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某一工程所用大轉(zhuǎn)角網(wǎng)架球鉸支座為例,對(duì)照普通球鉸支座,對(duì)其性能、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算方法進(jìn)行分析。對(duì)所研究的球鉸支座的性能要求承載能力N=10000kN抗拉能力F=2000kN抗剪能力H=3000kN轉(zhuǎn)角θ=0.05rad轉(zhuǎn)動(dòng)中心設(shè)定在O點(diǎn)處(見圖1)。工況分析球鉸支座在服役期間可能出現(xiàn)的工況:1.球鉸支座在承受壓力的同時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng);2.球鉸支座在承受拉力的同時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng);3.球鉸支座在承受壓力的同時(shí)承受剪力和轉(zhuǎn)動(dòng);4.球鉸支座在承受拉力的同時(shí)承受剪力和轉(zhuǎn)動(dòng);以上4種工況中較不利的工況是較后一種。
以下即按這種工況進(jìn)行球鉸支座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算。球鉸支座球鉸支座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和傳力路徑考慮到對(duì)球鉸支座有大轉(zhuǎn)角的要求和有設(shè)定的轉(zhuǎn)動(dòng)中心的要求,采用球面?zhèn)髁Φ拇筠D(zhuǎn)角網(wǎng)架球鉸支座方案,結(jié)合轉(zhuǎn)動(dòng)中心和轉(zhuǎn)角確定傳力球面的球心,以適應(yīng)工程要求。球鉸支座傳力路徑:上部結(jié)構(gòu)將荷載傳給上支座板,然后依次通過不銹鋼板、平面耐磨板、球冠板、球面耐磨板和下支座板傳遞給下部結(jié)構(gòu)。
球鉸支座大轉(zhuǎn)角網(wǎng)架球鉸支座與普通球鉸支座結(jié)構(gòu)、性能對(duì)照當(dāng)球鉸支座轉(zhuǎn)動(dòng)后,球鉸支座承受拉力的兩個(gè)作用面——上支座板的A面和下支座板的B面之間夾角為0.05rad,支座承受水平力的兩個(gè)作用面——上支座板的C面和下支座板的D面之間夾角也為0.05rad,在這種情況下,球鉸支座承受拉力和剪力時(shí)皆為線傳力。
甚至造成點(diǎn)傳力。特別是在承受拉力時(shí),受力點(diǎn)偏向一側(cè),破壞了均衡受力狀況,很可能造成構(gòu)件破壞。且如果先有了拉力、剪力,又需支座轉(zhuǎn)動(dòng),支座先在拉力、剪力作用下,作用面(都是平面)貼合,支座就再也轉(zhuǎn)不動(dòng)了,轉(zhuǎn)角釋放不了,有害力矩也釋放不了。球鉸支座大轉(zhuǎn)角網(wǎng)架球鉸支座以O(shè)點(diǎn)為轉(zhuǎn)動(dòng)中心轉(zhuǎn)動(dòng)0.05rad且承受拉力、水平剪力時(shí)的狀況。
可以看出當(dāng)球鉸支座轉(zhuǎn)動(dòng)后,球鉸支座承受拉力的兩個(gè)作用面(見G處、H處)仍為球面結(jié)合,支座承受水平力的兩個(gè)作用面(見G處、H處)也仍為球面結(jié)合,在這種情況下,支座在承受拉力和剪力時(shí)皆為球面?zhèn)髁?,不存在偏載或應(yīng)力集中,不破壞原有的傳力狀況,保證結(jié)構(gòu),且仍可繞設(shè)定的轉(zhuǎn)動(dòng)中心O轉(zhuǎn)動(dòng)。
以下即按這種工況進(jìn)行球鉸支座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算。球鉸支座球鉸支座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和傳力路徑考慮到對(duì)球鉸支座有大轉(zhuǎn)角的要求和有設(shè)定的轉(zhuǎn)動(dòng)中心的要求,采用球面?zhèn)髁Φ拇筠D(zhuǎn)角網(wǎng)架球鉸支座方案,結(jié)合轉(zhuǎn)動(dòng)中心和轉(zhuǎn)角確定傳力球面的球心,以適應(yīng)工程要求。球鉸支座傳力路徑:上部結(jié)構(gòu)將荷載傳給上支座板,然后依次通過不銹鋼板、平面耐磨板、球冠板、球面耐磨板和下支座板傳遞給下部結(jié)構(gòu)。
球鉸支座大轉(zhuǎn)角網(wǎng)架球鉸支座與普通球鉸支座結(jié)構(gòu)、性能對(duì)照當(dāng)球鉸支座轉(zhuǎn)動(dòng)后,球鉸支座承受拉力的兩個(gè)作用面——上支座板的A面和下支座板的B面之間夾角為0.05rad,支座承受水平力的兩個(gè)作用面——上支座板的C面和下支座板的D面之間夾角也為0.05rad,在這種情況下,球鉸支座承受拉力和剪力時(shí)皆為線傳力。
