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1、会计学1第一页，共141页。2/51内内 容容1 网架结构概述2 网架结构选型3 网架结构分析(fnx)4 网架结构设计5 网架结构施工第1页/共141页第二页，共141页。3/511 网架结构网架结构(jigu)概述概述 网架是由多根杆件按一定的网格网架是由多根杆件按一定的网格(wn)(wn)形式形式通过节点连结而成的平板型或微曲面型空间杆系结通过节点连结而成的平板型或微曲面型空间杆系结构。构。网架网架杆杆件件节节点点(ji din)第2页/共141页第三页，共141页。4/51n属高次超静定结构属高次超静定结构(jigu)(jigu)，空间受力，刚度，空间受力，刚度大大,整体工作性能好整体
2、工作性能好,抗倒塌性能好抗倒塌性能好n自重轻、节约钢材自重轻、节约钢材n制作安装方便、工业化程度高制作安装方便、工业化程度高n形状适应性强、支承布置灵活形状适应性强、支承布置灵活n结构结构(jigu)(jigu)高度低，便于管道穿越高度低，便于管道穿越网架结构网架结构(jigu)(jigu)的优点的优点第3页/共141页第四页，共141页。5/51管道穿越网架管道穿越网架第4页/共141页第五页，共141页。6/51n杆件密集，视觉上略显杆件密集，视觉上略显“繁杂繁杂”n表面积大，防火、防腐问题突出表面积大，防火、防腐问题突出(t ch)(t ch)n弯矩抵抗型体系，工作效率不高。弯矩抵抗型体
3、系，工作效率不高。网架结构网架结构(jigu)(jigu)的缺点的缺点第5页/共141页第六页，共141页。7/51网架结构网架结构(jigu)(jigu)的发展的发展 20 20世纪初，世纪初，BellBell率先率先(shuixin)(shuixin)提出并实践了空间网格结构；提出并实践了空间网格结构；其后的发展主要围绕两条主线：1）节点(ji din)连接形式；2）杆件网格划分方式第6页/共141页第七页，共141页。8/51 以以MERO体系为代表体系为代表(dibio)的节点连接体系创的节点连接体系创新：新：球形节点球形节点(ji din)碗形节点碗形节点(ji din)柱形节点柱形
4、节点碟形节点碟形节点刚性节点刚性节点叉形节点叉形节点第7页/共141页第八页，共141页。9/51以以Fuller为代表的网格划分方式为代表的网格划分方式(fngsh)创新：创新：第8页/共141页第九页，共141页。10/51以以Full为代表为代表(dibio)的网格划分方式创新：的网格划分方式创新：Octec 体系体系(tx)Octec TrussOctahedronOctahedron第9页/共141页第十页，共141页。11/5119701970年大阪世博会喜庆广场年大阪世博会喜庆广场(gungchng)(gungchng)空间网架空间网架108X292m，6柱支承柱支承(zh ch
5、n)第10页/共141页第十一页，共141页。12/511.第一个网架，第一个网架，1964年，上海师范大学球类馆屋盖年，上海师范大学球类馆屋盖 （31、角钢杆件，钢板、角钢杆件，钢板(gngbn)节点）节点）2.第一批有影响第一批有影响(yngxing)的网架的网架1967年，首都体育馆；年，首都体育馆；1973年，上海万人体育馆年，上海万人体育馆4.80年代初，专业网架厂家出现；年代初，专业网架厂家出现；90年代后期年代后期(huq)，年建设网，年建设网架架100万平方米以上，成为万平方米以上，成为“网架王国网架王国”3.1981年，年，网架结构设计与施工规定网架结构设计与施工规定颁布颁布
6、 2010年，年，空间网格结构技术规程空间网格结构技术规程颁布颁布我国我国网架结构的网架结构的发展发展第11页/共141页第十二页，共141页。13/51工程工程(gngchng)(gngchng)实例实例首都体育馆首都体育馆 正交斜放网架，高正交斜放网架，高6m，角钢杆件，板式螺栓，角钢杆件，板式螺栓(lushun)节点，节点，65kg/m217X6.6=112.215X6.6=99.0第12页/共141页第十三页，共141页。14/51工程工程(gngchng)实例实例上海万人体育馆上海万人体育馆n三向网架，直径三向网架，直径(zhjng)110m，外挑，高，外挑，高6mn钢管杆件，焊接空
