第7章網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工講義

1、第7章 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工7.1 網(wǎng)架的分類及選型7.1.1 網(wǎng)架的分類7.1.2 網(wǎng)架的選型7.2 網(wǎng)架幾何尺寸的確定7.2.1 上弦網(wǎng)格數(shù)及跨高比7.2.2 斜桿布置7.2.3 多點(diǎn)支承網(wǎng)架的懸臂長(zhǎng)度7.3 網(wǎng)架設(shè)計(jì)7.3.1 網(wǎng)架設(shè)計(jì)的一般規(guī)定7.3.2 網(wǎng)架的一般計(jì)算方法7.3.3 地震作用下網(wǎng)架力的計(jì)算原則7.3.4 溫度作用下網(wǎng)架內(nèi)力的計(jì)算原則7.4 網(wǎng)架桿件及節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與構(gòu)造7.4.1 網(wǎng)架桿件設(shè)計(jì)7.4.2 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與構(gòu)造7.5 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗(yàn)收7.5.1 焊接球節(jié)點(diǎn)7.5.2 螺栓球節(jié)點(diǎn)7.5.3 焊接鋼板節(jié)點(diǎn)7.5.4 桿件7.5.5 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安裝7.5.6 油漆、防腐、

2、防火涂裝工程7.6 工程常用節(jié)點(diǎn)7.1 網(wǎng)架的分類及選型7.1.1 網(wǎng)架的分類 7.1.2 網(wǎng)架的選型7.1.1 網(wǎng)架的分類網(wǎng)架根據(jù)不同的分類方式，可以分成不同的多種類型。1.按網(wǎng)架的支承情況分類(1)周邊支承網(wǎng)架。網(wǎng)架的所有周邊節(jié)點(diǎn)均為支座節(jié)點(diǎn)，擱置在下部支承結(jié)構(gòu)上，如圖7-1-1所示。這種網(wǎng)架受力均勻，空間剛度大，應(yīng)用最為廣泛。我國(guó)目前已建成的網(wǎng)架多屬這種支承形式。圖7-1-1 周邊支承網(wǎng)架圖7-1-2 三邊支承網(wǎng)架(2) 三邊支承網(wǎng)架。網(wǎng)架只有三個(gè)周邊節(jié)點(diǎn)為支座節(jié)點(diǎn)，另一邊的節(jié)點(diǎn)懸空，形成自由邊界，如圖7- 1-2所示。這種網(wǎng)架在飛機(jī)制造廠或大型飛機(jī)庫(kù)中應(yīng)用較為廣泛。(3) 兩邊支承網(wǎng)架

3、。網(wǎng)架的周邊節(jié)點(diǎn)只有兩對(duì)邊上的節(jié)點(diǎn)為支座節(jié)點(diǎn)，其余兩邊為自由邊，如圖7-1- 3所示。這種網(wǎng)架應(yīng)用極少。但如將平行于支座邊的上下弦桿去掉，可形成單向折線形網(wǎng)架，目前已在一些工程中采用。(4) 四點(diǎn)支承網(wǎng)架。網(wǎng)架由四點(diǎn)支承，支承點(diǎn)多為對(duì)稱布置，周邊設(shè)有懸臂段，以減少跨中彎矩，支承點(diǎn)處宜設(shè)柱帽，以避免網(wǎng)架支座鄲桿件內(nèi)力過(guò)分集中 (圖7-1-4)。(5) 四點(diǎn)支承無(wú)限連續(xù)網(wǎng)架。這種網(wǎng)架多用于靈活車間，國(guó)外采用較多 (圖7-1-5)。根據(jù)建筑功能要求，網(wǎng)架支承點(diǎn)布置較為稀疏，形成多點(diǎn)支承網(wǎng)架，如圖7-1-6所示。2.按網(wǎng)架的組成形式分類圖7-1-3 兩邊支承網(wǎng)架圖7-1-4 四點(diǎn)支承網(wǎng)架圖7-1-5

