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(diǎn)。因此這兩種結(jié)構(gòu)對(duì)邊界條件有不同的要求。通常在設(shè)計(jì)周邊支承的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)時(shí),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?yàn)榫W(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(lái)釋放由溫差引起的溫度應(yīng)力和其它次應(yīng)力。

對(duì)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?yàn)?在這種情況下,即使結(jié)構(gòu)邊界按沿法向約束計(jì)算,網(wǎng)殼也不再以承受薄膜力為主,其受力特點(diǎn)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(huì)產(chǎn)生很大的水平推力,給支座和下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)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(jì)算假定。這時(shí),結(jié)構(gòu)可以看作是一個(gè)微彎的網(wǎng)架,而不是網(wǎng)殼。

不少網(wǎng)架設(shè)計(jì)師喜歡將網(wǎng)架全部或部分支座水平位移約束釋放以簡(jiǎn)化計(jì)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(huì)變的不合理。比如對(duì)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(shí)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(wú)法保證各個(gè)支座同時(shí)傳遞水平力，若是某一個(gè)或某幾個(gè)支座先開始受力，那么很可能會(huì)各個(gè)擊破，各個(gè)支座先后破壞，從而導(dǎo)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(yīng)從結(jié)構(gòu)整體受力合理來(lái)考慮，不能僅考慮網(wǎng)架計(jì)算簡(jiǎn)化或者僅考慮網(wǎng)架自身安全。

球型支座受力無(wú)非是拉、壓、彎、剪、扭幾種情況，哪種受力算是復(fù)雜？對(duì)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(fù)雜，而對(duì)于釋放位移約束和釋放轉(zhuǎn)動(dòng)不是每一種支座都能實(shí)現(xiàn)的，所以對(duì)于釋放位移和釋放轉(zhuǎn)動(dòng)的應(yīng)該算是受力復(fù)雜。下面分情況介紹各種受力復(fù)雜情況下如何選擇合適的支座。