7、心球节点，钢管杆件，焊接空心球节点，47kg/m2第13页/共141页第十四页，共141页。15/51首都机场四机位机库 1996(2X153X90m)工程实例工程实例(shl)飞机机库飞机机库广州白云机场机库(78X70m)1988 第14页/共141页第十五页，共141页。16/51工程实例工程实例(shl)深圳市民中心深圳市民中心 三层网架，三层网架，486154m，网格，网格66m，厚，厚9m，焊接球节，焊接球节点，最大球直径点，最大球直径(zhjng)900mm；屋顶面积万平米，重约；屋顶面积万平米，重约9000吨吨。（曲面(qmin)网架，2004）第15页/共141页第十六页，共
8、141页。17/51 1887 1887 1887 1887年年年年KelvinKelvinKelvinKelvin提出：如果将三维空间用等体积提出：如果将三维空间用等体积提出：如果将三维空间用等体积提出：如果将三维空间用等体积(tj)(tj)(tj)(tj)单元单元单元单元填充且接触面积要最小，这些单元应是什么形状？填充且接触面积要最小，这些单元应是什么形状？填充且接触面积要最小，这些单元应是什么形状？填充且接触面积要最小，这些单元应是什么形状？1993 1993 1993 1993年年年年WeaireWeaireWeaireWeaire和和和和PhelanPhelanPhelanPhela
9、n提出由提出由提出由提出由 14 14 14 14 面体和面体和面体和面体和12 12 12 12 面体组合模型，面体组合模型，面体组合模型，面体组合模型，被认为是被认为是被认为是被认为是KelvinKelvinKelvinKelvin问题的最佳解决方案。问题的最佳解决方案。问题的最佳解决方案。问题的最佳解决方案。工程工程(gngchng)实例实例水立方水立方（异形(y xn)网格网架，2008）第16页/共141页第十七页，共141页。18/51水立方网格水立方网格水立方网格水立方网格(wn)(wn)(wn)(wn)结构示意结构示意结构示意结构示意 1 1、由多面体单元、由多面体单元、由多面
10、体单元、由多面体单元构成构成构成构成(guchng)(guchng)的的的的完整空间完整空间完整空间完整空间2 2、由空心多面体单、由空心多面体单元构成元构成(guchng)(guchng)的空间网格的空间网格3 3 3 3、切割形成平板状、切割形成平板状、切割形成平板状、切割形成平板状空间网格结构空间网格结构空间网格结构空间网格结构第17页/共141页第十八页，共141页。19/512 网架结构网架结构(jigu)选型选型2.1 2.1 网架结构的基本类型网架结构的基本类型网架结构的基本类型网架结构的基本类型(lixng)(lixng)2.2 2.2 网架结构的支承设置网架结构的支承设置网架
11、结构的支承设置网架结构的支承设置2.3 2.3 网架结构选型原则网架结构选型原则网架结构选型原则网架结构选型原则第18页/共141页第十九页，共141页。20/512.1 2.1 网架结构网架结构网架结构网架结构(jigu)(jigu)的基本类的基本类的基本类的基本类型型型型 按结构组成：按结构组成：按结构组成：按结构组成：双层网架、三层网架双层网架、三层网架双层网架、三层网架双层网架、三层网架 按节点按节点按节点按节点(ji din)(ji din)(ji din)(ji din)类型：类型：类型：类型：螺栓球网架、焊接球网架螺栓球网架、焊接球网架螺栓球网架、焊接球网架螺栓球网架、焊接球网架
12、 按网格组成：按网格组成：按网格组成：按网格组成：交叉桁架体系（两向、三向）交叉桁架体系（两向、三向）交叉桁架体系（两向、三向）交叉桁架体系（两向、三向）角锥体系（三角锥、四角锥）角锥体系（三角锥、四角锥）角锥体系（三角锥、四角锥）角锥体系（三角锥、四角锥）第19页/共141页第二十页，共141页。21/511.1.平面平面(pngmin)(pngmin)桁架系网架桁架系网架 由若干平面桁架相互交叉由若干平面桁架相互交叉由若干平面桁架相互交叉由若干平面桁架相互交叉组成，各桁架在交点处共组成，各桁架在交点处共组成，各桁架在交点处共组成，各桁架在交点处共用一根竖杆。用一根竖杆。用一根竖杆。用一根竖