4、四點(diǎn)支承無(wú)限連續(xù)網(wǎng)架圖7-1-6 多點(diǎn)支承網(wǎng)架(1) 由平面桁架組成的網(wǎng)架。這種網(wǎng)架一般是由若干片平面桁架相互交叉而成，每片桁架的上下弦及腹桿位于同一平面內(nèi)。它們又可如表7-1-1所示分為五種。表7-1-1 平面桁架網(wǎng)架的組成要求序號(hào)網(wǎng)架類型具體要求1兩向正交正放網(wǎng)架 (圖7-1-8)這種網(wǎng)架由兩個(gè)方向的平面桁架交叉而成。其交角為90，且兩個(gè)方向的桁架分別平行于建筑物的軸線， 故稱為正交正放網(wǎng)架本節(jié)圖7-1-8和7-1-9的表示方法如圖7-1-7所示，平面分為四區(qū)，左上角表示平面總圖，右上角表示上弦桿，左下角表示下弦桿，右下角表示腹桿2兩向正交斜放網(wǎng)架 (圖7-1-9)這種網(wǎng)架也是由兩個(gè)方向的

5、平面桁架交叉而成，其交角也是90，但每片桁架不與建筑物軸線平行，而是 成45的交角，故稱為兩向正交斜放網(wǎng)架。這種網(wǎng)架中各片桁架長(zhǎng)度不一，四角處的短桁架剛度較大，對(duì)長(zhǎng)桁架有一定嵌固作用，使長(zhǎng)桁架在其端部產(chǎn)生負(fù)彎矩，使跨中彎矩減小，網(wǎng)架四角隅處的支座產(chǎn)生拔力，應(yīng)按拉力支座進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了減小角部支座的拉力，常常設(shè)計(jì)成無(wú)角部支座的網(wǎng)架。因此這類網(wǎng)架又可分為有角柱網(wǎng)架和無(wú)角柱網(wǎng)架兩種3兩向斜交斜放網(wǎng)架 (圖7-1-10)由于建筑物的使用要求，平面中兩個(gè)相互垂直方向的柱距不等，因而相互交叉桁架的交角不能呈90，且 兩方向桁架與建筑物軸線的交角也不相同，這種網(wǎng)架稱為兩向斜交斜放網(wǎng)架4三向網(wǎng)架(圖7-1- 1

6、1)這種網(wǎng)架是由三個(gè)方向的平面桁架相互交叉而成，其相互交角為60，上下弦桿在平面中組成正三角形。 三向網(wǎng)架比兩向網(wǎng)架的剛度大，適合在大跨度結(jié)構(gòu)中采用。其平面適用于三角形、梯形及正六邊形，在圓形平面中也可采用，只是周邊出現(xiàn)一些不規(guī)則桿件5單向折線形網(wǎng)架 (圖7-1-12)這種網(wǎng)架適用于一般工業(yè)廠房和庫(kù)房等具有狹長(zhǎng)平面的建筑物，網(wǎng)架以單向受力為主(2) 由四角錐體組成的網(wǎng)架。這種網(wǎng)架由四根上弦組成正方形錐底，錐頂位于正方形的形心下方，由正方形四角節(jié)點(diǎn)向錐頂連接四根腹桿即形成一個(gè)四角錐體。將各個(gè)四角錐體按一定規(guī)律連接起來(lái)，便成為由四角錐體組成的網(wǎng)架。由于四角錐體的連接方式不同，這種網(wǎng)架又可分為下列幾

7、種形式。圖7-1-7 網(wǎng)架表示方法圖7-1-8 兩向正交正放網(wǎng)架圖7-1-9 兩向正交斜放網(wǎng)架圖7-1-10 兩向斜交斜放網(wǎng)架圖7-1-11 三向網(wǎng)架圖7-1-12 單向折線形網(wǎng)架表7-1-2 四角錐網(wǎng)架的組成形式序號(hào)網(wǎng)架形式具體要求1正放四角錐網(wǎng)架四角錐底邊分別與建筑物的軸線相平行，各個(gè)四角錐體的底邊相互連接形成網(wǎng)架的上弦桿，連接各個(gè)四 角錐體的錐頂形成下弦桿。這種網(wǎng)架上下弦桿長(zhǎng)度相等，并相互錯(cuò)開(kāi)半個(gè)節(jié)間。下弦桿也與建筑物的軸線平行，如圖7-1-13所示2正放抽空四角錐網(wǎng) 架上面所述的正放四角錐網(wǎng)架，其每個(gè)正方形上弦網(wǎng)格中都布置有四角錐體。這種網(wǎng)架的剛度較大，但桿 件數(shù)量多，對(duì)于中小跨度的網(wǎng)

