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网架结构的支座设计要点

网架(网壳)结构作为一种高次超静定空间杆系结构，由于其受力

性能好(理论上杆件只受轴

力作用)、刚度大、整体性及抗震性能好、承载力强、受支座不均

匀沉降影响小、适应性强，而计算理论的日益完善以及计算机技术飞

速发展，使得对任何极其复杂的三维结构的分析与

设计成为可能，因此网架结构被广泛应用于工业与民用建筑领域

中。但网架结构如果其支承

结构、支座型式及边界条件设计不合理会对网架结构的安全性和

经济性造成重要影响。

1.支承结构与支承方式

目前在很多工程中，网架（网壳）一般由专业的钢构公司根据事

先假定的边界约束条件进行

设计，再将他们算出来的支座反力作为外加荷载作用到下部支承

结构中。把网架（网壳）和

下部支承结构分开计算，网架支座相对于下部结构的位移虽然可

以通过弹性约束方法模拟，

但是由下部支承结构变形带来的支座沉陷等支座本身的变位很难

估算准确，算出来的结构内

力在某些情况下会与实际情况差别较大，可能会给工程留下安全

隐患。下部结构可能是柱，

也可能是梁，也可能是其他结构形式，不仅刚度是有限的，而且

具体工程刚度差异可能很大，在这种假定条件下，算出来的杆件内力、

支座反力及下部结构内力与采用网架支座刚度为实

际刚度且上、下部结构共同工作的力学模型所计算出来的结果肯

定是不相同的。另外，分开

计算还割裂了上下部结构的协同工作，使得上、下部结构的周期

和位移计算均不准确。

通常网架的支承可以分为：周边支承、点支承以及点支承与周边

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支承混合使用三种方式，周

边支承是将网架周边节点搁置在梁或柱上，点支承则是将网架支

座以较大的间距搁置于独立

梁或柱上，柱子与其他结构无联系。网架（网壳）搁置在梁或柱

上时，可以认为梁和柱的竖

向刚度很大，忽略梁的竖向变形和柱子轴向变形，因此网架（网

壳）支座竖向位移为零，网

架（网壳）支座水平变形应考虑下部结构共同工作。在周边支承

网架（网壳）支座的径向应

将下部支承结构作为网架（网壳）结构的弹性约束，而点支承网

架（网壳）支座的边界条件

应考虑水平X和Y两个方向的弹性约束。支承结构的等效弹簧刚

度计算有如下几种：

1）支承柱支承

柱子水平位移方向的等效弹簧刚度为：Kc=3EcIc/H3c

式中Hc：柱高；Ic：柱截面惯性矩。

2）两端简支梁支承

由长度为L，网架支座位于距梁端为a的简支梁的等效弹簧刚度为：

Kb=3EbIbL/a2（L-a）2

式中a：作用点距梁端距离；L：梁长；Ib：梁截面惯性矩。

3）橡胶垫支座

由高度为Hp的橡胶垫支承的支座等效弹簧刚度为：

Kp=GpAp/Hp

式中Ap：橡胶垫面积；Hp：橡胶垫高。

在实际工程中往往是在梁顶或柱顶增加橡胶垫弹性支座，特别是

在大跨度网架中，通过橡胶

垫支座以满足温度应力的变形要求，这就要求考虑梁或柱弹性刚

度与橡胶垫弹性刚度的叠加，当K1与K2叠加时，由位移叠加得其叠

加刚度K为:1/K=1/K