球形支座計算书.doc

WJKGZ-1250GD球型支座 设 计 计 算 书 编制： 审核： 批准： 设计单位：丰泽工程橡胶科技开发股份有限公司 WJKGZ-1250GD球型支座计算书 设计依据 建筑抗震设计规范GB　50011-2001； 钢结构设计规范GB　50017-2003； 铸钢节点应用技术规程CECS 235:2008; 球型支座技术条件GB/T　17955-2000。 设计数据输入 支座的性能参数：竖向压力 P＝1250000N 水平剪力 H＝1310000N 竖向拉力 F=600000N 转角 θ＝0.02rad 材料选择 支座受力件选用铸钢ZG275-485H和ZG270-500； 摩擦件选用聚四氟乙烯（PTFE）； 密封材料选用天然橡胶(NR) 材料强度设计值 铸钢ZG275-485H的抗拉、抗压、抗弯强度设计值f＝215N/mm2, 铸钢ZG270-500的抗拉、抗压、抗弯强度设计值f＝210N/mm2, 焊缝强度设计值ffw＝160 N/mm2, 聚四氟乙烯（PTFE）的强度设计值fs＝30 N/mm2。 支座的传力路径 外力——上座板——不锈钢板——平面四氟板——球芯——球面四氟板——底座。 水平剪力传力路径： 外力——上座板——底座。 设计计算（附计算书图） 计算思路： 设计计算首先对支座在给定的单一力学状态（即压、剪）下分别进行强度计算；然后对支座进行折算应力强度计算。 从剪力传力路径可以看出，水平力在支座内是支座上支座板与支座底座相互作用，计算受剪时作用面压应力和上支座板外圆筒臂折算应力，同时计算下座板弯曲应力和焊缝。 7强度计算 7.1 支座承受压力时压应力计算 从压力传力路径可以看出，支座承受压力时整个传力链上最薄弱的件是聚四氟乙烯板，因此、只对聚四氟乙烯板计算。 四氟板在水平面投影直径：D1＝260mm 受压面积：S＝πD12/4＝3.14*2602/4＝53066 mm2 压应力：σ＝P/S＝1250000/53066＝23.6N/ mm2 σ＝23.6 N/ mm2＜fs＝30 N/ mm2。 计算结果：符合设计要求。 7. 2 水平力造成的下座板的上凸缘端面压应力计算 作用水平力时作用面长度：B＝D2/2＝352/2＝176 mm 作用面宽度：L1＝40 mm 作用面积：S＝B. L1＝176*40＝7040 mm2 压应力：σ＝H/S＝1310000/7040＝186.1N/ mm2 σ＝186.1 N/ mm2＜f＝215N/mm2。 计算结果：符合设计要求。 7. 3 水平力和竖直拉力时上支座板圆筒臂折算应力计算 　　弯曲应力计算： 水平剪力造成的弯矩：M1＝H*L2＝1310000*50.1N·mm 截面模数：W1＝D3*L32/6＝360*852/6＝433500 mm3 弯曲应力：σw1＝M1/W1433500＝151.4 N/ mm2 竖直拉力造成的弯矩：M2＝F*L4＝600000*58N·mm 截面模数：W2＝3.14*D3*L32/6＝3.14*360*852/6＝1361190 mm3 弯曲应力：σw2＝M2/W21361190＝25.6 N/ mm2 竖直拉力产生的拉应力： σw3＝F/(3.14*D3*L3)＝600000/(3.14*360*85)＝6.2 N/ mm2 总正应力σW=σw1+σw2+σw3=151.4+25.6+6.2=183.2 N/ mm2 剪应力计算： 受剪面积： S＝＝＝τ＝/S＝fτw=（σ2＋3τ2）0.5＝（2＋32）0.5＝N/㎜2fτw＝ N/mm2＜f=21 N/mm2 计算结果：符合设计要求。 7.4 底部焊缝强度校核： 剪应力计算： 受剪面积：S＝＝＝τ＝/S＝S＝＝＝＝/S＝fτw=（σ2＋3τ2）0.5＝（2＋32）0.5＝N/㎜2fτw＝ N/mm2＜=160 N/mm2 计算结果：符合设计要求。 7.5 下座板底座应力校核： 弯曲应力计算： 水平剪力造成的弯矩：M＝H*L6＝1310000*120＝157200000 N·mm 截面模数： W＝3.14*(D54-D64) /32/D5=3.14*(3754-3054)/32/375＝2911664.7mm3 弯曲应力：σw1＝M/W＝157200000/2911664.7＝54 N/ mm2 拉应力由7.4可知：σw2＝14.6 N/ mm2 则σ=σw1+σw2=54+14.6=68.6 N/ mm2 取1mm计算： 焊缝面积：S＝＝＝S＝＝τ＝/S＝fτw=（σ2＋3τ2）0.5＝（2＋32）0.5