13、杆。特点特点特点特点(tdin)(tdin)(tdin)(tdin)：上下弦杆：上下弦杆：上下弦杆：上下弦杆等长等长等长等长 根据桁架布置方式及交角根据桁架布置方式及交角根据桁架布置方式及交角根据桁架布置方式及交角(jio jio)(jio jio)的不同，主要分为的不同，主要分为的不同，主要分为的不同，主要分为3 3种种种种形式形式形式形式注意：注意：注意：注意：斜腹杆应斜腹杆应斜腹杆应斜腹杆应沿沿受受受受拉方向布置。拉方向布置。拉方向布置。拉方向布置。第20页/共141页第二十一页，共141页。22/51（1 1 1 1）两向正交正放网架）两向正交正放网架）两向正交正放网架）两向正交正放网
14、架注意：应通过设置水平支撑保证结注意：应通过设置水平支撑保证结注意：应通过设置水平支撑保证结注意：应通过设置水平支撑保证结构的几何不变性，增加构的几何不变性，增加构的几何不变性，增加构的几何不变性，增加(zngji)(zngji)空间刚度。空间刚度。空间刚度。空间刚度。第21页/共141页第二十二页，共141页。23/51 两两两两向向向向正正正正交交交交正正正正放放放放网网网网架架架架适适适适用用用用于于于于正正正正方方方方形形形形或或或或接接接接近近近近正正正正方方方方形形形形的的的的建建建建筑筑筑筑平平平平面面面面(pngmin)(pngmin)(pngmin)(pngmin)，此时其受
15、力类似于双向板。，此时其受力类似于双向板。，此时其受力类似于双向板。，此时其受力类似于双向板。当当当当边边边边长长长长比比比比2 2 2 2 后后后后，单单单单向向向向传传传传力力力力作作作作用用用用明明明明显显显显，两两两两方方方方向向向向杆杆杆杆件件件件内内内内力力力力差差差差别别别别较大，受力类似于单向板。较大，受力类似于单向板。较大，受力类似于单向板。较大，受力类似于单向板。L1L2第22页/共141页第二十三页，共141页。24/51n n适用于正方形和长方形建筑平面适用于正方形和长方形建筑平面适用于正方形和长方形建筑平面适用于正方形和长方形建筑平面n n角部短桁架对与其垂直的长桁架
16、起到角部短桁架对与其垂直的长桁架起到角部短桁架对与其垂直的长桁架起到角部短桁架对与其垂直的长桁架起到弹性支承作用弹性支承作用弹性支承作用弹性支承作用n n当长桁架直通角柱时，角柱会受到较当长桁架直通角柱时，角柱会受到较当长桁架直通角柱时，角柱会受到较当长桁架直通角柱时，角柱会受到较大上拔力，设计大上拔力，设计大上拔力，设计大上拔力，设计(shj)(shj)中应予注意。中应予注意。中应予注意。中应予注意。n n在周边支承情况下，较两向正交正放在周边支承情况下，较两向正交正放在周边支承情况下，较两向正交正放在周边支承情况下，较两向正交正放网架刚度大、用料省。网架刚度大、用料省。网架刚度大、用料省。
17、网架刚度大、用料省。（2 2）两向正交斜放网架）两向正交斜放网架第23页/共141页第二十四页，共141页。25/51n网格呈正三角形，属几何网格呈正三角形，属几何不变体系不变体系n适用于三角形、六边形、适用于三角形、六边形、多边形和圆形平面多边形和圆形平面n空间刚度大、受力性能空间刚度大、受力性能(xngnng)(xngnng)好好n节点汇交杆件多，构造复节点汇交杆件多，构造复杂杂（3 3）三向网架）三向网架思考：最多的节点思考：最多的节点(ji din)汇交杆件是多少汇交杆件是多少？(Nmax=13)第24页/共141页第二十五页，共141页。26/51下弦(xi xin)杆腹杆上弦(sh
18、ngxin)杆 网架的上、下弦平面网架的上、下弦平面网架的上、下弦平面网架的上、下弦平面(pngmin)(pngmin)均为正方形网格，上、下均为正方形网格，上、下均为正方形网格，上、下均为正方形网格，上、下弦网格相互错开半格。弦网格相互错开半格。弦网格相互错开半格。弦网格相互错开半格。第25页/共141页第二十六页，共141页。27/51n受力均匀，空间刚度受力均匀，空间刚度大，应用大，应用(yngyng)(yngyng)最广最广n上、下弦节点均分别上、下弦节点均分别连接连接8 8根杆件。根杆件。（1 1）正放四角）正放四角(s jio)(s jio)锥网锥网架架思考：在何条件(tiojin
19、)下网架所有杆件等长？第26页/共141页第二十七页，共141页。28/51n下弦网格尺寸下弦网格尺寸(ch cun)(ch cun)比上弦网格尺寸比上弦网格尺寸(ch(ch cun)cun)大一倍。大一倍。n杆件数目少、构造简单、杆件数目少、构造简单、经济效果好经济效果好n受力与正交正放交叉梁受力与正交正放交叉梁系相似系相似n下弦杆件受力不均匀，下弦杆件受力不均匀，刚度略小，适用于中小刚度略小，适用于中小跨度跨度（2 2）正放抽空）正放抽空(chu kng)(chu kng)四四角锥网架角锥网架第27页/共141页第二十八页，共141页。29/51n上弦杆短、下弦杆长上弦杆短、下弦杆长n节点
