网架设计注意事项.doc

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1、网架设计中网格取值为多少 网架设计中网格取值为多少？网架具有空间受力、重量轻、刚度大、抗震性能好等特点，对于各种建筑物的建造十分常见，下面来具体介绍一下有关网架的取值问题。 网架设计中网格取值为多少？讲解如下：1、根据柱距进行考虑：比如9m柱距可以考虑3m一格，7.5m柱距可以考虑3.75m两个；8m考虑2格或者3格。 2、根据跨度进行划分，如果要求建筑对称，可以考虑划分偶数格，比如24m跨度分为8格或者10格。 3、根据屋面材料划分，因为屋面一般为单层彩板或者复合夹心板，屋面的檩条檩距受到限制。根据单檩或者双檩来考虑。 所以常用取值： 跨度方向X柱距方向：3mX3m；2.5mX3m；4.4m

2、X4m；2.6mX2.8m 网架结构设计施工刍议1网架结构的分类及常见的形式 按照支承不同，平板网架可分为单跨与多跨，以单跨平板网架最为常见，支承形式通常包括有四点支承、多点支承与边点混合支承等几种。按照网架结构不同，又可分为交叉桁架体系以及空间桁架体系两类。网架常见的形式包括平面桁架系组成的网架结构、四角锥体组成的网架结构、三角锥组成的网架结构、六角锥体组成的网架结构等四类。 2网架结构的选型原则 2.1 平面形状为长方形的网格周围的支持，当边长比小于或等于1.5时，最好使用斜放四角锥网架，棋盘四角锥网架是采取四角锥网架的时候，两条对角线的正交网格，两格正交放置，四角锥网架。跨度小，可以使用

3、三角锥形蜂窝网架。当建筑物的长度与宽度都需要从支持下，选择的两条对角线的斜交斜放网架。 2.2 矩形的周边支承网架，当边长比大于1.5，最好使用两个正交网格，正放四角锥网架。当小于2的边长比时，也可用于斜放四角锥网格。当平面比较狭长的时候，也可以采用单向折线形网架。 2.3 当平面形状是矩形或者为多点支承网架，则可以选用正放四角锥网架，两向正交正放网架，正放抽空四角锥网架。多点支承的多跨网架，也可以选择斜放四角锥网架或者两向正交斜放网架。 2.4 当平面形状是圆形的时候。正六边形且为周边支承的网架，可以依据具体情况选则三角锥网架、三向网架或者抽空三角锥网架。在跨度很小的时候，可以选择蜂窝形三角

4、锥网架。 2.5 对多层建筑的楼层与跨度小于50m的，可以采用以钢筋混凝土板代替上线的组合网架结构。组合网架宜选用正放抽空四角锥网架、正放四角锥网架、斜放四角锥网架、两向正交正放网架与蜂窝形三角锥网架。1 3网架施工中的质量控制 3.1 螺栓球网架的质量控制螺栓球由螺栓，管套，销，锥头或封板组成，通过钢筋螺栓高强螺栓球连接，形成一个空间桁架结构，结构进行负载的棒球网格。任何质量问题组件，将危及整体安全结构。这应该是好品质的元件。组装前严格的质量网格组件，杜绝不合格组件，以确保最重要的部分项目网络结构的质量。网架构件进场要对出厂合格证进行检查，做好进场验收记录，同时按规范规定对各组间进行抽样检测

5、试验。此外，杆件检验与试验不可忽视。 3.2 网架拼装与吊装的质量控制为保证正式施工正确无误，需要进行预拼装工作。在进行预拼装时，要把场地整平捣实，并准确放样，仔细对照图纸设计型号确定螺栓球的规格与压杆件的正确位置，预防拉、压杆件位置出现错误。在进行拼装时，应当先拼下弦，再将下弦的标高与轴线校正完成并且拧紧定位后，再进行腹杆连接与上弦拼装，期间，要应防止拧得太松或者太紧，避免因此产生的拼装残余应力。 3.3 附件安装的质量控制在进行屋面板檩条支托安装时，要用螺栓连接固定在螺栓球上。绝不能采用焊接法将檩条支托固定在螺栓球上，要防止施焊时受高温作用而导致的螺纹抗剪抗滑能力降低，以及焊后冷钢质变硬变

