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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,大多套用网架结构设计与施工规程[1]。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***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。

广西北流60m直径无中心支承熟料库的网壳结构为研究背景,针对库顶网壳结构输入高温熟料产生的内外温差达120℃等特殊的工艺要求和全天候的生产要求,混凝土库顶采取周边点支承网壳结构。网壳结构中支座的选择直接影响到钢结构的含钢量以及对原混凝土结构相互作用影响的大小。1常用的网壳支座形式网壳支座节点应采用传力可靠、连接简单的构造形式,并应符合计算假定。网壳结构常用的支座形式[1]主要有:固定铰支座、刚性支座、弹性支座以及可以沿方向产生一定水平线位移的滚轴支座。2网壳支座选择针对本项目,采用滚轴支座不能承受水平推力,从而使整体网壳结构变形很大、环向杆件受力超过1 000kN。如采用仅能传递轴向力与剪力的固定铰支座或能传递弯矩、剪力以及轴力的刚性支座,不能对温度应力进行有效释放,对熟料库混凝土库壁产生很大的水平推力(单点经计算达到560kN)。橡胶弹性支座可用于节点需在水平方向产生一定弹性变位且能转动的网壳支座节点,在我国网架结构中有所应用,但受到橡胶材料的温度敏***、耐久性以及因高温加速橡胶老化更换的难度大等诸多因素,本工程不宜用橡胶弹性支座。

释放位移≤50?mm时，可以采用带过渡板的平板支座，过渡板与支座底板间应放置聚四氟乙烯板，并且过渡板上应开孔，开孔孔径保证位移量≥50?mm；宜采用橡胶支座，但应验算橡胶支座剪切变形位移量以满足设计要求；优先采用能释放位移的球形钢支座。当释放位移50～100?mm时，平板支座已很难实现，可以采用橡胶支座，但应验算橡胶支座剪切变形位移量以满足设计要求，此时因为释放位移的要求橡胶支座平面尺寸会比较大；宜优先考虑能释放位移的球形钢支座。当释放位移≥100?mm时，平板支座已不能实现，橡胶支座平面尺寸会非常大，所以应采用能释放位移的球形钢支座。

当支座转角≤0.005?rad时，可以采用带过渡板的平板支座，宜采用橡胶支座，优先采用球形钢支座。当支座转角0.005～0.02?rad时，可以采用橡胶支座，宜采用球形钢支座。当支座转角≥0.02?rad时，应采用球形钢支座。当支座转角不是很大（≤0.02?rad），但支座转动变形往复变化很频繁时，考虑到橡胶支座易老化，所以建议选用球形钢支座。