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北京目前网架抗震支座在安装中存在的几个突出问题

隔震支座厂家  2020/9/22 14:03:16  5553
内容摘要:北京网架抗震支座水平反力可达40~300kN;网壳和弧形网架抗震支座水平反力可达500~1500kN,过大的支承反力使下部支承框架柱设计偏大或难以设计。一般情况下,无论是上部网架抗震支座或下部支承结构的刚...

北京网架抗震支座水平反力可达40~300kN;网壳和弧形网架抗震支座水平反力可达500~1500kN,过大的支承反力使下部支承框架柱设计偏大或难以设计。一般情况下,无论是上部网架抗震支座或下部支承结构的刚度都不会是无穷大,在网架抗震支座水平反力作用下,支承结构会产生水平位移,这种位移实际上把约束势能转化成为反力做功,使得变形终态的实际支座反力比三向不动铰支座计算出来的小,内力重分布的作用使得网架各杆件计算受力也与实际情况有差异。一般而言,由于变形增大,靠近跨中区域的杆件内力会有所增大,这将形成不安全机制,影响结构长期正常工作。

1、土建设计单位未按网架抗震支座反力对下部结构进行复核

目前设计中多数土建设计单位先根据以往的设计经验或与相关网架公司方案设计得到的支座反力作为输入条件进行下部结构设计。由于难以充分考虑施工图设计阶段的复杂荷载或者结构空间效应产生的荷载作用,采用的网架抗震支座反力往往不准确,而且对后续施工图阶段网架设计数据难以保持跟踪,及时对支承结构设计输入条件进行更新校核,这样就造成了下部结构浪费或存在安全隐患。

2、大跨度网架、弧形网架及网壳结构难以将网架和下部结构合理隔离

网架和下部结构分开设计通常是根据支承框架柱刚度和网架抗震支座形式将网架边界条件处理为固定、自由和弹性三种情况输入程序计算网架,算出支座反力后再加到下部结构上进行下部结构设计。当网架与支承结构的传力关系复杂、网架边界支承刚度难以通过假定计算确定时,这种计算方式显然是不妥的。特别是大跨度网架、弧形网架及网壳结构,传力点往往集中在少数几个边界点,边界受力异常复杂,更是难以采用传统的刚接或者铰接假定来处理,由于边界处理错误造成的工程事故在国内已不鲜见。

3、造成理论计算模式和施工图设计力学模型脱节。

这种由于支座边界条件的不合理设计造成的工程质量事故已不鲜见。网架是房屋整体结构中的一个重要组成部分,除保证自身受力外,还对下部结构起到连接和支撑作用,在没有正确的边界力学模型保证下,网架和下部结构分开计算与整体协同计算的结果是不相同的。结合笔者在审图过程中发现的若干工程案例,本文对目前网架抗震支座及支承框架设计存在的问题进行了分析和讨论,以祈引起设计人员的注意。

4、网架抗震支座选型存在的问题

目前小跨度网架常采用平板压力支座,这种支座产生的水平位移和角位移都较小,对结构整体受力影响不大。对于中等跨度网架和网壳结构仍有些工程采用平板压力支座,由于网架产生的水平推力较大,使支座受力复杂,还可能影响到网架的安全。网架抗震支座一般有固定、自由和弹性三种形式,采取哪种支座形式,应根据工程具体情况确定。支座的选取不仅影响到网架的安全、经济,还直接影响到下部支承结构设计的难易程度,但是有一个原则,即网架设计支座的力学模式必须和施工图设计的支座构造保持一致。

网架抗震支座

5、网架和下部结构分开设计存在的问题

由于《网架结构设计与施工规程》(JGJ7-91)没有规定必须把网架和下部结构连成整体分析计算,国内多数网架专用程序都是把网架和下部结构分开来计算。目前设计中存在下列几个问题。
网架公司没有采用合理正确的下部结构支承刚度目前网架抗震支座设计的一类错误是支座刚度估算错误。当假定网架抗震支座为三向不动铰时,计算出的网架抗震支座水平反力往往偏大。根据荷载以及边界支承布置不同,中小跨度平造成边界输入条件估算不准的原因主要有以下几个方面。

(1)下部结构为体育场馆有看台或为多层框架时,支承框架柱刚度难以估计准确;

(2)若网架平面不规则,支承框架柱两个方向的刚度都不易估计准确;

(3)若考虑地震作用,下部混凝土结构对网架的地震反应影响较大,网架杆件内力变化较大,在不同方向地震作用下每根柱的变形和位移不相同,下部框架整体受力也有较大变化;

(4)在温度变化影响下,网架各方向伸缩不一致,下部结构受力和变形各方向也不相同。

因此网架和下部结构分开设计,对大跨度网架、弧形网架及网壳结构均较难分析清楚网架和下部结构受力情况。

网架安装施工的荷载工况未考虑或考虑不够

网架安装施工其工艺有高空散装法、分条或分块安装法、高空滑移法、整体吊装法、整体提升法、整体顶升法几种,不论采用哪种方法,对支承框架柱的受力都有差异。尤其是采用整体提升法或整体顶升法时,通常是利用支承框架柱,用液压千斤顶将网架提升或顶升到设计位置,提升或顶升的支点不同于网架的设计支承点,这种荷载工况下支承框架柱的强度、刚度及稳定性与设计是不同的。所以,还应考虑网架提升或顶升过程的不同步对网架杆件及提升或顶升点受力的影响。

目前网架和下部结构分开设计或与下部结构连成整体设计基本上考虑的是最终使用荷载工况,施工荷载只考虑了全跨屋面板自重或半跨屋面板自重和施工活荷载等的不利荷载工况,均对网架抗震支座安装施工的荷载工况未考虑或考虑不够,这样就有可能使支承框架在施工时存在安全隐患。



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