网架结构设计总结.ppt

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网架的最优高跨比高跨比则主要取决于屋面体系（采用主要取决于屋面体系（采用钢筋混凝土屋筋混凝土屋面面时为1/101/14，采用，采用轻屋面屋面时为1/131/18）网架二相网架二相邻杆件杆件间夹角不宜小于角不宜小于30度，以免杆件相碰或度，以免杆件相碰或节点尺点尺寸寸过大大要合并的数据文件名；要合并的数据文件名；网架屋面排水找坡可采用下列方式：网架屋面排水找坡可采用下列方式：上弦上弦节点点设置小立柱找坡置小立柱找坡网架网架变高度高度网架网架结构起坡构起坡容容许挠度：度：网架网架为屋盖短向跨度的屋盖短向跨度的1/250三、结构计算结构计算网架网架结构整体以承受弯曲内力构整体以承受弯曲内力为主，支承条件主，支承条件应提供提供竖向向约束束（结构构计算算时水平水平约束可以放松，只是束可以放松，只是应加局部水平加局部水平约束束处理理以保以保证不出不出现刚体位移，或直接采用下部体位移，或直接采用下部结构的水平构的水平刚度）度），网架网架计算算时节点可采用点可采用铰接模型接模型，并在网架，并在网架设计与制作中可采与制作中可采用接近用接近铰接的螺栓球接的螺栓球节点。点。空空间网格网格结构的外荷构的外荷载可按静力等效原可按静力等效原则将将节点所点所辖区域内区域内的的荷荷载集中作用在集中作用在该节点上。当杆件上作用有局部荷点上。当杆件上作用有局部荷载时，应另另行考行考虑局部弯曲内力的影响。局部弯曲内力的影响。大跨度大跨度结构中构中风荷荷载往往非常关往往非常关键，特，特别强调风荷荷载作用下的作用下的计算。算。结构计算空空间网格网格结构分析构分析时，应考考虑上部空上部空间网格网格结构与下部支承构与下部支承结构的相互影响。构的相互影响。空空间网格网格结构的构的协同分析可把下部支承同分析可把下部支承结构折构折算等效算等效刚度和等效度和等效质量作量作为上部空上部空间网格网格结构分析构分析时的条件；的条件；也可把上部空也可把上部空间网格网格结构折算等效构折算等效刚度和等效度和等效质量作量作为下部支下部支承承结构分析构分析时的条件；也可将上、下部的条件；也可将上、下部结构整体分析。构整体分析。分析空分析空间网格网格结构构时，应根据根据结构形式、支座构形式、支座节点的位置、数点的位置、数量和构造情况以及支承量和构造情况以及支承结构的构的刚度，确定合理的度，确定合理的边界界约束条件束条件。支座支座节点的点的边界界约束条件，束条件，对于网架于网架应按按实际构造采用两向或构造采用两向或一向可一向可侧移、无移、无侧移的移的铰接支座或接支座或弹性支座。性支座。空空间网格网格结构的支承条件构的支承条件对结构的构的计算算结果有果有较大的影响，支大的影响，支座座节点在哪些方向有点在哪些方向有约束或束或为弹性性约束束应根据支承根据支承结构的构的刚度度和支座和支座节点的点的连接构造来确定。接构造来确定。结构计算网架网架结构一般下部构一般下部为独立柱或框架柱支承，柱的水平独立柱或框架柱支承，柱的水平侧向向刚度度较小，并由于网架受力小，并由于网架受力为类似于板的弯曲型，因此似于板的弯曲型，因此对于网架支于网架支座的座的约束可采用两向或一向可束可采用两向或一向可侧移移铰接支座或接支座或弹性支座性支座空空间网格网格结构施工安装构施工安装阶段与使用段与使用阶段支承情况不一致段支承情况不一致时，应区区别不同支承条件分析不同支承条件分析计算施工安装算施工安装阶段和使用段和使用阶段在相段在相应荷荷载作用下的作用下的结构位移和内力构位移和内力空空间网格网格结构构应经过位移、内力位移、内力计算后算后进行杆件截面行杆件截面设计，如，如杆件截面需要杆件截面需要调整整应重新重新进行行计算，使其算，使其满足足设计要求。空要求。