球形支座计算书

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WJKGZ-1250GD球型支座计算书1. 设计依据建筑抗震设计规范GB50011-2001；钢结构设计规范GB50017-2003；铸钢节点应用技术规程CECS 235:2008;球型支座技术条件GB/T17955-2000。2. 设计数据输入支座的性能参数：竖向压力 PN水平剪力 HN竖向拉力 F=N转角 0.02rad3. 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f215N/mm2,铸钢ZG270-500的抗拉、抗压、抗弯强度设计值f210N/mm2,焊缝强度设计值ffw160 N/mm2,聚四氟乙烯（PTFE）的强度设计值fs30 N/mm2。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：D1260mm受压面积：SD12/43.14*2602/453066 mm2压应力：P/S/5306623.6N/ mm223.6 N/ mm2fs30 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作用水平力时作用面长度：BD2/2352/2176 mm作用面宽度：L140 mm作用面积：SB. L1176*407040 mm2压应力：H/S/7040186.1N/ mm2186.1 N/ mm2f215N/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：M1H*L2*50.1 Nmm截面模数：W1D3*L32/6360*852/6 mm3弯曲应力：w1M1/W1/151.4 N/ mm2竖直拉力造成的弯矩：M2F*L4*58 Nmm截面模数：W23.14*D3*L32/63.14*360*852/6 mm3弯曲应力：w2M2/W2/25.6 N/ mm2竖直拉力产生的拉应力：w3F/(3.14*D3*L3)/(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： SD3*L3360*8530600 mm2剪应力：H/S/3060042.8 N/ mm2折算应力：fw=（W232）0.5（183.223*42.82）0.5197.6 N/2fw197.6 N/mm2f=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：S3.14*D5*L53.14*375*3541212.5 mm2剪应力：H/S/41212.531.8 N/ mm2拉应力计算：受拉面积：S3.14*D5*L53.14*375*3541212.5 mm2拉应力：F/S/41212.514.6 N/ mm2折算应力：fw=（232）0.5（31.823*14.62）0.540.7 N/2fw40.7 N/mm2ffw=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：MH*L6*120 Nmm截面模数： W3.14*(D54-D64) /32/D5=3.14*(3754-3054)/32/375.7mm3弯曲应力：w1M/W/.754 N/ mm2拉应力由7.4可知：w214.6 N/ mm2则=w1+w2=54+14.6=68.6 N/ mm2取1mm计算：焊缝面积：S1*L51*3535 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 Nmm截面模数：W1*L72/6=1*562/6522.6 mm3弯曲应力：wM/W96040/522.6183.7 N/ mm2受剪面积：S1*L6=1*5656 mm2剪应力：T/S2401/5642.8 N/ mm2折算应力：fw=（W232）0.5（183.723*42.82）0.5198.1 N/2fw198.1 N/mm2f=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：MF*L8*17 Nmm截面模数：W3.14*(D7/2)*L12/63.14*(295/2)*402/6.7 mm3弯曲应力：wM/W/.782.6 N/ mm2剪应力计算：F/(3.14*(D7/2)*L2)/(3.14*(295/2)*40)32.4 N/ mm2折算应力：fw=（W232）0.5（82.623*32.42）0.5100 N/2fw100 N/mm2f=215 N/mm2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/8/615.44121.9MPa f= 400 MPa剪应力：A=3.14*33*33/4=854.9 mm2= H/8/S/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/L9/33/8/45/33=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：D3360 mm上支座板内径：D8296 mm球面半径：SR500 mm则SR*0.03*2D3500*0.02*2296316 mmD4360 mm验算结果：符合设计