【朗筑结构】网架设计过程

【朗筑结构】网架设计过程加QQ2981371183送更多学习资料包括教学视频等等，好友验证“微信”欢迎加入朗筑朗筑钢结构交流QQ群164792546，加群验证“微信”（1）钢柱设计计算模型考虑：顶部的网架在其自身平面内的刚度可假定为无限大,类似刚性楼板的作用,把各个柱子连接成整体,但并不提供此结构的抗侧移刚度.网架起的作用是把各个柱子联系起来共同提供抗侧移刚度,结构总的侧移刚度为每根柱侧移刚度的和.但对于单根柱来说在网架支座处并没有可靠的侧向支撑点,上端为自由端。网架与钢柱的连接当然是铰接了，但问题的关键不在于此，关键在于该结构是属于有侧移结构，对于这种柱底与基础刚接的结构，由于柱顶有侧移，无论柱顶自由还是铰接，柱的计算长度系数均为2.0．按陈绍藩书中考虑，建议为2.6。关于这个问题，最好的办法是把柱子和网架连在一个整体建模型计算。3d3s就可以！如果非要分开，就要试算好下部柱的刚度，然后带入网架支座约束计算，再反算回柱看其位移（柱顶位移和网架支座球位移）和强度是否满足规范要求。两者在柱顶的力和位移应一致的！柱子当然按悬臂计算！网架的支座与柱顶一般是靠螺栓连接，侧向力是靠摩擦力来传递的，并不能满足柱顶铰接的要求！1.支座约束假定时，考虑下部支撑结构的情况，先初定一钢柱截面参数，计算出刚度值，折减后代入程序，分析设计后得到支座反力。在此得到X、Y、Z向三向反力值用于设计钢柱的截面。那么作为钢柱来讲是一双向压弯构件，在计算假定时柱顶作何种约束假定比较符合实际？我本人认为如为独立柱支撑时，作为上端自由、下端固定;如为周边柱点支撑时上端为铰接、下端固定。不知道对不对？2.参照压弯构件整体稳定计算公式，本人认为1.把两方向的等效弯矩系数都取为1.0较为安全;2.把作用在柱身上的水平均布风荷载形成的柱底最大弯矩与得到的网架计算出的同方向上最大反力（作为一集中力加于柱顶节点处）形成的弯矩进行叠加，得到等效柱端最大弯矩。代入压弯构件计算工具程序中（当然还要确定两方向计算长度，根据不同柱顶约束情况定）计算，确定截面，不知对不对？你说的这种结构类似于钢柱钢网架的排架结构，大跨度厂房设计常常遇到，通常要求计算纵、横两个方向的排架，并将两方向的内力叠加确定柱截面，叠加方法为：一方向内力＋另一方向弯矩的30％。另外钢柱一端固接一端铰接计算长度系数为2。H型钢柱确实需要处理，一般情况下按计算长度系数2.0计，它很难保证两个方向排架长细比都满足抗震规范的要求（120），我的处理方法是在H型钢柱平面外柱列加柱间支撑将其计算长度系数人为改为1.0，当然此柱列只计算横向排架即可。此柱间支撑需设计强一些，因为有柱间支撑处网架此方向约束为简支，可能产生很大的水平力。柱间支撑设置的位置也需于其他专业配合另外“如为周边柱点支撑时上端为铰接、下端固定。”值的考虑一下，上端铰接即为网架支座对柱有约束，即网架可以抵抗由于风作用于柱的推力，网架靠什么来提供这个力？又传递到哪里了？因为网架只是传递力的不能自身消化。如果某方向其他柱刚度大，根据变形协调条件可以认为网架对柱有约束（靠摩察力）传递到刚度大的柱子。总之，个人也觉得比较模糊。另外，有时也碰到幕墙作用于柱的风推力，土建柱无法解决那么大的弯矩，让网架来抵消水平推力。个人觉得不行，但我的一个朋友说可以。（网架为平板网架）网架对悬臂柱的影响也就是柱顶的轴力剪力和弯矩，网架支座一般不考虑弯矩，轴力也不在本贴的讨论范围，所以只说一下剪力，刚度的问题最终要转化到位移上来，支座位置的剪力要靠柱顶位移产生的反力来承担（滑动铰支座除外），这样既然有了剪力就能得出柱枯位移，那么也就不用麻烦的去考虑等效刚度的问题了，要不然的话就整体建模。这个问题精确计算是很麻烦的，整体建模才行，并且网架的杆件要求基本是最终设计的截面，以保证刚度的一致，同时网架的支座约束条件对结构计算的影响也是不能忽略的。