钢桁架万向转动铰接支座

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，钢连廊万向转动铰接支座，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，万向转动铰接支座，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。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。

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。

1工程概况北京奥运会老山自行车馆屋盖采用双层球面网壳结构。网壳通过环形桁架支承于倾斜人字形钢柱上，环形桁架由4根环梁通过腹杆连接而成。该馆屋盖双层球面网壳以四角锥网格为主，径向网格32个，钢桁架万向转动铰接支座，外圈环向网格96个，向内经多次收格使网格大小均匀。网壳杆件采用圆钢管截面，节点为焊接空心球节点。4根环梁采用圆钢管截面。人字形钢柱下部设置铸钢球铰支座。该节点确保了人字形柱在柱脚的转动能力，从而使该节点处仅传递轴向力，优化了混凝土承台的受力情况。网壳矢跨比较小，在竖向荷载作用下将产生较大的水平推力。该水平推力主要由截面较大的环梁承受，采光顶万向转动铰接支座，通过人字形柱脚处设置铸钢球铰支座使人字形钢柱仅承受轴向力，从而改善了柱脚处混凝土基础的受力情况。分析表明铰接连接保证结构可以自由的变形，温度变化时结构可以发生较大的温度变形，而产生很小的温度应力。2铸钢球铰支座节点有限元分析2.1节点构造及控制工况铸钢球铰支座的支承垫(铸钢件3)基本形状为一圆锥台，其上挖出两个球窝，球窝半径比凸球半径大5 mm，以满足安装偏差要求。外盖(铸钢件1、铸钢件2)与铸钢件3之间通过螺钉连接，外盖承受支座拉力并将反力传给支承垫。