网壳结构的边界条件及支座设计.pdfVIP

　第 3 卷　第 4 期 空　　间　　结　　构 1997 年 11 月　 网壳结构的边界条件及支座设计 董继斌　刘善维 (煤炭部太原设计研究院　　太原 03000 1) 摘　要　本文结合边界条件对结构强度、刚度、水平推力和温度应力等几方面的影响探讨 了网壳结构边界条件的选型, 还结合网壳结构的一般边界条件, 提出了网壳支座的合理型式和 应用范围; 并且提供了常见支承条件下, 网壳支座的设计思路和方法。 关键词　网壳　　边界条件　　支座 一、前　言 近年来, 建筑跨度越来越大、体型越来越复杂, 网壳结构在工业与民用建筑中的应用也 日 趋增多。由于没有指导网壳结构设计与施工的规程, 一般结构工程师在设计网壳结构时, 大多 [ 1 ] 套用网架结构设计与施工规程 。但是, 网壳结构的受力性能与网架结构相比毕竟有较大的区 别: 从网壳结构计算模型的确定到节点、杆件的设计方法都有不同于网架结构的地方, 完全套 用网架结构的设计方法来设计网壳结构将带来严重后果, 因此有必要重新认识网壳结构设计 的每一环节。 边界条件假定是结构计算的重要一环。网壳结构对边界条件的要求较网架结构要高, 本文 将结合边界条件对结构强度、刚度、水平推力和温度应力等几方面的影响来探讨网壳结构边界 条件的选型。 网壳结构的支座节点是网壳结构的重要构件, 是网壳结构与下部支承结构的连接纽带, 是 实现边界条件假定的重要途径。支座节点的设计是网壳结构设计的一个重要组成部分, 其设计 的成败直接关系到网壳结构的边界条件假定能否成立, 关系到网壳实际受力状况与计算模型 是否一致, 影响到网壳结构的整体安全。本文将结合网壳结构的一般边界条件, 提出网壳支座 的合理型式和应用范围。 网壳支座的受力状态与网架结构有所不同, 完全借用网架支座的设计方法来设计网壳结 构的支座是偏于不安全的, 在此有必要对常用支座的设计思路和方法作一交代。 二、网壳结构的边界条件 文稿收到日期: 1997 66。 39 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 1 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 (