空间网格网格结构构设计后，杆件不宜替后，杆件不宜替换，如必，如必须替替换时，应根据截面根据截面及及刚度等效的原度等效的原则进行行结构计算当网架当网架结构符合下列条件之一构符合下列条件之一时，可不考，可不考虑温度而引起的内力：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用作屋盖的网架结构，其抗震构，其抗震验算算应符合下列符合下列规定：定：在抗震在抗震设防烈度防烈度为8度的地区，度的地区，对于周于周边支承的中小跨度网架支承的中小跨度网架结构构应进行行竖向抗震向抗震验算，算，对于其他网架于其他网架结构均构均应进行行竖向和水平抗震向和水平抗震验算；算；在抗震在抗震设防烈度防烈度为9度的地区，度的地区，对各种网架各种网架结构构应进行行竖向和水平向和水平抗震抗震验算算抗抗规10.2.6 下列屋盖下列屋盖结构可不构可不进行地震作用行地震作用计算，但算，但应符合符合本本节有关的抗震措施要求：有关的抗震措施要求：7度度时，矢跨比小于，矢跨比小于1/5的的单向平面桁架和向平面桁架和单向立体桁架向立体桁架结构可不构可不进行沿桁架的水平向以及行沿桁架的水平向以及竖向地震作用向地震作用计算；算；7度度时，网架可不，网架可不进行地震作用行地震作用计算。算。结构计算在抗震分析在抗震分析时，应考考虑支承体系支承体系对空空间网格网格结构受力的影响。构受力的影响。此此时宜将空宜将空间网格网格结构与支承体系共同考构与支承体系共同考虑，按整体分析模，按整体分析模型型计算；亦可把支承体系算；亦可把支承体系简化化为空空间网格网格结构的构的弹性支座，性支座，按按弹性支承模型性支承模型进行行计算算在在进行行结构地震效构地震效应分析分析时，对于周于周边落地的空落地的空间网格网格结构，构，阻尼比阻尼比值可取可取0.02；对设有混凝土有混凝土结构支承体系的空构支承体系的空间网格网格结构，阻尼比可取构，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确定杆件的长细比比时，其，其计算算长度度注：l为杆件的几何长度（即节点中心间距离）杆件的杆件的长细比要求比要求节点设计与构造空空间网格网格结构杆件分布构杆件分布应保保证刚度的度的连续性，受力方向相性，受力方向相邻的的弦杆其杆件截面面弦杆其杆件截面面积之比不宜超之比不宜超过1.8倍，多点支承的网架倍，多点支承的网架结构其反弯点构其反弯点处的上、下弦杆宜按构造要求加大截面。的上、下弦杆宜按构造要求加大截面。网架网架设计按按满应力力设计，将会造成沿受力方向相，将会造成沿受力方向相邻杆件杆件规格格过于于悬殊，而造成杆件截面殊，而造成杆件截面刚度的突度的突变，故从，故从构造构造要求考要求考虑，其受力方向相其受力方向相连续的杆件截面面的杆件截面面积之比不宜超之比不宜超过1.8倍。倍。(相相邻杆件相差杆件相差悬殊殊应人工加以人工加以调整，以内力重分布整，以内力重分布)对于低于低应力、小力、小规格的受拉杆件其格的受拉杆件其长细比宜按受比宜按受压杆件控制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、支座边界条件界条件：与支座支座节点点和支承支承结构构的刚度有关（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）支座空空间网格网格结构的支座构的支座节点点应根据其主要受力特点，分根据其主要受力特点，分别选用用压力支座力支座节点、拉力支座点、拉力支座节点、可滑移与点、可滑移与转动的的弹性支座性支座节点以点以及兼受及兼受轴力、弯矩与剪力的力、弯矩与剪力的刚性支座性支座节点。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接支座计算，但但应考考虑下部下部结构的构的侧向向刚度。度。支座支座支座节点的点的设计与构造与构造应符合下列符合下列规定：定：支座支座竖向支承板中心向支承板中心线应与与竖向反力作用向反力作用线一致，并与支座一致，并与支座节点点连接的接的杆件杆件汇交于交于节点中心；点中心；支座球支座球节点底部至支座底板点底部至支座底板间的距离的距离应满足支座斜腹杆与柱或足支座斜腹杆与柱或边梁不相梁不相碰的要求碰的要求其他空空间结构构设计中，中，应重重视概念概念设计的重要性，不能只依靠理的重要性，不能只依靠理论计算的精确性来指算的精确性来指导设计采用采用3D3S软件件设计网架需注意的几个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0.60.9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