有人提出用等代法，等代梁的布置应考虑网架的布置形式，支座约束条件，同时还要保证刚度（网架刚度的计算需要适合的软件和工作量的）的近似，这些都是为了保证荷载的正确传递和水平力计算的准确，比较麻烦。通常设计是上下结构分开计算（特复杂的结构除外。网架就是一个空间双向桁架，普通的空间杆元软件都能计算，考虑下部结构的刚度和支座约束情况计算出反力，然后加到下部结构上，结构顶板厚为0（偏保守）来计算下部结构，网架杆件截面只要在正常的范围内，计算出的水平力差别不大，还要按网架规范考虑温度的影响。1.网架对柱的影响：如果把网架考虑成完全刚性，则柱子的理论计算长度系数为0.7.如果网架对柱的约束小，则柱的计算长度系数大于0.7（实际设计取大于0.7，参考陈绍蕃著作）。2.柱对网架的影响:如果柱的刚度较大，且网架与柱的连接节点约束水平位移，则网架的温度应力无法释放，网架在温度应力作用下上弦杆的压应力必须充分考虑，以策安全.计算长度主要取决于柱的支撑体系和网架的水平刚度，从理论上讲支撑体系足够刚强的情况，网架水平刚度一般可以看柱无穷大（狭长的除外），网架的水平刚度可以计算出来，从经验讲，网架的水平刚度（以柱间支撑间距为跨度计算）大于所支撑的柱侧向刚度和的5倍，可以以为网架的水平刚度足够大，这时柱的面内侧向移动可以被限制（面外要么有支撑，要么是刚接梁，计算长度可以计算），支撑体系通过网架来保证其它柱的面内稳定，这时候计算长度可以按无侧移计算。固定铰和梁柱铰接是两个概念，网架与柱的连接一般都是铰接，通常偏安全计算，一般按悬臂计算，计算长度取2。规范提出的强弱支撑概念一般是基本刚性楼板或刚性水平支撑的前提，不仅要求柱间支撑有一定刚度和强度要求，水平支撑体系也是必须刚强的，保证水平力的传递。底部固结，顶部与网架铰接的柱子平面内（平面内无支撑无刚接梁）的计算长度应该为2.03，整体结构有无侧移与网架本身刚度无关，只与柱子＋支撑（刚接梁）的刚度有关，网架本身的刚度一般为约束自身变形的能力，如果网架还需要对下部支撑结构单独提供约束能力（如柱子倾斜），则应该重新审视整体结构的可行性。这种结构，举一个简单的例子，把网架等代为简支梁，从计算角度来看，无论这个简支梁的截面多大，刚度多大，两边柱子的平面内计算长度还是2.03，除非柱子抗侧刚度大到能达到规范无侧移的条件，则可以按照无侧移条件来取其平面内计算长度。只有一种情况下，柱子平面内的计算长度无法确定，就是网架的上下弦都与同一根柱子连接，目前现行钢结构规范对这种情况还无法提供明确的依据。1、计算长度取2.03是常规的设计方法。但从结构理论上讲，网架是双向桁架，和梁还是不同的，网架两个方向都是有很大的水平刚度，可以传递水平荷载，如果网架周边和柱铰接连接，柱列双向都有刚强支撑，对网架和下部结构进行整体分析，柱的面内计算长度应该是小于2的，不设支撑的柱即使两端铰接（摇摆柱），结构也是稳定的，但这不属于常规的设计方法。2、这种结构，举一个简单的例子，把网架等代为简支梁，从计算角度来看，无论这个简支梁的截面多大，刚度多大，两边柱子的平面内计算长度还是2.03（从结构整体分析来说，就不是这样，由于双向柱间支撑的存在，网架很大的面内刚度，结构可能是无侧移的），除非柱子抗侧刚度大到能达到规范无侧移的条件，则可以按照无侧移条件来取其平面内计算长度，这不全对，网架和梁还是有区别的，将网架简化成梁时，梁应该是双向的，同时梁间应该有水平支撑，不然和实际就不太符合，因为梁的面外刚度和水平支撑比起来小的多。结构有无侧移和楼盖刚度关系很大的，因为实际设计中，不可能每个柱列都有刚性支撑，其它柱的侧移是通过刚性楼盖限制的，高钢规的有无侧移规定就是基于柱间支撑或者墙的刚度和面内刚度提出的。对于多高层钢结构来说，如果不计入面内刚度，只有所有柱列都有墙或者支撑才能做到无侧移，实际并不是这样。3、屋盖的交叉支撑可以通过水平支撑杆作为其它梁的侧向支撑点，因为通常情况下交叉支撑的水平刚度都很大，从理论上说如果梁的水平刚度足够大，同样也可以作为不动点，即梁两端连在不动点上，其它梁或者柱通过支撑杆连到梁跨中的一些点上，此时梁需要的面外刚度有公式可以计算出来，但规范并没提到这些特殊结构的情况。