8、架用鋼量較多。此時(shí)可適當(dāng)抽掉一些四角錐體而得到正放抽空四角錐網(wǎng)架，如圖7-1-14所示續(xù)表序號(hào)網(wǎng)架形式具體要求3斜放四角錐網(wǎng)架這種網(wǎng)架是將各四角錐體的錐底角與角相連，上弦(即錐底邊)與建筑物成45交角，連接錐頂而形成。 下弦仍與建筑物軸線平行(圖7-1-15)。這種網(wǎng)架受壓的上弦桿長(zhǎng)度小于受拉的下弦桿，因而受力比較合理，而且每個(gè)節(jié)點(diǎn)交匯的桿件數(shù)量也較少，因而用鋼量也較小。其缺點(diǎn)是屋面板種類較多，屋面排水坡的形成也比較困難4棋盤形四角錐網(wǎng)架這種網(wǎng)架是將各四角錐體的錐底角與角相連，上弦(即錐底邊)與建筑物成45交角，連接錐頂而形成。 下弦仍與建筑物軸線平行(圖7-1-16)。這種網(wǎng)架受壓的上弦桿長(zhǎng)

9、度小于受拉的下弦桿，因而受力比較合理，而且每個(gè)節(jié)點(diǎn)交匯的桿件數(shù)量也較少，因而用鋼量也較小。其缺點(diǎn)足屋面板種類較多，屋面排水坡的形成也比較困難5星形四角錐網(wǎng)架網(wǎng)架單元為一星形四角錐，十字交叉的四根上弦為錐體的底邊，由十字交叉點(diǎn)連接一根豎桿，再由交叉 的四根上弦桿的另一端向豎桿下端連接，即得四根腹桿，這就構(gòu)成丁一個(gè)星形四角錐網(wǎng)架單元。將各單元的錐頂相連，即為下弦桿(圖7-1-17)。這種網(wǎng)架的受力性能和剛度都比較好圖7-1-13 正放四角錐網(wǎng)架圖7-1-14 正放抽空四角錐網(wǎng)架圖7-1-15 斜放四角錐網(wǎng)架(3) 由三角錐體組成的網(wǎng)架。這種網(wǎng)架的單元為三角錐體。錐體的底邊朝上，呈正三角形。錐頂向下

10、，位于正三角形底面的形心線上。錐底的三根桿為上弦桿。由錐底的三個(gè)角點(diǎn)向錐頂連接即得三根腹桿，這樣就構(gòu)成了一個(gè)三角錐單元體。將各單元的錐頂連接起來(lái)，即為網(wǎng)架的下弦桿，下弦桿構(gòu)成的平面為正三角形或正六邊形。由三角錐體組成的網(wǎng)架，在平面為梯形、六邊形和圓形工程中采用尤為適宜。根據(jù)情況適當(dāng)?shù)爻榈粢恍╁F體或改變單元的連接方式，可以構(gòu)成不同的網(wǎng)格圖案，以增加建筑物的藝術(shù)效果。常見(jiàn)的形式見(jiàn)表7-1-3。圖7-1-16 棋盤形四角錐網(wǎng)架圖7-1-17 星形四角錐網(wǎng)架表7-1-3 三角錐網(wǎng)架的組成形式序號(hào)網(wǎng)架形式具體應(yīng)用1三角錐網(wǎng)架將三角錐體的角與角相連，使上下弦桿組成的平面圖形均為正三角形，即得三角錐網(wǎng)架(圖

11、7-1-18)。這 種網(wǎng)架的剛度好，適用于大跨度工程2抽空三角錐網(wǎng)架將三角錐網(wǎng)架適當(dāng)抽掉一些錐體，即形成抽空三角錐網(wǎng)架。這種網(wǎng)架的上弦桿仍呈正三角形，下弦桿組 成的圖形則因抽錐方式不同而呈三角形、六邊形等多種圖形，圖7-1-19是其中的一種抽空三角錐網(wǎng)架的桿件與節(jié)點(diǎn)均較三角錐網(wǎng)架的少，用鋼量也較少，適于在荷載較輕、跨度較小的情況下采用3蜂窩形三角錐網(wǎng)架這種網(wǎng)架仍由三角錐單元體組成，但其連接方式不同于前兩種網(wǎng)架(圖7-1-20) 上弦桿組成的圖形呈三角形和六邊形，下弦桿組成的幾何圖形呈六邊形，而且上弦桿與腹桿分別位于同一垂直平面內(nèi)。上弦與下弦節(jié)點(diǎn)均匯集六根桿件，是常見(jiàn)的幾種網(wǎng)架中節(jié)點(diǎn)匯集桿件最少

