网架结构设计总结

高久旺2012年11月网架结构设计总结目录网架选型基本规定结构计算节点计算与构造支座一、网架选型交叉桁架体系四角锥体系三角锥体系二、基本规定基本规定网架的最优高跨比则主要取决于屋面体系（采用钢筋混凝土屋面时为1/10~1/14，采用轻屋面时为1/13~1/18）网架二相邻杆件间夹角不宜小于30度，以免杆件相碰或节点尺寸过大要合并的数据文件名；网架屋面排水找坡可采用下列方式：上弦节点设置小立柱找坡网架变高度网架结构起坡容许挠度：网架为屋盖短向跨度的1/250三、结构计算结构计算网架结构整体以承受弯曲内力为主，支承条件应提供竖向约束（结构计算时水平约束可以放松，只是应加局部水平约束处理以保证不出现刚体位移，或直接采用下部结构的水平刚度），网架计算时节点可采用铰接模型，并在网架设计与制作中可采用接近铰接的螺栓球节点。空间网格结构的外荷载可按静力等效原则将节点所辖区域内的荷载集中作用在该节点上。当杆件上作用有局部荷载时，应另行考虑局部弯曲内力的影响。大跨度结构中风荷载往往非常关键，特别强调风荷载作用下的计算。结构计算空间网格结构分析时，应考虑上部空间网格结构与下部支承结构的相互影响。空间网格结构的协同分析可把下部支承结构折算等效刚度和等效质量作为上部空间网格结构分析时的条件；也可把上部空间网格结构折算等效刚度和等效质量作为下部支承结构分析时的条件；也可将上、下部结构整体分析。分析空间网格结构时，应根据结构形式、支座节点的位置、数量和构造情况以及支承结构的刚度，确定合理的边界约束条件。支座节点的边界约束条件，对于网架应按实际构造采用两向或一向可侧移、无侧移的铰接支座或弹性支座。空间网格结构的支承条件对结构的计算结果有较大的影响，支座节点在哪些方向有约束或为弹性约束应根据支承结构的刚度和支座节点的连接构造来确定。结构计算网架结构一般下部为独立柱或框架柱支承，柱的水平侧向刚度较小，并由于网架受力为类似于板的弯曲型，因此对于网架支座的约束可采用两向或一向可侧移铰接支座或弹性支座空间网格结构施工安装阶段与使用阶段支承情况不一致时，应区别不同支承条件分析计算施工安装阶段和使用阶段在相应荷载作用下的结构位移和内力空间网格结构应经过位移、内力计算后进行杆件截面设计，如杆件截面需要调整应重新进行计算，使其满足设计要求。空间网格结构设计后，杆件不宜替换，如必须替换时，应根据截面及刚度等效的原则进行结构计算当网架结构符合下列条件之一时，可不考虑温度而引起的内力：支座节点的构造允许网架侧移，且允许侧移值大于或等于网架结构的温度变形值；网架周边支承、验算方向的跨度小于40m，且支承结构为独立柱；在单位力作用下，柱顶水平位移大于或等于下式的计算值结构计算对用作屋盖的网架结构，其抗震验算应符合下列规定：在抗震设防烈度为8度的地区，对于周边支承的中小跨度网架结构应进行竖向抗震验算，对于其他网架结构均应进行竖向和水平抗震验算；在抗震设防烈度为9度的地区，对各种网架结构应进行竖向和水平抗震验算《抗规》10.2.6下列屋盖结构可不进行地震作用计算，但应符合本节有关的抗震措施要求：7度时，矢跨比小于1/5的单向平面桁架和单向立体桁架结构可不进行沿桁架的水平向以及竖向地震作用计算；7度时，网架可不进行地震作用计算。结构计算在抗震分析时，应考虑支承体系对空间网格结构受力的影响。此时宜将空间网格结构与支承体系共同考虑，按整体分析模型计算；亦可把支承体系简化为空间网格结构的弹性支座，按弹性支承模型进行计算在进行结构地震效应分析时，对于周边落地的空间网格结构，阻尼比值可取0.02；对设有混凝土结构支承体系的空间网格结构，阻尼比可取0.03.四、节点设计与构造节点设计与构造确定杆件的长细比时，其计算长度注：l为杆件的几何长度（即节点中心间距离）杆件的长细比要求节点设计与构造空间网格结构杆件分布应保证刚度的连续性，受力方向相邻的弦杆其杆件截面面积之比不宜超过1.8倍，多点支承的网架结构其反弯点处的上、下弦杆宜按构造要求加大截面。网架设计按满应力设计，将会造成沿受力方向相邻杆件规格过于悬殊，而造成杆件截面刚度的突变，故从构造要求考虑，其受力方向相连续的杆件截面面积之比不宜超过1.8倍。(相邻杆件相差悬殊应人工加以调整，以内力重分布)对于低应力、小规格的受拉杆件其长细比宜按受压杆件控制节点设计与构造焊接空心球节点国内大跨度结构中采用较多，设计简单，规格不需统一，球加工制作也简单，有优越性，不足之处：现场工作量大，质量检验工作量大。国内人工便宜尚有市场，而螺栓球节点内力受到限制，因此尚有一定的使用价值节点设计与构造螺栓球节点越来越为工程师接受，发展迅速节点精度高，工厂化生产，现场安装方便，工作量小，速度快高强螺栓质量的重要性五、支座边界条件：与支座节点和支承结构的刚度有关（当支承结构刚度很大可忽略其变形时，边界条件完全取决于支座构造）支座空间网格结构的支座节点应根据其主要受力特点，分别选用压力支座节点、拉力支座节点、可滑移与转动的弹性支座节点以及兼受轴力、弯矩与剪力的刚性支座节点。节点构造简单、加工方便，但支座底板下应力分布不均匀，与计算假定相差较大。一般仅适用于较小跨度的网架支座。支座支座支座能较好地承受水平力又能自由转动，比较不符合不动球铰支承的约束条件且有利于抗震。但构造复杂，一般用于多点支承的大跨度空间网格结构支座支座支座假定：可滑动铰支座节点、板式橡胶支座节点可按有侧移铰支座计算。常用压力支座节点可按相对于节点球体中心的铰接支座计算，但应考虑下部结构的侧向刚度。支座支座节点的设计与构造应符合下列规定：支座竖向支承板中心线应与竖向反力作用线一致，并与支座节点连接的杆件汇交于节点中心；支座球节点底部至支座底板间的距离应满足支座斜腹杆与柱或边梁不相碰的要求其他空间结构设计中，应重视概念设计的重要性，不能只依靠理论计算的精确性来指导设计采用3D3S软件设计网架需注意的几个问题：采用满应力设计，需注意构造情况节点自重优选范围视情况而定，一般0.6~0.9支座需验算支座边界定义尽量和实际情况一致施加完杆件导荷载后，一定要自动导荷载内力分析完毕后要查看各工况是否都存在