6、脆出现裂纹导致性能降低的问题。对于装饰装修的吊顶、消防管道、马道以及重型设备与临时施工架设等需要采取螺栓连接悬吊在球节点上（应当注意所有的悬吊物都需要经设计核算，不能随便增加重量以及数量），更不得进行焊接连接。防止设备重量直接吊挂在杆件上，尤其是压杆的中部悬吊重型设备等将是非常危险的。如果在杆中部悬吊设备，相当于在杆跨中增加了一个集中力，越重其相应的集中力也就越大，对杆件的危害性也会变得越大，可能会造成压弯破坏，造成网架失稳而产生整体坍塌破坏。 4常见施工质量问题及处理方法 4.1 对不饱满焊缝的处理在某些工程中钢管与锥头或者封板处焊缝不饱满的现象是经常发生的。尤其是对一些大管径、厚壁杆件，可

7、能需多次施焊才能获得宽而厚的焊缝，此时焊工稍疏忽易造成焊缝不饱满。如果用直尺靠在焊缝处，在焊条交接处的焊缝出现凹陷，还可能出现较大连续凹坑。这种杆件受力大、与焊缝规范要求相差甚远，需要进行补焊。补焊工作最好在工厂或工地安装前进行。对已经安装的网架在自重的作用下进行也是是可行的。对于屋盖静荷载已上满的网架，则需要予以适当的支撑或间隔时间分段焊接，应当避免杆件全截面处的高温状态，因为钢材在高温下将失去一部分承载能力。 4.2 杆件在球节点碰撞的处理方法如果网架安装中钢球太小，可能易导致杆件相碰撞使安装工作受阻。与之相对应的是，在大型网架及特殊造型网架施工图中，则进程出现直径大于300的螺栓球，也就

8、是钢球过大，因受市场、加工、现场安装等种种因素的影响，最终使安装工作受阻。解决钢球太小，易导致杆件相碰撞可按以下方法进行。条件方便时可换大球及改制相应的杆件。否则将相碰杆件中的一根的部分锥头与杆件烧去一部分，然后仿制一块比管壁厚2-4mm的钢板补焊上去。锥头与杆件切去一部分的开口边缘与补焊之钢板均应坡口（用手持砂轮），补焊后用手持砂轮打平，清除锈污补涂防锈底漆二道。上述处理方法应遵循以下原则，即查清电算书中各杆件受力状况。2 4.3 高强螺栓拧入螺栓球深度不足的处理方法高强螺栓拧入螺栓球深度不足，这主要是施工顺序不合理，上弦杆先拧紧后，腹杆与螺栓球顶紧，螺栓拧不动造成。处理方法：严格按施工工艺

9、操作，操作人员可根据拧入丝扣圈数判断，用力矩扳手检查。网架（网壳）结构支承方式及支座设计的探讨0 引言在各类空间结构中，刚性体系中的网架 ( 网 壳)结构作为一种高次超静定空间杆系结构，由于其受力性能好(理论上杆件只受轴力作用)、刚度大、整体性及抗震性能好、承载力强、受支座不均匀沉降影响小、适应性强，而计算理论的日益完善以及计算机技术飞速发展，使得对任何极其复杂的三维结构的分析与设计成为可能，因此网架(网壳)结构被广泛应用于工业与民用建筑领域中。但网架(网壳)结构如果其支承结构、支座型式及边界条件设计不合理会对网架（网壳）结构的安全性与经济性造成重要影响。1. 支承结构与支承方式目前在很多工程

