大跨结构 网架结构

大跨空间结构网架结构芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日2/120内容1、网架结构的分类2、网架结构设计3、网架结构计算分析方法4、网架结构的抗震分析芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日3/120内容1、网架结构的分类2、网架结构设计3、网架结构计算分析方法4、网架结构的抗震分析芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日4/120由多根杆件按照某种有规律的几何图形通过节点连接起来的空间结构。分为双层（多层）平板网格结构（网架），单层和双层的曲面网格结构（网壳），网格结构是网架与网壳的总称。绝大部分网格结构采用钢管或型钢材料制作而成。4/371.1定义芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日5/120（1）交叉桁架体系5/371.2分类两向正交正放网架两向正交正放网架两向正交斜放网架两向斜交斜放网架三向网架基本单元芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日6/120（1）交叉桁架体系6/371.2分类（a）有角柱（b）无角柱两向正交斜放网架芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日7/120（1）交叉桁架体系7/371.2分类（a）有角柱（b）无角柱两向正交斜放网架芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日8/120（1）交叉桁架体系8/371.2分类两向斜交斜放网架芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日9/120（1）交叉桁架体系9/371.2分类三向网架适用于三角形、六边形、梯形、八边形等平面芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日10/120（2）四角锥体系10/371.2分类正放四角锥网架正放四角锥网架正放抽空四角锥网架单向折线形网架斜放四角锥网架棋盘形四角锥网架星形四角锥网架上、下节点均分别连接8根杆件，节点构造较统一，杆件标准化、节点统一化，便于工厂生产。芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日11/120（2）四角锥体系11/371.2分类正放抽空四角锥网架网架的杆件数量少（腹杆总数为正放四角锥网架腹杆总数的3/4左右，下弦杆减少1/2左右）、构造简单、经济效果较好，但刚度稍弱。芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日12/120（2）四角锥体系12/371.2分类单向折线形网架在周边支承的情况下，当长宽比较大时，沿长方向上、下弦杆内力很小，而沿短方向上、下弦杆受力较大，处于明显的单向受力状态，故可取消纵向上、下弦杆，形成单向折线形网架。芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日13/120（2）四角锥体系13/371.2分类斜放四角锥网架上弦杆长度等于下弦杆长度的0.717倍。在周边支承情况下，上弦杆受压，下弦杆受拉，该网架体现了长杆受拉、短杆受压，因而杆件受力合理。上弦杆长度等于下弦杆长度的比值？芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日14/120（2）四角锥体系14/371.2分类棋盘形四角锥网架在正放四角锥基础上，除周边四角锥不变外，中间四角锥间隔抽空，下弦杆呈正交斜放，上弦杆呈正交正放，下弦杆与边界呈45°夹角。上弦短下弦长，且节点上汇交杆件少，用钢量省，屋面板规格单一，空间刚度比斜放四角锥好。芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日15/120（2）四角锥体系15/371.2分类星形四角锥网架两个小桁架的底边构成网架上弦，上弦正交斜放，各单元顶点相连即为下弦，下弦正交正放，在两个小桁架交汇处设有竖杆，斜腹杆与上弦杆在同一平面内。网架具有上弦短下弦长特点，杆件受力合理。当网架高度等于上弦杆长度时，上弦杆与竖杆等长，斜腹杆与下弦杆等长。芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日16/120（3）三角锥体系16/371.2分类三角锥网架抽空三角锥网架蜂窝形三角锥网架三角锥网架三角锥网架受力比较均匀，整体抗扭、抗弯刚度好，取网架高度为网格尺寸的0.816倍，则网架的上、下弦杆和腹杆等长。上、下弦节点处汇交杆件数均为9根，节点构造类型统一。三角锥网架一般适用于大中跨度及重屋盖的建筑，当建筑平面为三角形、六边形或圆形时最为适宜。芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日17/120（3）三角锥体系17/371.2分类抽空三角锥网架整体刚度不如三角锥网架，适用于中小跨度的三角形、六边形和圆形的建筑平面。芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日18/120（3）三角锥体系18/371.2分类蜂窝形三角锥网架蜂窝形三角锥网架是改进了的由四面体和十四面体相结合的一种网格。上弦网格为三角形和六边形，下弦网格为六边形。网架的上弦杆较短，下弦杆较长，受力合理。每个节点均只汇交6根杆件，节点构造统一，用钢量省。芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日19/120内容1、网架结构的分类2、网架结构设计3、网架结构计算分析方法4、网架结构的抗震分析芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日20/120（1）网架结构的形式、尺寸及厚度无檩体系（即钢丝网水泥板或带肋钢筋混凝土屋面板），网格尺寸不宜超过4m；有檩体系，网格尺寸不宜超过6m。杆件的长度一般在3m左右。网架厚度与结构跨度及屋面荷载大小直接相关，一般取短向跨度的1/18~1/10。（2）支承形式（数字考的比较少、概念性的比较多eg.）