12、的一種，其受壓上弦桿的長(zhǎng)度比受拉下弦桿的長(zhǎng)度短，受力比較合理，用鋼量也是常見(jiàn)網(wǎng)架中較少的一種。但由于上弦桿組成的圖形呈六邊形和三角形，且六邊形較為空曠，給屋面板的設(shè)計(jì)帶來(lái)一定困難蜂窩形三角錐網(wǎng)架還可用于矩形平面的建筑物，其布置如圖7-1-21所示圖7-1-18 三角錐網(wǎng)架圖7-1-19 抽空三角錐網(wǎng)架圖7-1-20 蜂窩形三角錐網(wǎng)架圖7-1-21 蜂窩形網(wǎng)架圖7-1-22 單層網(wǎng)架的基本形式下面著重介紹單層平板網(wǎng)架的形式。在土木工程中用過(guò)各種類型的單層平板網(wǎng)架。圖7-1-22為兩向、三向、四向網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)形式。其中最常用的是正交正放網(wǎng)格，其桿件相互正交并且垂直于承重墻。正交斜放網(wǎng)格由和墻斜交的梁

13、組成。由于這種網(wǎng)格形式的剛度大，結(jié)構(gòu)變形小，在工程中經(jīng)常采用。通常三向網(wǎng)架形式多用于較大跨度和承受較大集中荷載的結(jié)構(gòu)。三向網(wǎng)架的應(yīng)力分布較兩向網(wǎng)架均勻，但用料較多。為了經(jīng)濟(jì)，有時(shí)采用一種混合型的網(wǎng)架，即把普通三向網(wǎng)架中的桿件間隔抽掉，從而就形成了由等邊三角形和正六邊形組合的新穎結(jié)構(gòu)。再進(jìn)一步簡(jiǎn)化就能得到六邊形網(wǎng)架。但是這種形式很少采用，一般主要用于建筑裝潢上。四向網(wǎng)架是矩形網(wǎng)架和斜形網(wǎng)架的迭加或組合，在實(shí)際工程中有所應(yīng)用。一般單層網(wǎng)架凈跨不宜超過(guò)10m。跨度再大時(shí)，采用平板網(wǎng)架更合適，但不宜超過(guò)100m。平板網(wǎng)架由兩個(gè)單層網(wǎng)架組成 (這兩個(gè)網(wǎng)架形式不必一樣)，網(wǎng)架的上下兩層互相平行，并以豎桿和

14、斜腹桿連接起來(lái)。單層網(wǎng)架主要承受彎矩的作用，而平板網(wǎng)架的桿件主要承受輔力，彎矩的消除導(dǎo)致桿件的強(qiáng)度得以充分利用。由于平板網(wǎng)架可用于樓蓋和屋蓋結(jié)構(gòu)，所以在實(shí)踐中是一種特別主要的結(jié)構(gòu)形式。又因?yàn)樗哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)，因此很快得到普遍應(yīng)用。表7-1-4 平板網(wǎng)架優(yōu)點(diǎn)序號(hào)優(yōu) 點(diǎn)1屬典型的三維結(jié)構(gòu)，外荷載可傳遞到各個(gè)方向2平板網(wǎng)架通常是高次超靜定結(jié)構(gòu)，在較大集中荷載作用下，任何單根受壓桿的屈曲都不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)的倒塌破壞3因剛度大所以撓度較小4分析和實(shí)驗(yàn)都表明平板網(wǎng)架比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)有更好的耐火性5平板網(wǎng)架可由在拼裝臺(tái)上精確預(yù)制的拼裝單元裝配而成，從而保證安裝精度和速度。一些商業(yè)化的平板網(wǎng)架體系完全可以自我 校準(zhǔn)。

15、由于構(gòu)件的尺寸較小，從而在很大程度上簡(jiǎn)化了裝卸、運(yùn)輸和安裝6平板網(wǎng)架具備可擴(kuò)展、可拆換及支座位置幾乎任意的特點(diǎn)。這就使設(shè)計(jì)者在選用網(wǎng)架形式及柱位置時(shí)有很大的靈活性。在移去 或移動(dòng)某些柱子時(shí)都不會(huì)破壞框架的結(jié)構(gòu)整體性續(xù)表序號(hào)優(yōu) 點(diǎn)7網(wǎng)架的底層和頂層之間的空間可用來(lái)安裝和維修機(jī)械及電氣設(shè)施，如供熱、制冷和通風(fēng)等8由于采用干施工法，平板網(wǎng)架的建造可在任意的氣候條件下進(jìn)行9經(jīng)驗(yàn)表明平板網(wǎng)架能比其他任何結(jié)構(gòu)體系更好地抵抗空襲或恐怖者的襲擊和爆炸。它還能較好地抵抗水平地震力10平板網(wǎng)架提供了極富吸引力的外觀，并成為許多建筑設(shè)計(jì)中極具魅力的一種風(fēng)格平板網(wǎng)架基本上有以下兩種基本類型。(1)交叉桁架系網(wǎng)架由豎向