10、中，网架（网壳）一般由专业的钢构公司根据事先假定的边界约束条件进行设计，再将他们算出来的支座反力作为外加荷载作用到下部支承结构中。把网架（网壳）与下部支承结构分开计算，网架支座相对于下部结构的位移虽然可以通过弹性约束方法模拟，但是由下部支承结构变形带来的支座沉陷等支座本身的变位很难估算准确，算出来的结构内力在某些情况下会与实际情况差别较大，可能会给工程留下安全隐患。下部结构可能是柱，也可能是梁，也可能是其他结构形式，不仅刚度是有限的，而且具体工程刚度差异可能很大，在这种假定条件下，算出来的杆件内力、支座反力及下部结构内力与采用网架支座刚度为实际刚度且上、下部结构共同工作的力学模型所计算出来的结

11、果肯定是不相同的。另外，分开计算还割裂了上下部结构的协同工作，使得上、下部结构的周期与位移计算均不准确。通常网架的支承可以分为周边支承、点支承以及点支承与周边支承混合使用三种方式，周边支承是将网架周边节点搁置在梁或柱上，点支承则是将网架支座以较大的间距搁置于独立梁或柱上，柱子与其他结构无联系。网架（网壳）搁置在梁或柱上时，可以认为梁与柱的竖向刚度很大，忽略梁的竖向变形与柱子轴向变形，因此网架（网壳）支座竖向位移为零，网架（网壳）支座水平变形应考虑下部结构共同工作。在周边支承网架（网壳）支座的径向应将下部支承结构作为网架（网壳）结构的弹性约束，而点支承网架（网壳）支座的边界条件应考虑水平X与Y两

12、个方向的弹性约束。支承结构的等效弹簧刚度计算有如下几种：1）支承柱支承柱子水平位移方向的等效弹簧刚度为：Kc=3EcIc/H3c 式中 Hc：柱高；Ic：柱截面惯性矩。2）两端简支梁支承 由长度为L，网架支座位于距梁端为a的简支梁的等效弹簧刚度为：Kb=3EbIbL/a2（L-a）2式中 a ：作用点距梁端距离；L：梁长；Ib：梁截面惯性矩。 3）橡胶垫支座 由高度为Hp的橡胶垫支承的支座等效弹簧刚度为： Kp=GpAp/Hp式中 Ap：橡胶垫面积；Hp：橡胶垫高。 在实际工程中往往是在梁顶或柱顶增加橡胶垫弹性支座，特别是在大跨度网架中，通过橡胶垫支座以满足温度应力的变形要求，这就要求考虑梁或

13、柱弹性刚度与橡胶垫弹性刚度的叠加，当K1与K2叠加时，由位移叠加得其叠加刚度K为:1/K=1/K1+1/K2；有K=1/（1/K1+1/K2）。2支座（支座节点）结构与基础的连接区简化为支座，按其受力特征分为五种：活动铰支座（滚轴支座），固定铰支座，定向支座（滑动支座），固定（端）支座与弹性（弹簧）支座。弹性支座在提供反力的同时产生相应的位移，反力与位移的比值保持不变，称为弹性支座的刚度系数。弹性支座既可提供移动约束，也可提供转动约束。当支座刚度与结构刚度相近时，宜简化为弹性支座。当结构某一部分承受荷载时（如研究结构稳定问题），其相邻部分可看作是该部分的弹性支承，支座的刚度取决于相邻部分的刚度

14、（如将斜拉桥的斜拉索简化为弹簧支座）。当支座刚度远大于或远小于该部分的刚度时，弹性支座则向前四种理想支座转化，如图2.1所示。图1 弹性支座与理想支座网架（网壳）结构一般都支承在柱顶或圈梁等下部支承结构上，支座节点即指位于支承结构上的网架节点。它既要连接在网架支承处汇交的杆件，又要支承整个网架，并将作用在网架（网壳）上的荷载传递到下部支承结构。因此，支座节点是网架结构与下部支承结构联系的纽带，也是整个结构中的一个重要部位。一个合理的支座节点必须是受力明确、传力简捷、安全可靠，同时还应做到构造简单合理，制作简单方便，具有较好的经济性。网架（网壳）结构的支座节点应能保证安全可靠地传递支承反力，因此