周边支承或周边点支承三边支承或对边支承点支承周边支承与点支承的组合20/372.1初步设计芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日21/120（2）支承形式21/372.1初步设计（a）周边支承（b）周边点支承周边支承芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日22/120（2）支承形式22/372.1初步设计（a）三边支承（b）对边支承三边及对边支承芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日23/120（2）支承形式23/372.1初步设计点支承周边支承与点支承组合芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日24/120（3）屋面排水（以及各个排水方式的优缺点）整个网架起拱网架变厚度（上弦杆及腹杆的种类增多）小立柱找坡24/372.1初步设计整个网架起拱小立柱找坡网架变厚度芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日25/120（4）容许挠度和起拱网架结构的容许挠度不应超过下列数值：L2/250（用作屋盖）或L2/300（用作楼层）。L2为网架的短向跨度。当网架结构的最大挠度值不满足容许挠度限值时，需重新调整结构刚度或通过适当起拱的方法来解决。当有起拱要求时，其拱度不得大于短向跨度的1/300。25/372.1初步设计芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日26/120（1）永久荷载网架自重荷载标准值：式中：gok—网架自重荷载标准值（kN/m2）；qw—除网架自重以外的屋面荷载或楼面荷载的标准值（kN/m2）；L2—网架的短向跨度（m）。屋面或楼面自重根据使用材料查《建筑结构荷载规范》（GB50009）取用，如采用夹芯板材，一般取0.30kN/m2（含檩条）；若采用钢筋混凝土屋面板，一般取1.0~2.5kN/m2。26/372.2荷载分类150/2Lqgwok芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日27/120（1）永久荷载吊顶材料自重根据实际情况选用。一般取0.30kN/m2。设备管道自重主要包括通风管道、风机、消防管道及其他可能存在的设备自重，一般可取0.30~0.60kN/m2。27/372.2荷载分类芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日28/120（2）可变荷载屋面或楼面活荷载不上人屋面的荷载标准值为0.5kN/m2，而上人屋面的均布荷载标准值取2.0kN/m2。雪荷载雪荷载与屋面活荷载不必同时考虑，取两者的大值。对雪荷载敏感的结构，基本雪压应适当提高。风荷载积灰荷载工业厂房中采用网架时，应根据厂房性质考虑积灰荷载。积灰荷载应与屋面活荷载或雪荷载中的较大值同时考虑。28/372.2荷载分类芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日29/120（2）可变荷载吊车荷载悬挂吊车：直接挂在网架下弦节点上，对网架产生吊车竖向荷载和水平荷载；桥式吊车：在吊车梁上行走，通过柱子对网架产生吊车水平荷载。（3）作用温度作用地震作用29/372.2荷载分类芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日30/120最不利荷载进行组合：无吊车荷载和风荷载、地震作用时，网架应考虑以下荷载组合：（1）永久荷裁+可变荷载；（2）永久荷载+半跨可变荷载；（3）网架自重+半跨屋面板自重+施工荷载。后两种荷载组合主要考虑斜腹杆的变号。当采用轻屋面（如压型钢板）或屋面板对称铺设时，可不计算。30/372.2荷载组合Qik2ciQiQ1kQ1GkGSSSSni芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日31/120（1）杆件材料和截面形式常采用钢材或铝合金材料。钢材的品种主要有低碳钢（如Q235）、低合金钢（如Q345）和不锈钢（0Cr18Ni9）等。31/372.3杆件设计（a）圆管（b）方管（c）角钢（d）H型钢杆件截面形式芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日32/120（2）杆件的计算长度和容许长细比32/372.3杆件设计0ll杆件计算长度系数连接形式弦杆腹杆支座腹杆其他腹杆板节点1.01.00.8焊接球节点0.90.90.8螺栓节点1.01.01.0芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日33/120（2）杆件的计算长度和容许长细比①受压杆件[]≤180②受拉杆件一般杆件[]≤300支座附近杆件[]≤250直接承受动力荷载杆件[]≤250压杆：防止杆件过于细长易产生初弯曲，降低杆件承载力；拉杆：保证杆件在制作、运输、安装和使用过程中有一定的刚度。33/372.3杆件设计芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日34/120（3）杆件设计原则每个网架所选杆件规格不宜太多，一般较小跨度网架以2～3种规格为宜，较大跨度网架以6～7种为宜，一般不超过8种。宜选用厚度较薄截面，可获得较大的回转半径，对杆件受压有利。应选用市场能供应的规格，常用的杆件钢管规格有ϕ48×3.5，ϕ60×3.5，ϕ75.5×3.75，ϕ89×4，ϕ14×4，ϕ108×6，ϕ133×8，ϕ159×10，ϕ168×12，ϕ180×14等。钢管出厂一般都有负公差，选择截面时应适当留有余量。网架杆件的最小截面尺寸不宜小于48×2或∟50×3。34/372.3杆件设计芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日35/120（3）杆件设计原则轴心拉力：轴心压力：35/372.3杆件设计fANnfAN有一道计算题——验算承载力——例题（书P47）芦燕大跨空间结构SpatialStructures2015年9月23日36/120（1）节点应该满足的要求受力合理、传力明确，安全可靠；保证汇交杆件交于一点．不产生附加弯矩；构造简单，制作简便，安装方便；耗钢量少，造价低廉。（2）节