球形支座计算书

精品文档 1欢迎下载 WJKGZ 1250GD 球型支座 设 计 计 算 书 编制 审核 批准 设计单位 丰泽工程橡胶科技开发股份有限公司 精品文档 2欢迎下载 WJKGZ 1250GD 球型支座计算书 1 设计依据 建筑抗震设计规范 GB 50011 2001 钢结构设计规范 GB 50017 2003 铸钢节点应用技术规程 CECS 235 2008 球型支座技术条件 GB T 17955 2000 2 设计数据输入 支座的性能参数 竖向压力 P 1250000N 水平剪力 H 1310000N 竖向拉力 F 600000N 转角 0 02rad 3 材料选择 支座受力件选用铸钢 ZG275 485H 和 ZG270 500 摩擦件选用聚四氟乙烯 PTFE 密封材料选用天然橡胶 NR 4 材料强度设计值 铸钢 ZG275 485H 的抗拉 抗压 抗弯强度设计值 f 215N mm2 铸钢 ZG270 500 的抗拉 抗压 抗弯强度设计值 f 210N mm2 焊缝强度设计值 ffw 160 N mm2 聚四氟乙烯 PTFE 的强度设计值 fs 30 N mm2 精品文档 3欢迎下载 5 支座的传力路径 外力 上座板 不锈钢板 平面四氟板 球芯 球 面四氟板 底座 6 水平剪力传力路径 外力 上座板 底座 7 设计计算 附计算书图 计算思路 设计计算首先对支座在给定的单一力学状态 即压 剪 下分 别进行强度计算 然后对支座进行折算应力强度计算 从剪力传力路径可以看出 水平力在支座内是支座上支座板与 支座底座相互作用 计算受剪时作用面压应力和上支座板外圆筒臂 折算应力 同时计算下座板弯曲应力和焊缝 7 强度计算 7 1 支座承受压力时压应力计算 从压力传力路径可以看出 支座承受压力时整个传力链上最薄 弱的件是聚四氟乙烯板 因此 只对聚四氟乙烯板计算 四氟板在水平面投影直径 D1 260mm 受压面积 S D12 4 3 14 2602 4 53066 mm2 压应力 P S 1250000 53066 23 6N mm2 23 6 N mm2 fs 30 N mm2 计算结果 符合设计要求 7 2 水平力造成的下座板的上凸缘端面压应力计算 精品文档 4欢迎下载 作用水平力时作用面长度 B D2 2 352 2 176 mm 作用面宽度 L1 40 mm 作用面积 S B L1 176 40 7040 mm2 压应力 H S 1310000 7040 186 1N mm2 186 1 N mm2 f 215N mm2 计算结果 符合设计要求 7 3 水平力和竖直拉力时上支座板圆筒臂折算应力计算 弯曲应力计算 水平剪力造成的弯矩 M1 H L2 1310000 50 1 65631000 N mm 截面模数 W1 D3 L32 6 360 852 6 433500 mm3 弯曲应力 w1 M1 W1 65631000 433500 151 4 N mm2 竖直拉力造成的弯矩 M2 F L4 600000 58 34800000 N mm 截面模数 W2 3 14 D3 L32 6 3 14 360 852 6 1361190 mm3 弯曲应力 w2 M2 W2 34800000 1361190 25 6 N mm2 竖直拉力产生的拉应力 w3 F 3 14 D3 L3 600000 3 14 360 85 6 2 N mm2 总正应力 W w1 w2 w3 151 4 25 6 6 2 183 2 N mm2 剪应力计算 受剪面积 S D3 L3 360 85 30600 mm2 剪应力 H S 1310000 30600 42 8 N mm2 折算应力 f w W2 3 2 0 5 183 22 3 42 82 0 5 197 6 N 2 精品文档 5欢迎下载 f w 197 6 N mm2 f 210 N mm2 计算结果 符合设计要求 7 4 底部焊缝强度校核 剪应力计算 受剪面积 S 3 14 D5 L5 3 14 375 35 41212 5 mm2 剪应力 H S 1310000 41212 5 31 8 N mm2 拉应力计算 拉应力计算 受拉面积 S 3 14 D5 L5 3 14 375 35 41212 5 mm2 拉应力 F S 600000 41212 5 14 6 N mm2 折算应力 f w 2 3 2 0 5 31 82 3 14 62 0 5 40 7 N 2 f w 40 7 N mm2 ffw 160 N mm2 计算结果 符合设计要求 7 5 下座板底座应力校核 弯曲应力计算 水平剪力造成的弯矩 M H L6 1310000 120 157200000 N mm 截面模数 W 3 14 D54 D64 32 D5 3 14 3754 3054 32 375 2911664 7mm3 弯曲应力 w1 M W 157200000 2911664 7 54 N mm2 拉应力由 7 4 可知 w2 14 6 N mm2 则 w1 w2 54 14 6 68 6 N mm2 取 1mm 计算 精品文档 6欢迎下载 焊缝面积 S 1 L5 1 35 35 mm2 则焊缝处的力为 T S 68 6 35 2401 N 力臂 L6 40 mm 弯矩 M T L5 2401 40 96040 N mm 截面模数 W 1 L72 6 1 562 6 522 6 mm3 弯曲应力 w M W 96040 522 6 183 7 N mm2 受剪面积 S 1 L6 1 56 56 mm2 剪应力 T S 2401 56 42 8 N mm2 折算应力 f w W2 3 2 0 5 183 72 3 42 82 0 5 198 1 N 2 f w 198 1 N mm2 f 215 N mm2 计算结果 符合设计要求 7 6 下座板上凸缘应力计算 弯曲应力计算 竖直拉力造成的弯矩 M F L8 600000 17 10200000 N mm 截面模数 W 3 14 D7 2 L12 6 3 14 295 2 402 6 123506 7 mm3 弯曲应力 w M W 10200000 123506 7 82 6 N mm2 剪应力计算 F 3 14 D7 2 L2 600000 3 14 295 2 40 32 4 N mm2 折算应力 f w W2 3 2 0 5 82 62 3 32 42 0 5 100 N 2 f w 100 N mm2 f 215 N mm2 精品文档 7欢迎下载 计算结果 符合设计要求 7 7 高强度螺栓应力计算 强度至少 8 8 级 拉应力 M33 小径为 28mm 则面积 S 3 14 14 14 615 44mm2 F 8 S 600000 8 615 44 121 9MPa f 400 MPa 剪应力 A 3 14 33 33 4 854 9 mm2 H 8 S 1310000 8 854 9 191 5 MPa f 320 MPa 121 9 400 2 191 5 320 2 0 45 1 压应力 H 8 L9 33 1310000 8 45 33 110 3 MPa 512MPa 验算结果 符合设计要求 8 转角验算 要求转角 0 02 rad 当支座产生 0 02 rad 转动时 支座的球芯即绕其球面的球心转 动 0 02 rad 验算转动了的尺寸 D8与尺寸 D3是否干扰而影响支座 转动 不锈钢板直径 D3 360 mm 上支座板内径 D8 296 mm 球面半径 SR 500 mm 则 SR 0 03 2 D3 500 0 02 2 296 316 mm D4 360 mm 精品文档 8欢迎下载 验算结果 符合设计要求 当支座产生 0 02 rad 转动时 支座的球芯即绕其球面的球心转 动 0 02rad 验算转动了的尺寸 D8与四氟板