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網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)邊界條件的區(qū)別

網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的受力性能與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)有較大區(qū)別,網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在某種意義上其整體受力性能類似于平板,結(jié)構(gòu)以受彎曲力為主,而網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)則更接近于連續(xù)殼體,結(jié)構(gòu)受力以薄膜力為主,雙層網(wǎng)殼則具有單向或雙向拱(索)的受力特點。因此這兩種結(jié)構(gòu)對邊界條件有不同的要求。通常在設計周邊支承的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)時,都選擇沿邊界切向固定、法向放松的約束條件。這一方面是因為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的下部支承結(jié)構(gòu)在邊界的法向比較柔,容易滿足以上假定;另一方面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)自身也需要這樣的邊界來釋放由溫差引起的溫度應力和其它次應力。

對于矢跨比很小的微曲面雙層網(wǎng)殼,也有將邊界法向約束放松的作法。這主要是因為:在這種情況下,即使結(jié)構(gòu)邊界按沿法向約束計算,網(wǎng)殼也不再以承受薄膜力為主,其受力特點已接近于平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu);而且由于殼體曲面與邊界的夾角太小,如果讓邊界法向約束,將會產(chǎn)生很大的水平推力,給支座和下部結(jié)構(gòu)設計帶來很大困難;另外,由于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)比較扁平,其下部支承結(jié)構(gòu)就必然高柔,這樣也比較接近法向放松的計算假定。這時,結(jié)構(gòu)可以看作是一個微彎的網(wǎng)架,而不是網(wǎng)殼。

不少網(wǎng)架設計師喜歡將網(wǎng)架全部或部分支座水平位移約束釋放以簡化計算，但是網(wǎng)架支座水平位移約束釋放后，網(wǎng)架下部支承結(jié)構(gòu)水平力傳遞有可能會變的不合理。比如對于屋頂為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的單層空曠建筑，如將全部支座水平位移約束釋放的話，水平震作用下網(wǎng)架支承柱就成了懸臂柱，此時網(wǎng)架起不到協(xié)調(diào)各支承柱共同抵抗水平力的作用，中震或大震下支承柱柱頂發(fā)生大變形，網(wǎng)架支座開始傳遞水平力，由于支座剛開始是釋放水平位移的，我們無法保證各個支座同時傳遞水平力，若是某一個或某幾個支座先開始受力，那么很可能會各個擊破，各個支座先后破壞，從而導致網(wǎng)架整體偏離支承結(jié)構(gòu)而發(fā)生塌落破壞。所以網(wǎng)架支座選用何種形式應從結(jié)構(gòu)整體受力合理來考慮，不能僅考慮網(wǎng)架計算簡化或者僅考慮網(wǎng)架自身安全。

球型支座受力無非是拉、壓、彎、剪、扭幾種情況，哪種受力算是復雜？對于平板支座、橡膠支座和球形鋼支座均能承受拉力、壓力、剪力，所以拉、壓、剪不能算是復雜，而對于釋放位移約束和釋放轉(zhuǎn)動不是每一種支座都能實現(xiàn)的，所以對于釋放位移和釋放轉(zhuǎn)動的應該算是受力復雜。下面分情況介紹各種受力復雜情況下如何選擇合適的支座。