20、构造简单，用钢节点构造简单，用钢量较省（上量较省（上6 6下下8 8）n网架周边应布置网架周边应布置(bzh)(bzh)刚性边梁刚性边梁（3 3）斜放四角）斜放四角(s jio)(s jio)锥锥网架网架第28页/共141页第二十九页，共141页。30/51n斜放四角锥网架水平转动斜放四角锥网架水平转动(zhun dng)45(zhun dng)45度（上正下斜）度（上正下斜）n上弦杆短、下弦杆长，受力合理，屋面构造简单上弦杆短、下弦杆长，受力合理，屋面构造简单n周边满锥时，刚度较好周边满锥时，刚度较好（4 4）棋盘形四角）棋盘形四角(s jio)(s jio)锥锥网架网架第29页/共141页
21、第三十页，共141页。31/51 以等腰三角锥体为组成以等腰三角锥体为组成以等腰三角锥体为组成以等腰三角锥体为组成(z chn)(z chn)单元，由于三单元，由于三单元，由于三单元，由于三角形的稳定性，因而整体角形的稳定性，因而整体角形的稳定性，因而整体角形的稳定性，因而整体抗弯、抗扭刚度好。抗弯、抗扭刚度好。抗弯、抗扭刚度好。抗弯、抗扭刚度好。第30页/共141页第三十一页，共141页。32/51n受力均匀，空间受力均匀，空间(kngjin)(kngjin)刚度大刚度大n适用于三角形、六边形适用于三角形、六边形或圆形平面或圆形平面n适用于大中跨度及重屋适用于大中跨度及重屋面的建筑物面的建筑
22、物（1 1）三角）三角(snjio)(snjio)锥锥网架网架思考(sko)：在何条件下网架所有杆件等长？第31页/共141页第三十二页，共141页。33/51n除周边网格不动外，按一定规律抽掉一些三角锥单元。除周边网格不动外，按一定规律抽掉一些三角锥单元。n整体刚度较差整体刚度较差n适用于中小跨度适用于中小跨度(kud)(kud)的轻屋面的建筑物的轻屋面的建筑物（2 2）抽空）抽空(chu kng)(chu kng)三角锥网三角锥网架架第32页/共141页第三十三页，共141页。34/51n节点汇交节点汇交6 6根，构造简单根，构造简单n上弦上弦(shngxin)(shngxin)平面六边形
23、，平面六边形，增加屋面板布置和找坡的困难增加屋面板布置和找坡的困难n适用于中小跨度的周边支承网适用于中小跨度的周边支承网架，用于六边形、圆形和矩形架，用于六边形、圆形和矩形平面平面（3 3）蜂窝）蜂窝(fngw)(fngw)形三角锥网架形三角锥网架试找出其构成(guchng)规律。第33页/共141页第三十四页，共141页。35/511.周边周边(zhu bin)支承；支承；2.点支承；点支承；3.周边周边(zhu bin)支承支承与点支承结合；与点支承结合；4.三边或两边支承；三边或两边支承；5.单边支承单边支承2.2 2.2 网架结构的支承网架结构的支承网架结构的支承网架结构的支承(zh
24、chn)(zh chn)设设设设置置置置 网架支承(zh chn)位置(A)上弦支承(B)下弦支承 网架支承布置第34页/共141页第三十五页，共141页。36/51n传力直接、受力均匀，较为常用传力直接、受力均匀，较为常用n当支承于柱顶时，网格当支承于柱顶时，网格(wn)(wn)宽度要与柱距一致。宽度要与柱距一致。n当支承于圈梁时，网格当支承于圈梁时，网格(wn)(wn)的划分可不受柱距的划分可不受柱距的约束。的约束。n 1.1.周边周边(zhu(zhu bin)bin)支承支承第35页/共141页第三十六页，共141页。37/51n受力与无梁楼盖相似，应尽可能设计受力与无梁楼盖相似，应尽可
25、能设计(shj)(shj)成悬挑形式成悬挑形式n悬挑网格可使跨中弯矩和挠度减少，网架内力趋于均匀悬挑网格可使跨中弯矩和挠度减少，网架内力趋于均匀2.2.点支承点支承(zh(zh chn)chn)n单跨多点支承网架，悬挑长度宜取中间跨度单跨多点支承网架，悬挑长度宜取中间跨度(kud)(kud)的的1/31/3；n多点支承连续跨网架，悬挑长度宜取中间跨度多点支承连续跨网架，悬挑长度宜取中间跨度(kud)(kud)的的1/41/4第36页/共141页第三十七页，共141页。38/51柱帽有下面几种常用形式：柱帽有下面几种常用形式：（1 1）设置在网架下，形成设置在网架下，形成(xngchng)(xn
