网架弹性支座刚度计算工具

中小型站房网架屋盖支座弹性刚度取值研究蔡亮;曹平周;田凯【摘要】结合沪昆高铁平坝南站站房结构这一具体工程实例,进行中小型站房网架屋盖支座弹性刚度取值的研究.通过下部框架结构位移函数值,拟合出下部X轴支承结构Y方向的支座水平刚度公式.根据公式计算得到下部支承结构的水平刚度,建立网架结构简化计算模型,并与整体模型的工作性能进行对比分析.计算结果显示,网架单独简化模型与整体模型相比,网架杆件轴力大小、跨中节点竖向位移和网架支座反力的大小相差较小,能够满足实际工程精度要求.运用本文提出的支座弹性刚度计算方法对网架单独建模计算,具有与整体模型计算相当的精度.%In this paper,the study of the elastic stiffness of the roof of small and medium-sized station is carried out with reference to the station structure of Pingba South Station of Shanghai-Kunming high-speed railway.With the displacement value function of the lower frame structure,the bearing horizontal stiffness formula is obtained by fitting the X axis of the lower support structure in Y direction.The horizontal stiffness of the lower supporting structure obtained by the formula calculation is calculated,the simplified model of the net frame structure is established,and the working performance of the overall model is compared with that of the overall model.The calculation results show that the comparison of the simplified model with the overall grid single mode indicates that the truss member axial force,the size of the cross reaction of the vertical displacement and the grid bearing node are small,which meet the practical requirements of engineering accuracy.The use of the stiffness calculation method presented in this paper to calculatethe net frame separately is of the same accuracy as that of overall model calculation.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2017(061)011【总页数】5页(P116-120)【关键词】铁路客站;网架结构;水平刚度;简化计算;单独模型;整体模型【作者】蔡亮;曹平周;田凯【作者单位】河海大学土木与交通学院,南京210098;河海大学土木与交通学院,南京210098;中铁时代建筑设计院有限公司,安徽芜湖241001【正文语种】中文【中图分类】TU356随着我国高速铁路、城际铁路的快速发展,大型铁路客运站站房已基本建成,未来需建客站大多属于中小型客站,探索和研究中小型客站建筑设计将是工程技术人员关注的热点[1]。

平台框架设计中刚度的软件计算
郑雪梅;徐凯;魏建霞;许滔
【期刊名称】《中国惯性技术学报》
【年(卷),期】2006(014)006
【摘要】以卡氏定理为理论基础,对平台框架类型及其截面形状用matlab进行了软件编写工作.通过平台框架设计的参数化、模块化,实现了框架刚度的最优化设计.应用该软件对某型号产品的平台框架类型和截面形状进行了优选搭配,找出了符合整体设计要求的最优化的搭配组合;另外,该软件还可以给出不同参数对刚度和自振频率的影响结果,实现了设计中的特征尺寸、关键尺寸的优化设计.该软件的应用及其结果表明:该软件实现了平台框架设计的参数化、模块化;能够对设计起到优化的作用;并可以一定程度上缩短设计周期.
【总页数】4页(P11-14)
【作者】郑雪梅;徐凯;魏建霞;许滔
【作者单位】天津航海仪器研究所,天津,300131;天津航海仪器研究所,天
津,300131;天津航海仪器研究所,天津,300131;驻431厂军事代表室,葫芦
岛,125004
【正文语种】中文
【中图分类】U666.1
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第1章GSNAP功能概述1GSNAP简介自1993年算起，广厦建筑结构CAD系列软件已经历了近二十年的开发和应用，现已形成一个面向民用和工业建筑结构设计、功能包括前处理、结构分析、后处理和基础CAD在内的集成化和智能化的多高层结构CAD，适用于多高层混凝土结构、多高层钢结构、钢-混凝土混合结构、混凝土-砖混合结构、空间钢构架、网架、网壳、无梁楼盖、加固结构、厂房、体育馆、多塔、错层、连体、转换层、厚板转换、斜撑、坡屋面、弹性楼板和局部刚性楼板等结构。

到目前为止已被国内外7000多家设计单位正式采用，已成为国内两大主要的建筑结构CAD之一。

建筑结构弹塑性静力和动力分析软件GSNAP充分考虑建筑结构的特点，采用了通用计算和大量智能化技术，让不同层次的结构设计人员无论工程规模大小都能计算得到稳定可靠的弹塑性分析结果，从计算技术上保证了弹塑性分析手段可在建筑结构设计中广泛应用，减少了对国外计算软件的依赖，国外计算软件滞后的技术支持一直是弹塑性计算在我国广泛应用的障碍。