甚至造成點(diǎn)傳力。特別是在承受拉力時(shí),受力點(diǎn)偏向一側(cè),破壞了均衡受力狀況,很可能造成構(gòu)件破壞。且如果先有了拉力、剪力,又需支座轉(zhuǎn)動(dòng),支座先在拉力、剪力作用下,作用面(都是平面)貼合,支座就再也轉(zhuǎn)不動(dòng)了,轉(zhuǎn)角釋放不了,有害力矩也釋放不了。球鉸支座大轉(zhuǎn)角網(wǎng)架球鉸支座以O(shè)點(diǎn)為轉(zhuǎn)動(dòng)中心轉(zhuǎn)動(dòng)0.05rad且承受拉力、水平剪力時(shí)的狀況。
可以看出當(dāng)球鉸支座轉(zhuǎn)動(dòng)后,球鉸支座承受拉力的兩個(gè)作用面(見G處、H處)仍為球面結(jié)合,支座承受水平力的兩個(gè)作用面(見G處、H處)也仍為球面結(jié)合,在這種情況下,支座在承受拉力和剪力時(shí)皆為球面?zhèn)髁?,不存在偏載或應(yīng)力集中,不破壞原有的傳力狀況,保證結(jié)構(gòu),且仍可繞設(shè)定的轉(zhuǎn)動(dòng)中心O轉(zhuǎn)動(dòng)。



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球鉸支座是建筑結(jié)構(gòu)承重構(gòu)件,滑動(dòng)球鉸支座是環(huán)保型建材,地震所引發(fā)的水平振動(dòng),對(duì)建筑的影響非常大,而沒有滑動(dòng)球鉸支座的建筑物是直接與大地相連的,所以只能通過上部建筑物的擺動(dòng)來散發(fā)地震能量,是直接與大地相連的,有的建筑物因?yàn)楦环€(wěn)或其他原因,就會(huì)在地震過程中倒塌,但是有抗震支座的建筑物就會(huì)避免類似問題,一般抗震支座的原理都比較相似,都是借助水平移動(dòng)來消耗水平地震荷載,達(dá)到保護(hù)建筑物主體的目的,當(dāng)建筑主體和地基之間有支座連接后,再遇到地震時(shí),支座內(nèi)的耐磨滑塊就會(huì)沿著地震振動(dòng)的方向水平滑動(dòng)來帶動(dòng)上部建筑物主體的橫向移動(dòng),從而減小建筑物主體的擺動(dòng)幅度,達(dá)到抗震的效果。 球鉸支座豎向抗拔力取其豎向荷載的50%內(nèi);支座水平抗剪力取豎向荷載的30%~40%;球鉸支座設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)角為0.02rad,也可根據(jù)實(shí)際情況在0.02-0.08rad范圍內(nèi)做相應(yīng)設(shè)計(jì);位移型支座根據(jù)其位移形式不同將其相應(yīng)位移量設(shè)為±60~±100mm,也可根據(jù)實(shí)際需求設(shè)計(jì);滑動(dòng)球鉸支座滑動(dòng)摩擦系數(shù)u≤0.03(-25°C~+60°C)。



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2020年實(shí)施GB/T 32836-2016《建筑鋼結(jié)構(gòu)球型支座》的標(biāo)準(zhǔn),對(duì)所有鋼結(jié)構(gòu)支座的要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則等都做出了規(guī)定,即日起所有廠家生產(chǎn)的鋼結(jié)構(gòu)支座均按照此標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,而不再參照GBT17955-2009《橋梁球型支座》標(biāo)準(zhǔn)。 鋼結(jié)構(gòu)抗震球鉸支座承受縱向拉力、壓力和水平剪力等,可抵御強(qiáng)烈地震的脆性破壞,抗震效果明顯,同時(shí)安裝簡單快捷,可以有效縮短施工工期,保證的基礎(chǔ)上節(jié)約了項(xiàng)目成本。 鋼結(jié)構(gòu)抗震球鉸支座檢測項(xiàng)目: 1、抗壓彈性模量:檢測產(chǎn)品設(shè)計(jì)的彈性大小。 2、抗剪彈性模量:檢測產(chǎn)品水平變形應(yīng)力大小 3、極限抗壓強(qiáng)度:檢測產(chǎn)品承載力儲(chǔ)存模量 4、抗剪粘接性能:檢測產(chǎn)品內(nèi)部鋼板與橡膠粘接的是否存在缺陷, 5、抗剪老化性能:檢測產(chǎn)品耐老化性能,目前該標(biāo)準(zhǔn)因試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)較低,意義不大。 6、容許轉(zhuǎn)角性能:檢測梁體轉(zhuǎn)動(dòng)過程中不出現(xiàn)脫空容許的轉(zhuǎn)動(dòng)量。 7、摩擦系數(shù):檢測四氟滑板和不銹鋼板在有硅脂潤滑條件下的摩擦力值。
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