球鉸支座由上、下支座板、不銹鋼板、中間球冠襯板、平面聚四氟乙烯滑板，球面聚四氟乙烯滑板等組成。球型支座通過(guò)球冠襯板與球面聚四氟乙烯板之間的滑動(dòng)完成支點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程，因而有轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，適用轉(zhuǎn)角等優(yōu)點(diǎn)，可以釋放鋼結(jié)構(gòu)卸載時(shí)應(yīng)力、溫度變形應(yīng)力。

 球型鉸支座與其他鉸支座相比有如下特點(diǎn)：

1球型支座通過(guò)球面?zhèn)髁?，不出現(xiàn)力的縮頸現(xiàn)象，作用在預(yù)埋件上的反力比較均勻

2球型支座通過(guò)球面聚四氟乙烯板的滑動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)支座的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程，轉(zhuǎn)動(dòng)力矩小，而且轉(zhuǎn)動(dòng)力矩只與支座球面半徑及四氟板摩擦系數(shù)有關(guān)，與支座轉(zhuǎn)角大小無(wú)關(guān)，因此特別適用于大跨度鋼結(jié)構(gòu)的使用要求。

3球型支座各向轉(zhuǎn)動(dòng)性能一致，適用于跨度大、鋼結(jié)構(gòu)空間雙曲等不規(guī)則結(jié)構(gòu)致使各方向均有

轉(zhuǎn)角變位的結(jié)構(gòu)支承。  

4球型支座不用橡膠承壓，不存在橡膠老化對(duì)支座轉(zhuǎn)動(dòng)性能的影響，特別適用于低溫地區(qū)。球型支座在傳遞結(jié)構(gòu)荷載過(guò)程中不受橡膠允許承壓的制約，與盆式支座相比，其單位面積承載能力大，支座體積小，可減小支座底面積。

對(duì)于任意曲面的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),由于桿件不在一個(gè)平面內(nèi),則溫度應(yīng)力總可通過(guò)節(jié)點(diǎn)在曲面法向的彈性位移得以發(fā)散。因此,邊界法向的約束條件與釋放整個(gè)網(wǎng)殼的溫度應(yīng)力關(guān)系不大,僅對(duì)與支座直接相聯(lián)的桿件有影響。

而沿邊界切向固定的約束條件,對(duì)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)邊界附近縱向(或切向)的桿件在溫差影響下的伸縮有一定的制約作用。當(dāng)邊界較長(zhǎng)時(shí),宜沿邊界切向設(shè)置彈性支承以釋放該方向的溫度應(yīng)力

網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的支座型式

11邊界支承剛度對(duì)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)支座選型的影響

網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的邊界支承剛度取決于下部結(jié)構(gòu)的剛度和支座節(jié)點(diǎn)的自身剛度,根據(jù)文獻(xiàn)[4]的論述,以上兩者的組合剛度。

1工程概況北京奧運(yùn)會(huì)老山自行車館屋蓋采用雙層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。網(wǎng)殼通過(guò)環(huán)形桁架支承于傾斜人字形鋼柱上,環(huán)形桁架由4根環(huán)梁通過(guò)腹桿連接而成。該館屋蓋雙層球面網(wǎng)殼以四角錐網(wǎng)格為主,徑向網(wǎng)格32個(gè),外圈環(huán)向網(wǎng)格96個(gè),向內(nèi)經(jīng)多次收格使網(wǎng)格大小均勻。網(wǎng)殼桿件采用圓鋼管截面,節(jié)點(diǎn)為焊接空心球節(jié)點(diǎn)。4根環(huán)梁采用圓鋼管截面。人字形鋼柱下部設(shè)置鑄鋼球鉸支座。該節(jié)點(diǎn)確保了人字形柱在柱腳的轉(zhuǎn)動(dòng)能力,從而使該節(jié)點(diǎn)處僅傳遞軸向力,優(yōu)化了混凝土承臺(tái)的受力情況。網(wǎng)殼矢跨比較小,在豎向荷載作用下將產(chǎn)生較大的水平推力。該水平推力主要由截面較大的環(huán)梁承受,通過(guò)人字形柱腳處設(shè)置鑄鋼球鉸支座使人字形鋼柱僅承受軸向力,從而改善了柱腳處混凝土基礎(chǔ)的受力情況。分析表明鉸接連接保證結(jié)構(gòu)可以自由的變形,溫度變化時(shí)結(jié)構(gòu)可以發(fā)生較大的溫度變形,而產(chǎn)生很小的溫度應(yīng)力。2鑄鋼球鉸支座節(jié)點(diǎn)有限元分析2.1節(jié)點(diǎn)構(gòu)造及控制工況鑄鋼球鉸支座的支承墊(鑄鋼件3)基本形狀為一圓錐臺(tái),其上挖出兩個(gè)球窩,球窩半徑比凸球半徑大5 mm,以滿足安裝偏差要求。外蓋(鑄鋼件1、鑄鋼件2)與鑄鋼件3之間通過(guò)螺釘連接,外蓋承受支座拉力并將反力傳給支承墊。