建筑结构弹塑性静力和动力分析软件GSNAP是在建筑结构通用分析与设计软件GSSAP基础上，为满足设计单位弹塑性分析的要求而扩展开发的分析核心，它是一个力学计算部分采用通用有限元架构，同时又和结构设计规范紧密结合的建筑结构弹塑性分析软件。

在程序结构的组织上采用了通用有限元技术，使其在分析上具备通用性，梁柱采用纤维束模型，墙采用弹塑性壳模型，可以适用于任何结构形式。

GSNAP与国内广泛应用的广厦建筑结构CAD相接，接力弹性分析GSSAP，完成了弹塑性分析和结果显示整个过程。

目前建筑结构抗震设计仍主要基于小震下弹性分析结果，不能真实反映结构在“三个水准”下的结构抗震性能。

准确的抗震性能计算应该增加基于弹塑性分析软件进行分析，才能真实模拟结构在大震下变形、屈服(损伤)、破坏、倒塌的过程，有针对性加强结构薄弱部位。

同时，准确的抗震计算也有助于结构的优化设计，避免为了增加安全储备，不合理地加大截面，造成资源浪费。

网架矩形橡胶支座节点技术手册板式橡胶支座是由多层橡胶片和薄钢板粘合硫化而成。

它除了能将上部网架结构的垂直集中压力传给柱、墙或梁外，还能适应网架结构所产生的水平位移和转角。

板式橡胶支座节点，构造简单、经济、安装方便，适用于大中跨度的网架。

用于网架结构的板式橡胶支座连接节点的板式橡胶支座，分为氯丁橡胶支座和天然橡胶支座。

气温不低于-25℃的地区可采用氯丁橡胶支座；气温在-25℃至-40℃的地区可采用天然橡胶支座。

板式橡胶支座的设计指标，应按以下要求确定：（1）橡胶支座所用的胶料的物理机械性能指标，应按下表采用：（2）橡胶支座（成品）的物理力学性能指标，应按下表采用：橡胶支座的抗压弹性模量随支座形状系数而变化，具体按下表采用：表中公式：形状系数参数说明：、为橡胶支座短边长度和长边长度，可参考下文中表格确定；为支座中间层橡胶片的厚度。

（3）橡胶支座中间加劲用薄钢板，应采用符合国家标准《碳素结构钢技术条件》（GB/T700-88）规定的Q235钢或符合国家标准《低合金结构钢》（GB/T1591-1994）规定的Q345钢和Q390钢。

其屈服点、抗拉强度及厚度的偏差均应符合国家标准《普通碳素结构钢和低合金结构钢薄钢板技术条件》（GB912）的有关规定。

薄钢板的厚度不应小于2mm。

平面尺寸应比橡胶板每边小5mm。

浇注橡胶前，必须对钢板除锈、去油污、清擦干净，并将周边应仔细加工，以防粘结不良和避免产生应力集中。

设计板式橡胶支座时，应按要求计算确定，同时应满足以下的构造要求：（1）板式橡胶支座的平面尺寸短边（）与长边（）之比，一般可在1:1~1:1.5的范围内采用。

为便于支座的转动，短边应放置在平行于网架跨度的方向，长边则垂直于网架跨度的方向；同时应根据工程地质条件、抗震设防要求以及网架下部支承情况等，正确选用和合理布置橡胶支座。

（2）板式橡胶支座的总厚度应根据网架跨度方向的伸缩量和网架支座转角的要求来确定，一般可在短边长度的1/10~3/10的范围内采用，且不宜小于40mm。

PKPM做钢结构的经验集萃PKPM做钢结构的经验集萃容易搞错的钢结构知识点（一）1、优化设计并非是把别人的设计拿过来，按照原设计思路死扣用钢量（俗称“蚊子腿上剔精肉”），因为这样通常大幅度降低了原设计的安全度，“荷载优化”是选取适当的荷载，应当兼顾业主对结构小幅改动的可能性，比如吊挂灯具、功能分区重新布局。

把恒载取得很小，用钢量没有减小太多，功能限制则限制太死。

优化首先考虑变化方案，简化结构传力模式和传力途径，做到大处节省，具体到杆件节点则要放宽。

如果原结构各部件安全储备相差严重时，可以选择一个合适的安全储备标准来调整各构件型号，该加大的加大，该减小的减小。

结构安全是整体安全，个别杆件强大没啥用。

2、《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2001）5.0.6条：检测单位鉴定达不到要求时，经原设计单位核算认为满足安全时可以验收。