26、gchng)倒锥形支座。倒锥形支座。特点：传力直接，但占据室内空间。特点：传力直接，但占据室内空间。为使支承点附近的杆件内力为使支承点附近的杆件内力为使支承点附近的杆件内力为使支承点附近的杆件内力(nil)(nil)不致过大，不致过大，不致过大，不致过大，宜在支承点处设置柱帽以扩散反力。宜在支承点处设置柱帽以扩散反力。宜在支承点处设置柱帽以扩散反力。宜在支承点处设置柱帽以扩散反力。第37页/共141页第三十八页，共141页。39/51（2 2 2 2）设置在网架内，柱直接支承在上弦）设置在网架内，柱直接支承在上弦）设置在网架内，柱直接支承在上弦）设置在网架内，柱直接支承在上弦(shngxin)
27、(shngxin)(shngxin)(shngxin)节点上。节点上。节点上。节点上。特点特点(tdin)(tdin)：不占室内空间；但承：不占室内空间；但承载力较低，适用轻屋盖或中小跨度网载力较低，适用轻屋盖或中小跨度网架。架。（3 3 3 3）设置）设置）设置）设置(shzh)(shzh)(shzh)(shzh)在网架上，形成局部加高网格区域。在网架上，形成局部加高网格区域。在网架上，形成局部加高网格区域。在网架上，形成局部加高网格区域。特点：不占室内空间，柱帽上凸部特点：不占室内空间，柱帽上凸部分可兼作采光天窗。分可兼作采光天窗。第38页/共141页第三十九页，共141页。40/51n可
28、有效减少可有效减少(jinsho)(jinsho)网架杆件网架杆件的内力峰值和挠度的内力峰值和挠度n适用于大柱网工业厂适用于大柱网工业厂房、仓库、展览馆等房、仓库、展览馆等3.3.周边支承周边支承(zh chn)(zh chn)与点支承与点支承(zh chn)(zh chn)结合结合第39页/共141页第四十页，共141页。41/51n在飞机库、影剧院、工业厂房、干煤棚等中应用在飞机库、影剧院、工业厂房、干煤棚等中应用(yngyng)(yngyng)n自由边的存在对网架内力分布和挠度都不利，应对其做特殊处自由边的存在对网架内力分布和挠度都不利，应对其做特殊处理。理。4.4.三边或两边三边或两边
29、(lingbin)(lingbin)支承支承第40页/共141页第四十一页，共141页。42/511)1)在自由边附近增加网架层数，或加设托梁、托架在自由边附近增加网架层数，或加设托梁、托架2)2)增加网架高度增加网架高度(god)(god)或局部杆件截面加大或局部杆件截面加大(中、小型网中、小型网架架)第41页/共141页第四十二页，共141页。43/51n受力与悬挑受力与悬挑(xun tio)(xun tio)板相板相似似n多用于挑篷结构多用于挑篷结构5.5.单边支承单边支承(zh(zh chn)chn)第42页/共141页第四十三页，共141页。44/51 网架选型应根据建筑平面形状网架
30、选型应根据建筑平面形状(xngzhun)(xngzhun)和尺寸、支承条和尺寸、支承条件、荷载大小、屋面构造、制作方法等方面综合确定件、荷载大小、屋面构造、制作方法等方面综合确定2.3 2.3 网架结构网架结构网架结构网架结构(jigu)(jigu)的选型原的选型原的选型原的选型原则则则则n耗钢量耗钢量n杆件与节点的造价差异杆件与节点的造价差异(chy)(chy)n围护结构费用围护结构费用n安装费用安装费用n结构整体刚度结构整体刚度n外观效果外观效果网格形式尺寸确定构造要求第43页/共141页第四十四页，共141页。45/511.1.网格网格(wn)(wn)形式的选择形式的选择1）矩形）矩形(
31、jxng)平面、长宽比平面、长宽比、周边支承、周边支承两向正交斜放四角四角(s jio)锥系和两向正交桁架系均适用。锥系和两向正交桁架系均适用。斜放体系优于正放体系。斜放体系优于正放体系。棋盘形四角锥斜放四角锥第44页/共141页第四十五页，共141页。46/512）矩形）矩形(jxng)平面、长宽比、周边支承平面、长宽比、周边支承四角锥系和两向正交桁架四角锥系和两向正交桁架(hngji)系均适用。系均适用。正放体系优于斜放体系。正放体系优于斜放体系。正放抽空(chu kng)四角锥正放四角锥两向正交正放第45页/共141页第四十六页，共141页。47/513）矩形平面）矩形平面(pngmin