16、桁架相交組成規(guī)則網(wǎng)架。這種類型在美國(guó)技術(shù)文獻(xiàn)中有時(shí)被稱為直接型網(wǎng)架，它由相似的兩個(gè)平行網(wǎng)格組成，一層在另一層正上面，頂?shù)變蓪泳W(wǎng)格方向完全一致，見(jiàn)圖7-1- 23。圖7-1-23 交叉桁架系網(wǎng)架(2)角錐型網(wǎng)架由預(yù)制的錐體骨架組成，這些錐體的底面呈三角形、正方形、五邊形或六邊形。角錐型網(wǎng)架包括錯(cuò)動(dòng)型和差異型兩種網(wǎng)架形式。前者是由兩個(gè)具有相同形式的平行網(wǎng)格組成，一個(gè)網(wǎng)格是把另一個(gè)網(wǎng)格在平面上平移而得到，但方向保持相同;后者是兩個(gè)平行網(wǎng)格形式不同，但相互協(xié)調(diào)形成規(guī)則的形式，見(jiàn)圖7-1-24。圖7-1-24 角錐形網(wǎng)架7.1.2 網(wǎng)架的選型網(wǎng)架的選型應(yīng)根據(jù)具體工程的平面形狀和尺寸、網(wǎng)架的支承方式、荷載

17、的種類和大小、屋面的材料和構(gòu)造、建筑功能要求以及網(wǎng)架的制作、安裝方法等因素，進(jìn)行綜合分析比較來(lái)確定。通常以同樣條件下用鋼量的多少及剛度大小兩項(xiàng)指標(biāo)來(lái)作為衡量選型好壞的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)國(guó)內(nèi)有關(guān)資料，網(wǎng)架的選擇原則與標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表7-1-5。表7-1-5 網(wǎng)架選型原則與標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)網(wǎng)架形式具體應(yīng)用1周邊支承的方形或 接近方形的網(wǎng)架根據(jù)常見(jiàn)的兩向正交正放、兩向正交斜放、正放四角錐、正放抽空四角錐、斜放四角錐、棋盤形四角錐 和星形四角錐七種形式網(wǎng)架進(jìn)行計(jì)算比較表明，在荷載、網(wǎng)格尺寸和網(wǎng)架高度相同的條件下，單位面積用鋼量以斜放四角錐網(wǎng)架最少，其次是棋盤形四角錐和星形四角錐網(wǎng)架，正放四角錐網(wǎng)架最高。對(duì)上述七種網(wǎng)架的撓度計(jì)

18、算表明，它們的撓度值相差不大，其中以斜放四角錐、星形四角錐和正放四角錐三種網(wǎng)架的剛度最好。綜合起來(lái)，斜放四角錐、星形四角錐和棋盤形四角錐三種網(wǎng)架的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好，原因是它們的空間作用好，桿件受力合理，受壓的上弦桿長(zhǎng)度比受拉的下弦桿長(zhǎng)度小，能充分發(fā)揮桿件的承載能力，而且在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上交匯的桿件較少，使節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡(jiǎn)單。因此，在正方形或接近正方形的周邊支承網(wǎng)架中，應(yīng)優(yōu)先考慮上述三種形式。此外，還可選用正放抽空四角錐網(wǎng)架、兩向正交斜放網(wǎng)架、兩向正交正放網(wǎng)架、正放四角錐網(wǎng)架。對(duì)于中小跨度，也可選用蜂窩形三角錐網(wǎng)架。當(dāng)建筑要求長(zhǎng)寬兩個(gè)方向支承距離不等時(shí)，可選用兩向斜交斜放網(wǎng)架2周邊支承的較狹長(zhǎng) 矩形平面網(wǎng)架