（2）支座设计可以采用橡胶支座，支座上放置橡胶垫后即可假定为可动支座，可以水平移动并可转动。要把计算模型中支座调整为可动支座，否则计算模型和实际设计的不符，就容易出现你这种情况一般水平反力过大是因为把支座设为固定支座的缘故，如果设为绞接支座，网架挠度又太大解决方法：整体分析，或用弹簧支座来模拟下部的混凝土柱，也许水平反力会急剧下降。或者，如果不影响整体的结构不变，释放水平力，看看支座位移如果不太大的话用可动支座。如果达到这样的水平推力的话，你下面的混凝土柱子截面应该在800mm左右，你再看下计算模型，是不是柱子刚度输得太大了。加上抗剪键是可以的，不过也得考虑网架支座的“十字”加劲板、过渡板与预埋板等处的焊缝是不是满足抗剪的要求。问题：对于支座布置图时，程序中如何X/Y向的刚度如何是否默认定义的，是否需要考虑转角度等考虑？支座条件说具体了，还与网架形式、网架下部结构等都有关，这方面，我还没有总结出一套系统的东西来，因此只能就事论事。你所说的支座属于平板压力支座，采用该支座的前提是结构对水平变形不敏感，支座以传递竖向力为主，因此摩擦力不作为考虑因素，同时如果下部为混凝土结构，采用0.3的弹性刚度与该支座的状态比较接近；摩擦力与支座的弹性刚度还有不同之处在于，摩擦力不只与摩擦系数相关，还与支座压力有关，而网架的不同部位，竖向反力是不同的。如果平板支座的水平弹性刚度按下部结构处理，则需将支座底板与过渡板焊劳，这时更不存在摩擦力的问题。对于其他需求，则需采用其他种类的支座。网架与下部结构整体计算时，本身已考虑了下部结构的刚度，如果柱顶水平力比较大，可以考虑将支座设为滑动的，这时不考虑下部结构的刚度，滑动支座在整体计算中可以设置一个上下铰接的短柱来代替。前几天用MST2008做了个直径30米起拱的双层网壳，下弦是平的，支座为弹性支座，按实际情况输入下柱的截面规格和高度，程序自动计算下柱刚度（就因为这个原因还是比较喜欢用MST），上弦考虑了0.8的恒荷载，0.5的活荷载，下弦0.2的恒荷载，一开始输的砼柱是直径600的圆混凝土柱，水平力最大是150KN左右，后来一看输错了，原结构中是直径800的混凝土柱，修改后水平力是200KN左右，和Z向荷载基本上差不多大小了，把200KN的水平力加在混凝土柱头上计算配筋面积8500，原结构中有环形混凝土梁，柱子的长度是按环形砼梁以上2500mm的长度计算的，一看原图上混凝土柱配筋10000多。下柱的刚度越大，对网架的变形控制就越大，网架计算过程中迭代的次数就越少，柱对网架的作用力大，所以水平力大也是正常的，网架的杆件内力也会大一些。如果一味的减小下柱的刚度来减小网架的水平力，就会使网架的杆件内力也减小，程序自动优化的杆件也小，对于网架来说是不安全的。这个工程10米的柱子柱顶100KN的水平力符合实际情况，我们一般采用钢管混凝土柱，按悬壁柱来计算。由于该模型是静定结构（整体），需要严格控制每一道关键点，一处马虎就可能造成结构失败，比如柱顶的铰接支座承受水平力不足，比如钢管混凝土浇注存在问题造成承载力降低，比如柱脚或基础刚度下降，等等因素，造成施工难度加大。如果想规避这种难度，就采用小弹性刚度的支座，代价是网架用钢量增大；采用橡胶垫板的方案是可行的，但是橡胶垫板的抗滑移控制不易做到，要采取加限位或增加聚四氟乙烯垫板等辅助措施。一般弹性刚度取计算值的0.7左右，不按实际计算值取，是考虑留有余量的1、在四周封闭的建筑上空施工的网架，网架为平板时，且周边有女儿墙时，一般都不考虑网架的风荷载作用的，有曲面造型时按建筑荷载规范处理，支座设计一般为弹性支座。2、如果有一面或多面敞开的上空施工的网架，即使是平板网架仍需全面考虑风荷载，一般都按风吸力计算的，加的是负值，一定程度来说，对网架结构有利。3、若是独立的基础支撑，比如收费站和加油站等，除了考虑网架上下弦的风荷载外，则还考虑了侧面风荷载对结构