15、必须具有足够的强度与刚度。在竖向荷载作用下，支承节点一般均为受压，但在一些斜放类的网架中，局部支座节点可能承受拉力作用，有时还可能要承受水平力的作用，设计时应使支座节点的构造适应它们的受力特点。同时支座节点的构造还应尽量符合计算假定，充分反映设计意图。由于网架（网壳）结构是高次超静定的杆件体系，支座节点的约束条件对网架的节点位移与杆件内力影响较大；约束条件在构造与设计间的差异将直接导致杆件内力与支座反力的改变，有时还会造成杆件内力变号。因此对网架（网壳）结构支座节点的设计应给予足够的重视。3边界条件的处理方法边界条件中有固定、弹性约束、斜边界与强迫位移等。在网架（壳）结构有限元计算中，边界条件

16、将对网架结构内力及变形产生较大影响。网架支承处的边界条件既与支座节点构造有关，也与支承结构的刚度有关，支座可以是无侧移、单向可侧移与双向可侧移的铰接支座，支承结构(柱、梁等)可以是刚性或弹性的。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。反过来，采用不同的支座型式，合理的改变某些边界条件，可以调整结构的刚度减少杆件内力与支座反力的峰值，使内力分布更为均匀合理，达到节的钢材的目的。1） 无侧移铰接支座，支承节点在竖向，边界线切线与法向都无位移。2） 单向可侧移支座，竖向与边界切线方向位移为零，而边界法向为自由。3） 双向可侧移的铰接支座，只有竖向位移为零，两个水平方向都为自由。

17、4） 在网架的四角处，至少一个角上的支座必须是无侧移的，相邻的两角可以是单向可侧移的，相对的角可以是双向可侧移的。这种做法既防止网架的刚体移动，又提供了不少于6根的约束链杆数。在工程实践中，如果温度应力不大，也可考虑四角都用无侧移铰支座。5） 当网架支承在独立柱上时，由于它的弯曲刚度不是很大，在采用无侧移铰支座时除竖向仍然看作无位移外，两个水平方向应看成弹性支承，支承的弹簧刚度由悬臂柱的挠度公式得出：Kcx=3EcIcy/H3；Kcy=3EcIcx/H3式中 Ec支承柱的材料弹性模量；Icy、Icx分别为支承柱绕截面y、x轴的截面惯性矩；H支承悬臂柱长度。6) 斜边界处理斜边界是指与整体坐标斜

18、交的方向有约束的边界。建筑平面为圆形或多边形的网架会存在斜边界(图3.1a)。矩形平面网架利用对称性时，对称面也存在斜边界(图3.1b，c)。图2. 网架的斜边界约束斜边界有两种处理方法，一种是根据边界点的位移约束情况设置具有一定截面积的附加杆，如节点沿边界法线方向位移为零，则该方向设一刚度很大的附加杆，截面积A=106108(图3.1.b)；如该节点沿边界法线方向为弹性约束，则调节附加杆的截面积，使之满足弹性约束条件。这种处理方法有时会使刚度矩阵病态。另一种方法是对斜边界上的节点位移做坐标变换(图3.1.c)，将在整体坐标下的节点位移向量变换到任意的斜方向，然后按一般边界条件处理。7）对于复

19、杂的下部支承系统，网架（网壳）支座相对于下部结构的位移通过弹性约束方法不易模拟，支座节点的边界条件很难确定，此时可以借助相关的空间结构有限元分析与设计软件，直接将支承结构上部网架（网壳）一起进行整体建模、计算分析。这样不必另外计算支承结构的等效弹簧刚度，也避免了简化为弹簧时的误差，计算效果更好。4.边界条件处理不当引起的问题目前，我国计算分析网架结构与网壳结构，绝大多数均采用空间桁架位移法及空间梁系有限元法。网架结构设计与施工规程与网架结构设计与施工规程应用指南都强调了计算模型必须与结构实际符合，明确指出“结构在整体坐标系中的总刚度矩阵K是奇异的，尚需引入边界条件以消除刚体位移。根据边界条件来

