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第十届全l司现代结构¨犟学术研讨会 考虑弹性约束的网架计算 陈志华 张倩 闰翔宇 (天津大学建筑．r程学院，天津300072) 摘要：通常的网架计算在考虑水平约束时，根据不同的下部支承情况，按照不同的刚度进行取值计算。事实上，网架周边 球节点通过支座问接作用在下部支承结构上，由此可能产生不同于下部支承结构刚度的支座弹簧刚度。在常规的网 架计算后，应考虑支座的弹性约束对网架进行验算。 关键词：弹性约束，网架计算 一、引言 在网架的计算过程中，我们通常根据网架下部支承结构的刚度来确定网架的约束情况，而忽略了网架 实际上是通过支座来和下部结构进行连接的，这就导致了先前的约束刚度与实际情况可能有所不同，本文 正是基于这一点进行阐述的。 二、网架弹性约束 通常情况下的网架计算，在考虑约束情况时，除了竖向约束，在水平方向上，往往根据不同的下部支 承情况，按照不同的刚度取值进行约束。也就说，下部支承结构在某一水平方向上刚度足够大时，在此方 向上我们考虑网架也为刚性约束；如果下部支承结构在某一水平方向上刚度不大，我们需要计算此时的弹 簧刚度，在此方向上按照计算好的弹簧刚度考虑网架的弹性约束；如果下部支承结构在某一水平方向上刚 度几乎为零，那么在此方向上我们不对网架进行约束。 依据这个原则，网架周边的节点应该直接与下部支承结构相连接，而实际上，节点中心距离下部支承 结构还有一个支座的高度，根据不同的工程情况以及周边球节点的大小，这个支座高度有一定的取值范围。 也就是说，我们在考虑网架的实际约束情况时，应考虑到支座高度的影响，计算支座的弹簧刚度，作为网 架在此方向上的弹性约束。而如果我们按照下部支承结构的刚度考虑网架约束，尤其是按照刚性约束时就 有可能偏于不安全。因此，按照支座的刚度进行网架约束的计算还是很有必要的。 前面提到，支座的弹簧刚度与支座高度有关，支座高度又由周边球节点的大小决定，而在软件计算前， 我们并不能确切知道球的直径。为此，本文提出一个切实可行的方法。首先按照通常的约束原则，即以下 部支承结构的刚度对网架进行约束，得到初步的计算结果，此时就可以初步确定球节点的大小以及支座的 高度，然后据此计算支座的刚度，若此弹簧刚度大于先前的下部支承结构的刚度，则不需要进行验算：若 此弹簧刚度小于先前的下部支承结构的刚度，则以此弹簧刚度莺新对网架进行约束，对网架进行必要的验 算，判断先前的计算结果是否可靠。接下来，就以一个实际的工程实例进行说明。 考虑弹性约束的网架计算 本工程为天津市某中心螺栓球钢网架结构。分为两个网架，1-4轴网架和6一12轴网架，前者平面尺寸 工业建筑2010增刊 435 第十届全困现代结构工程学术研讨会 架高度为2．85m。钢材采用Q235B。本文仅选取卜4轴网架，从支座约束情况、支座反力和计算结果的分析 比较等方面进行阐述。 (一)支座约束情况 按照一般原则，对网架进行约束。其中支座K7为三向铰支，支座K5为x、z向铰支，支座K6为Y、z 向铰支。具体约束情况见图l。施加各种荷载工况并组合后，用软件MSGS进行计算，得到周边球节点的大 小，并设计支座，支座高度为350mm，支承球的肋板尺寸为380．20mm，由此计算支座的弹簧刚度： 折减后得670000kN／m。此弹 I=—20x3803-I—-380x203：9．1×107咖·，K=兰兰兰!Q兰!；!兰!Q!=1350kN／咖， 12 350’ 簧刚度小于之前约束的刚度，为了安全考虑，应对网架进行弹性约束后的验算。考虑支座的弹性约束，网 kN／m，z向刚性连接； 架约束情况如图2所示。其中K8的约束情况为：x向刚度670000kN／m，y向刚度100 K9的约束情况为：X向刚度100 KIO的约束情况为：x向刚