32、)、点支、点支承承4）圆形、多边形平面）圆形、多边形平面(pngmin)不应采用不应采用(ciyng)斜放体系。斜放体系。宜采用三向桁架系或三角锥系。宜采用三向桁架系或三角锥系。抽空三角锥网架三角锥网架三向网架 尽管尽管正放四角锥网架正放四角锥网架用钢量略高，但其标准化程度好，适用性广，目前采用较多用钢量略高，但其标准化程度好，适用性广，目前采用较多第46页/共141页第四十七页，共141页。48/51（1 1）荷载和设备尺寸（挠度和设备穿行空间）荷载和设备尺寸（挠度和设备穿行空间）（2 2）平面形状（空间作用是否）平面形状（空间作用是否(sh fu)(sh fu)显著）显著）（3 3）支承条
33、件（周边支承优于点支承）支承条件（周边支承优于点支承）（4 4）建筑尺寸要求（建筑高度）建筑尺寸要求（建筑高度）2.2.网架高度网架高度(god)(god)确定确定一般一般(ybn)宜取跨度的宜取跨度的1/101/18，跨度大取，跨度大取小值。小值。第47页/共141页第四十八页，共141页。49/51屋面材料屋面材料 无檩体系无檩体系(tx)，不宜超过，不宜超过4m 有檩体系有檩体系(tx)，不宜超过，不宜超过6m网架在短向跨度的网格数不宜小于网架在短向跨度的网格数不宜小于53.3.网格尺寸网格尺寸(ch cun)(ch cun)确定确定相邻杆件间夹角相邻杆件间夹角(ji jio)宜大于宜大
34、于45度，不宜小于度，不宜小于30度度第48页/共141页第四十九页，共141页。50/51设短柱支托构造简单，是采用设短柱支托构造简单，是采用较多的找坡方法较多的找坡方法当中间屋脊处小立柱较高时，当中间屋脊处小立柱较高时，应验应验(yngyn)(yngyn)算其自身稳定算其自身稳定性性对于大跨度网架可采取变高度对于大跨度网架可采取变高度与小立柱相结合的方法与小立柱相结合的方法4.4.网架屋面网架屋面(wmin)(wmin)排水方案排水方案(A)网架整体起拱(B)网架变高度(C)设短柱支托第49页/共141页第五十页，共141页。51/51变高度变高度(god)网架网架第50页/共141页第五
35、十一页，共141页。52/515.5.网架起拱与容许网架起拱与容许(rngx)(rngx)挠挠度度起拱的目的是避免视觉和心理上的下垂起拱的目的是避免视觉和心理上的下垂(xi chu)感，有时也用于降低网架在永久荷载下的感，有时也用于降低网架在永久荷载下的挠度挠度起拱度起拱度L/300对起拱网架设计时可按不起拱计算对起拱网架设计时可按不起拱计算容许挠度容许挠度:屋盖屋盖L/250,楼盖楼盖L/300第51页/共141页第五十二页，共141页。大跨空间结构大跨空间结构之之网架结构(jigu)(下)Plate-like Space Truss第52页/共141页第五十三页，共141页。54/863
36、网架结构网架结构(jigu)分析分析3.1 3.1 荷载作用荷载作用荷载作用荷载作用3.2 3.2 有限元分析方法有限元分析方法有限元分析方法有限元分析方法3.3 3.3 几何几何几何几何(j h)(j h)不变性分析不变性分析不变性分析不变性分析第53页/共141页第五十四页，共141页。55/861 1永久荷载永久荷载永久荷载永久荷载(hzi)(hzi)（1 1）自重（）自重（）自重（）自重（2 2）屋面（）屋面（）屋面（）屋面（3 3）吊顶）吊顶）吊顶）吊顶(4)(4)设备管道设备管道设备管道设备管道2 2可变荷载可变荷载可变荷载可变荷载(hzi)(hzi)（1 1）屋面活载（）屋面活载
37、（）屋面活载（）屋面活载（2 2）屋面雪荷载）屋面雪荷载）屋面雪荷载）屋面雪荷载(hzi)(hzi)（3 3）风荷载）风荷载）风荷载）风荷载(hzi)(hzi)（4 4）积灰荷载）积灰荷载）积灰荷载）积灰荷载(hzi)(hzi)（5 5）吊车荷载）吊车荷载）吊车荷载）吊车荷载(hzi)(hzi)3.3.温度应力温度应力温度应力温度应力4.4.地震作用地震作用地震作用地震作用 （水平，竖向）（水平，竖向）（水平，竖向）（水平，竖向）3.1 3.1 荷载荷载荷载荷载(hzi)(hzi)作用作用作用作用第54页/共141页第五十五页，共141页。56/86 补充补充(bchng)说明说明1 1）双层