20、修正总刚度矩阵以使总刚度矩阵成为正定阵”。“而边界条件处理是基于计算的目的，处理的结果可以得到边界约束的效果”。即支座节点的设置与构造必须与结构计算分析所取的边界条件相符并保证在任意竖向与水平荷载作用下结构的几何不变性。有些设计者往往忽视了这一关键问题。有的对网架结构的受力特性或计算方法不甚了解，或为了简化电算工作，或凭“经验”在计算周边支承的网架时，只采用一向约束（垂直方向），此时在特定的荷载（竖向荷载）作用下，这种边界条件的处理方法在理论上是不对的，也是与结构实际不相符的，众所周知，如果荷载Pi与支承反力作用线平行，虽然结构可以承受此荷载，但该体系是处于不稳定的外部静力平衡状态，它不能支承

21、一个作用线不平行于这些支承应力作用线的荷载（如水平荷载等）。由于只按一向（竖向）约束计算的网架已引起了多起事故，其计算的内力与结构的实际内力在一批杆件中差别较大。除数值的变化外，还会引起符号的改变（拉杆变压杆）。其后果是部分杆件弯曲甚至可能危及整体结构的安全。还应指出：目前通常采用的平板压力支座构造方法不能有效的保证在水平方向自由。另外，网架一般都支承在梁、柱或框架上，网架与其下部支承结构应是共同工作的，它们的连续部位是协调变形，内力、支座反力的分配都与刚度分配有关。而简单有效的方法是将下部支承结构的等效刚度作为网架相应支座的弹性约束刚度，直接采用空间桁架位移法求节点位移与杆件内力。当跨度较大

22、、体型复杂的网架（壳）结构，往往根据结构（包括下部支承结构）的不同，力流的差异采用多种支座形式，如在同一个工程中可采用固定、一向约束与二向约束（滑动支座）；垂直支座与水平支座相结合。设计者可结合结构的特点与优化，灵活采用与结构实际相符合的支座型式与边界条件。5.结语通过大量工程实例分析，网架（网壳）结构设计是否安全、经济，最关键因素首先在于所选的支承结构、支座型式及边界条件是否合理，为此在具体设计中我们尽可能避免将上部网架（网壳）结构与下部支承系统单独分析、设计，尤其当网架支座相对于下部结构的位移很难通过弹性约束方法模拟时，更应当将支承结构与上部网架（网壳）一起进行整体建模、计算分析，以使所计

23、算出来的结果更符合实际。结构设计中的弹性刚度是指支撑体系发生单位位移所需要的外力，即将支撑结构体系看成一个三向弹簧，因此弹性刚度包括三个内容：竖向支撑刚度；两个水平方向的剪切侧移刚度。楼上各位提到的公式“3*EcIc/L3”仅是支撑结构为单柱时候的情况，如果支撑结构还有联系梁，则该公式失效，更不要说支撑结构为框架或其他复杂结构，就其原因，源于该公式来与结构力学的悬臂柱。通常情况下，当下部支撑结构较复杂时，准确地做法应该是上下结构整体连算，一种可以替代的办法是考虑下部局部支撑结构联合计算，现有的计算软件完全能够做到这一点。当然如果采取橡胶支座，则支撑刚度应该为橡胶与其他支撑结构对应刚度的串联弹簧刚度，不过这种情况下通常无需考虑下部其他支撑结构刚度，其原因各位可以用高等数学求极限的方法对串联弹簧等效刚度公式做一简单推导既可证明，推导的前提条件是橡胶刚度相对下部支撑结构刚度很小。一般平板压力支座其自身的水平支撑刚度很难确定，竖向支撑可以近似按堪固考虑，但是水平刚度则不能简单按此处理，也不能近似按0.3考虑，通常，平板支座水平支撑刚度与压力有较大关系，以钢与混凝土支撑柱来说，钢与混凝土的摩查系数大约为0.2-0.3，在此条件下，水平滑移能力直接与压力相关，而压力对不同工程又是一个不确定值。因此，对于平板压力支座，比较准确地做法还是需要计算下部支撑刚度或者整体连算。第 13 页