19、這種網(wǎng)架的長(zhǎng)寬比一般大于1.5：1，在工業(yè)建筑中比較常見(jiàn)。計(jì)算表明，隨著網(wǎng)架長(zhǎng)寬比的增大，兩向正 交正放、正放四角錐、正放抽空四角錐等正放類型網(wǎng)架，無(wú)論是用鋼量還是撓度的增長(zhǎng)都比較緩慢，而其他斜放類網(wǎng)架的上述兩項(xiàng)指標(biāo)的增長(zhǎng)速度均較快，這是由于斜放類型網(wǎng)架在狹長(zhǎng)的矩形平面情況下，其內(nèi)力的傳遞路線較正放網(wǎng)架長(zhǎng)，從而大大降低了空間作用。因此，對(duì)于平面形狀較為狹長(zhǎng)的網(wǎng)架(如邊長(zhǎng)比為1.52.5時(shí))，應(yīng)盡量選用正放類型網(wǎng)架。當(dāng)邊長(zhǎng)比小于2時(shí)，也可采用斜放四角錐網(wǎng)架。當(dāng)平面狹長(zhǎng)時(shí)，網(wǎng)架以單向受力為主，可采用單向折線形網(wǎng)架抽空網(wǎng)架的用鋼量一般比不抽空的網(wǎng)架用鋼量要少些，但抽空網(wǎng)架的桿件內(nèi)力比不抽空時(shí)要大些，

20、設(shè)計(jì)時(shí)要求選擇較大的桿件與節(jié)點(diǎn)。此外，當(dāng)網(wǎng)架下弦有吊頂時(shí)，采用抽空網(wǎng)架也有一定困難，選型時(shí)應(yīng)綜合考慮3三邊支承的矩形平 面網(wǎng)架計(jì)算表明，三邊支承矩形平面網(wǎng)架中各類網(wǎng)架用鋼量和剛度的指標(biāo)，與周邊支承網(wǎng)架同類型相應(yīng)的指標(biāo) 基本相似，因此可參考上述周邊支承網(wǎng)架進(jìn)行選型。其開(kāi)口邊通常有兩種處理方法：一種是在網(wǎng)架的開(kāi)口邊局部增加層數(shù)，如圖7-1-25所示，通常稱為加反梁。另一種方法是將整個(gè)網(wǎng)架的高度較周邊支承時(shí)的高度適當(dāng)加高，開(kāi)口邊桿件適當(dāng)加大。根據(jù)一些計(jì)算結(jié)果表明，加反梁和不加反梁兩種方法的用鋼量及撓度相差不多，對(duì)于中小跨度網(wǎng)架，上述兩種方法都可采用。當(dāng)跨度較大或平面形狀比較狹長(zhǎng)時(shí)，則在開(kāi)口邊加反梁的

21、方法較為有利。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意在開(kāi)口邊形成豎直或傾斜的邊桁架，以加強(qiáng)整體性4周邊支承的圓形及 多邊形網(wǎng)架圓形及多邊形網(wǎng)架，一般適合于選用三向網(wǎng)架、三角錐網(wǎng)架、抽空三角錐網(wǎng)架和蜂窩三角錐網(wǎng)架四種型 式。計(jì)算比較表明，以蜂窩形三角錐網(wǎng)架用鋼量最少，其次是抽空三角錐網(wǎng)架，因?yàn)樗鼈兊臈U件數(shù)量和節(jié)點(diǎn)數(shù)量均比三角錐網(wǎng)架和三向網(wǎng)架少。所以，對(duì)于中小跨度的網(wǎng)架，應(yīng)優(yōu)先采用蜂窩形三角錐網(wǎng)架或抽空三角錐網(wǎng)架。但是，三向網(wǎng)架和三角錐網(wǎng)架的剛度較好，當(dāng)跨度接近100m時(shí)，由于剛度要求，三向網(wǎng)架和三角錐網(wǎng)架的用鋼量反而較前兩種網(wǎng)架小。因此，對(duì)于大跨度或荷載較大的網(wǎng)架，應(yīng)選用剛度較好的三向網(wǎng)架或三角錐網(wǎng)架5平面形狀為矩形的

22、多支點(diǎn)網(wǎng)架這種網(wǎng)架宜選用正放型網(wǎng)架，如兩向正交正放、正放四角錐和正放抽空四角錐網(wǎng)架。在多點(diǎn)支承的情況 下，正放型網(wǎng)架的剛度比斜放型的要好些，尤其是對(duì)正放抽空四角錐網(wǎng)架，更可根據(jù)網(wǎng)架內(nèi)力分布情況，適當(dāng)增減一些四角錐體，以取得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。對(duì)于多點(diǎn)支承和周邊支承相結(jié)合的多跨網(wǎng)架，還可選用兩向正交斜放網(wǎng)架或斜放四角錐網(wǎng)架圖7-1-25 三邊支承網(wǎng)架開(kāi)口邊設(shè)置7.2 網(wǎng)架幾何尺寸的確定7.2.1 上弦網(wