感到一头雾水。

二、工程案例

某大学礼堂的网架结构,其下部是混凝土框架结构。网架采用多点支承的方式,在柱顶有框架梁以及混凝土楼板。

网架支座:选用弹性橡胶支座

理由:下部结构在柱顶网架支座位置存在框架梁和楼板的约束。如果选用固定铰支座,那么采用固定铰支座与下部独立柱串联后,组合水平刚度会很大,这种情况类似于嵌固端。在这种情况下,温度作用在支座位置会产生很大的水平反力,这会给下部结构设计带来困难。所以,选用橡胶支座来释放温度应力是较为合理的。

b、某大学的礼堂有网架结构,其下部是混凝土独立柱。网架是多点支承的,在柱顶处没有框架梁以及混凝土楼板。

网架支座:可选用固定铰支座

理由:下部结构在柱顶网架支座位置,不存在框架梁和楼板的约束。因此选用了固定铰支座。由于独立柱比较高,且没有梁板的约束,采用固定铰支座与下部独立柱串联后,其组合水平刚度不大。所以在温度作用下,支座位置不会产生很大的水平反力。

三、三大支座的区别与联系

- 滑动支座。

核心功能限制位移,传递荷载减震+弹性变形自由滑动+位移补偿

承载能力方面,钢构件起主导作用时为高;依赖材料性能时为中;需配合限位装置时也为高。

温度适应性方面表现不佳,容易产生温度应力;但在其他方面有优势,比如具有弹性缓冲的作用,还能通过滑动来释放应力。

抗震性能方面,通常为一般,采用耗能减震技术时则为优,一般情况下为一般。

成本具备高的情况。

三者都要满足竖向承载力的要求,并且部分复合型支座,像弹性滑动支座,是可以组合起来使用的。

大跨度结构常常会采用“固定铰支座+滑动支座”这种布置方式,同时也会采用“固定铰支座+弹性支座”这种布置方式钢结构网架支座,以此来平衡经济性与安全性。

四、实际项目选型建议

1. 四步选型法

Step1 定跨度:

小跨度(

中大跨度(30~60m):弹性支座或单向滑动支座。

大跨度(>60m):采用球型滑动支座或成品支座。

Step2 验荷载:

动荷载(如吊车、设备振动):选弹性支座。

静荷载为主:固定铰支座更经济。

Step3 看支承:

下部结构刚:弹性支座或滑动支座。

下部结构柔:固定支座。

跨楼栋/结构缝:固定铰+滑动支座

Step4 控成本:

非关键节点可选用标准型支座,关键节点需定制加强型。

2. 施工与运维要点

支座中心偏差要小于等于 2mm,滑动面的清洁度会对性能产生直接影响。

橡胶支座应避免与油类物质接触。

管理:橡胶支座每5年检测一次硬度,设计寿命到期后强制更换。

五、常见误区与避坑指南

误区:滑动支座“一滑到底”

滑动支座需设置限位挡块,防止地震或强风下过度位移。

忽视节点刚度匹配

支座刚度和相邻杆件存在较大差异时,会引发应力集中,这种情况需要通过有限元分析来进行验证。

材料以次充好

劣质橡胶易老化开裂,聚四氟乙烯滑板厚度不足会加速磨损。

六、结语

网架支座选型是关于力学性能、经济性以及施工可行性的平衡艺术。固定铰支座具有稳定性,弹性支座展现出柔软性,滑动支座则体现出活动性,它们各自都有其独特的优势。在设计时,应当以力学概念为主要依据,结合跨度、荷载以及下部结构的类型进行精准的匹配,在必要的情况下进行大小刚度的包络设计。只有将规范要求与工程经验进行深度的融合,才能够让“结构的关节”真正做到安全可靠。

 
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