38、网架自重）双层网架自重(zzhng)(zzhng)估算估算qw 除网架自重除网架自重(zzhng)外的荷载标准值（外的荷载标准值（kN/m2）L 网架的短向跨度（网架的短向跨度（m）网架节点自重一般占网架总重的网架节点自重一般占网架总重的20%-25%20%-25%。网架杆件自重随跨度变化网架杆件自重随跨度变化 网架自重（网架自重（kg/m2）第55页/共141页第五十六页，共141页。57/862 2）网架屋面）网架屋面(wmin)(wmin)自重估算自重估算轻（金属轻（金属(jnsh)）屋面：）屋面：2保温玻璃屋面：保温玻璃屋面：2重屋面：重屋面：约约23 3）雪荷载）雪荷载(hzi)(h
39、zi)雪荷载与屋面活荷载不同雪荷载与屋面活荷载不同时考虑，取大值；时考虑，取大值；应考虑雪荷载的应考虑雪荷载的不均匀不均匀分布分布第56页/共141页第五十七页，共141页。58/864 4）温度）温度(wnd)(wnd)应力应力n对于两端固定对于两端固定(gdng)的杆件，每变化的杆件，每变化1引起的温度应力引起的温度应力约为约为2n对于可自由变形的杆件，每变化对于可自由变形的杆件，每变化1引起的温度变形为引起的温度变形为1.210-5L钢结构的温度钢结构的温度(wnd)应力为：应力为：钢材的线膨胀系数，钢材的线膨胀系数，1.210-5/E 钢材的弹性模量，钢材的弹性模量，2.06105 N
40、/mm2温度应力与温度应力与支座约束密支座约束密切相关。切相关。第57页/共141页第五十八页，共141页。59/86n温度变化范围是指施工温度变化范围是指施工(sh gng)安装完毕时的气安装完毕时的气温与当地常年最高或最低气温之差。温与当地常年最高或最低气温之差。n网架支承平面弦件的温度应力大于非支承平面杆件，网架支承平面弦件的温度应力大于非支承平面杆件，边缘区域的杆件大于中间区域。边缘区域的杆件大于中间区域。第58页/共141页第五十九页，共141页。60/86符合下列符合下列(xili)(xili)条件之一者，可不考虑温度应条件之一者，可不考虑温度应力：力：1.支座节点的构造允许支座节
41、点的构造允许(ynx)网架侧移，且允许网架侧移，且允许(ynx)侧移值大于或等于网架温度变形值；侧移值大于或等于网架温度变形值；2.网架周边支承、网架验算方向跨度小于网架周边支承、网架验算方向跨度小于40m，且支承，且支承结构为独立柱；结构为独立柱；3.在单位力作用下，柱顶位移值大于或等于下式计算值：在单位力作用下，柱顶位移值大于或等于下式计算值：Am 支承平面弦杆截面积算数支承平面弦杆截面积算数(sun sh)平均值（平均值（mm2）系数，正交正放，正交斜放，三向系数，正交正放，正交斜放，三向第59页/共141页第六十页，共141页。61/86既允许温度变形既允许温度变形(bin xng)又
42、能有效抵抗侧向力的支座设置又能有效抵抗侧向力的支座设置第60页/共141页第六十一页，共141页。62/86单向滑动单向滑动(hudng)支座支座板式橡胶板式橡胶(xingjio)支座支座第61页/共141页第六十二页，共141页。63/865 5）地震）地震(dzhn)(dzhn)作用作用n频谱相当密集频谱相当密集 （需考虑多振型组合）（需考虑多振型组合）n可分为水平振型与竖向振型两类，一般可分为水平振型与竖向振型两类，一般(ybn)(ybn)竖竖向分量大向分量大n各种不同类型网架的竖向振型曲面基本上相似各种不同类型网架的竖向振型曲面基本上相似 n不同类型但具有相同跨度的网架基本周期比较接近
43、不同类型但具有相同跨度的网架基本周期比较接近 网架结构的自振频率和振型具有(jyu)如下特点：第62页/共141页第六十三页，共141页。64/86网架地震分析可采用网架地震分析可采用(ciyng)(ciyng)振型分解反应谱法或时程分析法振型分解反应谱法或时程分析法采用振型分解反应谱法时，宜至少取前采用振型分解反应谱法时，宜至少取前1015个振型；个振型；采用时程分析法时，应选用不少于两组的实际强震记录采用时程分析法时，应选用不少于两组的实际强震记录和一组人工模拟加速度时程曲线；和一组人工模拟加速度时程曲线；应考虑支承结构对网架受力的影响，应考虑支承结构对网架受力的影响，1）进行整体建模分）
44、进行整体建模分析；析；2）把支承结构简化为弹性支座分析；）把支承结构简化为弹性支座分析；在抗震设防烈度为在抗震设防烈度为8度的地区，对于周边度的地区，对于周边(zhu bin)支承支承的中小跨度网架，应进行竖向抗震验算；对于的中小跨度网架，应进行竖向抗震验算；对于9度地区或度地区或其他类型网架，均应进行竖向和水平抗震验算。其他类型网架，均应进行竖向和水平抗震验算。第63页/共141页第六十四页，共141页。65/86 3.2 3.2 有限元分析方法有限元分析方法有限元分析方法有限元分析方法一、基本一、基本(jbn)(jbn)假定假定1.1.节点节点(ji din)(ji din)为铰接，杆件只
