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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：K_b=3E_bI_bL/a²（L-a）²

式中  a ：作用点距梁端距离；L：梁长；I_b：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/K1+1/K2；有K=1/（1/K1+1/K2）。