摘要：空间结构兼具美妙的建筑空间效果和良好的力学性能，网架结构是我国应用最广泛的空间结构之一。随着我国经济的快速发展，空间网架结构形式日益多样化和复杂化，尤其是杆件和节点数目繁多等问题的出现，使抗震设计日趋重要。特别是我国为多地震国家，全国大部分大中城市处于地震区，因此空间网架结构的抗震及减震问题显得更为突出。本文通过对板式橡胶隔震支座和一种新型软钢-滚动隔震支座的简单介绍，对今后网架结构抗震设计有一定帮助。
关键词：网架结构；隔震；支座；力学性能
1 引言
网架结构为空间轻量结构体系，整体刚度好，经济技术指标优越，建筑造型丰富，各种体育场馆、火车站、会展中心、飞机场、加油站、工业厂房等大跨度建筑，普遍都采用了网架结构[1]。网架结构支座是一个关键的部位，相关学者已提出了多种网架结构支座形式，主要包括球形支座、板式支座、销轴支座、橡胶垫支座、轴承支座和盆式支座等[2]。
2 几种网架结构隔震支座的简单介绍
支座节点是上部空间结构和下部结构（柱、支撑系统）的连接构件[3]。大跨度屋盖结构应考虑构件变形、支承结构位移、边界约束条件和温度变化等对其内力产生的影响；同时可根据结构的具体情况采用能适应变动的支座以释放附加内力。支座节点的功能有很多，最主要的一点是能可靠地将上部结构的内力（压力、拉力等）集中地传递到下部结构，同时还可起到释放某些内力（温度应力、不利弯矩），以避免下部主要结构处于非常不利的复杂应力状态的作用[4]。
2.1 板式橡胶支座
目前所采用的板式橡胶支座，适用于大、中跨度网架。其构造是在支座底板与支承面之间设置一块橡胶垫板，橡胶垫板由多层橡胶板与薄钢板粘合、压制而成[5]。由于橡胶垫板具有良好弹性，也可产生较大剪切变形，这种构造措施，可使橡胶支座承受很大的竖向压力，而在水平向产生较大的变形，既可适用支座节点的转动要求又可在外界水平力作用下产生一定变位[6]。
2.2 新型软钢-滚动隔震支座[7]
当前在大跨结构中开发与使用的支座以叠层橡胶材料、滑动钢球铰支座和摩擦摆支座居多。橡胶支座竖向抗拔能力较差，并且缺乏足够的转动能力；球铰支座构造相对复杂，隔震能力较差，同时也无法释放温度应力；摩擦摆支座要求摩擦面的摩擦系数要小并要具有较高的竖向承载能力，对摩擦面材料性质要求较高。
为了克服现有支座的不足，有学者研发了一种新型软钢-滚动隔震支座。支座的滚动装置采用滚珠，在水平地震荷载作用下，通过滚动装置的运动产生滚动位移，从而减小结构的地震输入。由于滚珠采用高强合金钢制造而成，具有较强的承压能力，且摩擦系数仅为滑动摩擦系数的10%左右，因此采用滚动隔震装置可克服现有聚四氟乙烯材料的竖向承载力不足或支座面积过大的问题。
软钢就是屈服应力比较低的钢材，有的软钢屈服点低至80MPa，断裂应变达到40%~60%。试验表明软钢在反复循环荷载作用下能表现出稳定的滞回性能和良好的低周疲劳性能[7]。
在支座外围安装软钢片，利用软钢具有良好的塑性变形能力，在地震和风作用过程中产生滞回变形耗能，并提供一定的初始刚度，保持结构在风等频遇荷载作用下的稳定性。
2.3 摩擦摆支座
图2 普通摩擦摆支座
摩擦摆支座（Friction Pendulum Bearing，可简称 FPB），是由Zayas教授提出的一种对地震频率的低敏感性和高稳定性、能自限位、复位等优良的隔震性能的支座[8]。由于FPB良好的隔震性能，常用于各种结构中，而通过研究发现支座滑槽的曲面对隔震性能影响较大，中外学者研发出很多种形式的摩擦摆支座，有普通摩擦摆支座（如图2）、摩擦复摆隔震器（如图3）、变曲率摩擦单摆隔震器（图4）、多级摩擦摆隔震器（图5）等。
图3变曲率（频率）摩擦单摆隔震器
图4变曲率（频率）摩擦单摆隔震器
图5多级（三重）摩擦摆隔震器
3结语
支座节点作为上部结构与支承结构之间联系的纽带，关系着整体结构的安全。支座节点设计不合理，会导致严重的后果，造成严重的经济损失[7]。本文在分析总结了空间结构板式橡胶支座并介绍了一种新型软钢-滚动隔震支座，摩擦摆支座也具有很好的性能，通过对这几种抗震支座了解和学习，对网架结构抗震有了初步的认识。
参考文献：
[1]Du Wenfeng，Zhang Hui.Spatial structure [M].Beijing：China Electric Power Press，2008（in Chinese）
[2]沈银澜，范重，张培基.建筑结构球形支座设计分析[J].钢结构，2011，26（6）：6-11.
[3]蔡炎城，薛素铎，李雄彦.复合隔震支座在网壳结构隔震控制中的应用研究[C]//第九届全国现代结构工程学术研讨会论文集.济南，2009：473-480.
[4]GB 50017-2003，钢结构设计规范[S].
[5]沈祖炎，陈扬骥.网架与网壳[M].上海：同济大学出版社，1997.
[6]周明华.橡胶支座的应用前景与质量忧患.桥梁建设，2003.8（4）：63-66.
[7]李雄彦，解鹏，张萌，薛素铎.新型软钢-滚动隔震支座在网架结构中的应用初探[J].土木工程学报，2012，45（2）：27-31.
[8]Zayas V A，Low S A，Mahin S A. The FPS earthquake resisting system experimental report[M].Earthquake Engineering Research Center，1987.
论文作者:薛旭辉,臧晓琳
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/19
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