一级建造师《项目管理》中讲：检测单位鉴定达不到要求时，经原设计单位核算认为满足安全时可以验收。

对未达要求的行为承担“违约责任”。

3、网架焊接球如果采用压制钢板制作，钢板厚度公差接近±2.5mm，《强规》规定偏差不大于13%和1.5mm。

怎么办呢？制作时可以把钢板加厚1mm就可以避质检找麻烦了。

4、设置20吨以上的吊车的厂房在国内不允许按《门式刚架规程》设计，主要在于国内吊车梁安装偏差和吊车轨道安装偏差造成卡规，使水平力增加4－5倍，导致厂房剧烈晃动，没法正常使用。

总之，任何先进的设计方法都无法超越实际施工水平来实现，要求符合国情（或者“公司加工实力”）。

比如对20吨驾操吊车的门架按美国规范控制柱头位移为H/240(国内H/400)，晃动得没人愿意驾操，省那一点点钢材和厂房适用性相比就显“设计扣到家”有多么可笑了。

5、什么样的维护系统需要考虑阵风系数？（1）、对脆性材料。

如玻璃幕墙，必须采用阵风系数。

（2）、对阵风作用下，对荷载临时提高能够承受的钢材等，不需要考虑阵风系数。

橡胶支座的刚度公式来自基本力学公式：
水平方向弹簧系数：Ks=A*G/t
其中：t为各层橡胶板总厚度。

A是橡胶的面积，G是橡胶的剪切模量，是给定的基本材料参数。

竖直方向弹簧系数：Kv=A*E/t
其中：t为各层橡胶板总厚度。

A是橡胶的面积。

橡胶支座的等价弹性模量E=（3+6.58*S^2)*G
其中，G是橡胶的剪切模量。

S是橡胶支座的形状系数，被拘束的橡胶面积与单层橡胶板自由膨胀的面积之比。

S=a*b/（2*（a+b）*te）
其中，a，b是橡胶的边长，te是单层橡胶的厚度。

板式橡胶支座
杨氏模量 6Mpa
剪切模量1.2Mpa
体积模量 1100Mpa
泊松比在0.6-0.8之间
t=0.03482m E=。

⽹架弹性⽀座刚度计算⼯具kx1=710.7N/mm ky1=710.7kx2=2106.4N/mm ky2=2106.4Kx=531.4N/mm Ky=531.4温度(T )：0°C 矩形柱截⾯：矩形橡胶垫⽚尺⼨：b=600mm b`=300h=600mm h`=300L=11.1m a=47砼标号（C）30说明：适⽤C25、C30、C35、C40、C45、C50混凝kx1= 179.2N/mm ky1=179.2kx2=1400.0N/mm ky2=622.2Kx=158.9N/mm Ky=139.1温度(T )：18°C 下柱矩形截⾯：上柱矩形截⾯：b=400mm b`=300h=400mm h`=200L=10m a=3砼标号（C）25说明：适⽤C25、C30、C35、C40、C45、C50混凝输⼊条件：说明：绿⾊底⾊的单元框是可修改输弹性⽀座刚度计算⼩⼯矩形截⾯柱⼦：矩形柱总刚度：说明：绿⾊底⾊的单元框是可修改输弹性⽀座刚度计算⼩⼯矩形截⾯柱⼦：输⼊条件：矩形柱总刚度：N/mmkx1=ky1=82.7N/mm N/mmkx2=ky2=734.9N/mm N/mmKx=Ky=74.3N/mm 圆形柱截⾯：mm R=200mm mm 圆形橡胶垫⽚尺⼨：R`=100mmmm、C35、C40、C45、C50混凝⼟。

N/mmN/mmN/mmmmmmm、C35、C40、C45、C50混凝⼟。

修改输⼊的。

算⼩⼯具修改输⼊的。

算⼩⼯具圆形截⾯柱⼦：圆形柱总刚度：说明：厚度输⼊值对矩形截⾯、圆形截⾯均适⽤。

网架（网壳）结构支承方式及支座设计的探讨合肥水泥研究设计院钢构公司张长根内容摘要：在网架(网壳)结构设计中，下部支承结构、支座型式及边界条件的选定，对网架（网壳）结构的稳定性、杆件内力、支座反力、节点位移、用钢量等至关重要。

在实际设计中通过把网架和下部结构连成一体整体分析计算，选择合理的下部支承结构及支座型式，以期使网架(网壳)结构设计更安全、经济、合理。

关键词：支承结构、支座型式、支座节点、边界条件、弹簧刚度0引言在各类空间结构中，刚性体系中的网架( 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(网壳)结构被广泛应用于工业与民用建筑领域中。

但网架(网壳)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（网壳）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。