45、承受轴力为铰接，杆件只承受轴力2.2.按小挠度理论按小挠度理论(lln)(lln)计算计算3.3.按弹性方法分析按弹性方法分析 网架是一种空间杆系结构，节点连接可假定为铰接，忽网架是一种空间杆系结构，节点连接可假定为铰接，忽略节点刚度的影响。略节点刚度的影响。应注意在实际构应注意在实际构造中符合这些假造中符合这些假定。定。第64页/共141页第六十五页，共141页。66/861.1.平板平板(pngbn)(pngbn)模型模型2.2.梁系模型梁系模型(mxng)(mxng)3.3.铰接铰接(jioji)(jioji)杆系模型杆系模型计算模型计算模型分析方法分析方法a.a.微分方程解法微分方程解
46、法b.b.差分法差分法d.d.有限元法有限元法二、网架结构计算模型和分析方法二、网架结构计算模型和分析方法空间桁架位移法空间桁架位移法第65页/共141页第六十六页，共141页。67/86空间空间空间空间(kngjin)(kngjin)桁架位移法计算流程图桁架位移法计算流程图桁架位移法计算流程图桁架位移法计算流程图 第66页/共141页第六十七页，共141页。68/86三、网架结构三、网架结构(jigu)(jigu)分析流程分析流程结构(jigu)几何建模赋材料(cilio)属性赋杆件截面初值结构受力分析添加边界条件施加荷载结构性能评价N杆件、节点设计Y（内力、位移）（内力、位移）（静力、动力
47、、稳定）（静力、动力、稳定）第67页/共141页第六十八页，共141页。69/86网架为多次超静定结构，截面网架为多次超静定结构，截面(jimin)(jimin)调整将引起内力重分布调整将引起内力重分布 补充补充(bchng)说明说明l 竖杆内力(nil)：l 斜杆内力(nil)：l 竖杆内力：l 斜杆内力：l 竖杆内力：l 斜杆内力：因此并非循环因此并非循环次次数越多越好数越多越好，原则上原则上两次截面相差不超两次截面相差不超过过5%5%即可（通常即可（通常3-43-4次）次）。第68页/共141页第六十九页，共141页。70/863.3 3.3 几何几何几何几何(j h)(j h)不变性分
48、析不变性分析不变性分析不变性分析 用用用用程程程程序序序序计计计计算算算算时时时时，如如如如出出出出现现现现挠挠挠挠度度度度特特特特别别别别(tbi)(tbi)大大大大等等等等不不不不合合合合理理理理情情情情况况况况，则则则则该该该该网网网网架架架架有有有有可可可可能能能能为为为为几几几几何何何何可可可可变变变变。此此此此时时时时，应应应应对对对对网架进行几何不变性分析。网架进行几何不变性分析。网架进行几何不变性分析。网架进行几何不变性分析。试判断以下网格(wn)结构的几何不变性第69页/共141页第七十页，共141页。71/86 网架几何不变的必要条件网架几何不变的必要条件网架几何不变的必要
49、条件网架几何不变的必要条件 对对对对于于于于具具具具有有有有J J个个个个节节节节点点点点mm根根根根杆杆杆杆件件件件的的的的网网网网架架架架，支支支支承承承承于于于于有有有有r r根根根根连连连连杆的支座上时，其几何不变的必要条件为：杆的支座上时，其几何不变的必要条件为：杆的支座上时，其几何不变的必要条件为：杆的支座上时，其几何不变的必要条件为：m+r-3J m+r-3J 0 0 当当当当=0=0时为静定结构时为静定结构时为静定结构时为静定结构(jigu)(jigu)当当当当 0 0 时为超静定结构时为超静定结构时为超静定结构时为超静定结构(jigu)(jigu)当当当当 0 10mm 管间
50、夹角，管间夹角，radt tb b =D D/(25/(2545)45)t tb b 2.0)2.0)t tpmaxpmax t tb b 4mm4mm直径：直径：壁厚：壁厚：第92页/共141页第九十三页，共141页。94/86 当空心球直径当空心球直径(zhjng)为为120900mm时，其受压和时，其受压和受拉承载力设计值受拉承载力设计值NR可按下式计算：可按下式计算：D 空心球外径空心球外径(wi jn)（mm）d 主钢管主钢管(gnggun)杆件的外径（杆件的外径（mm）f 钢材的抗拉强度设计值（钢材的抗拉强度设计值（N/mm2）当空心球直径大于当空心球直径大于500mm500mm时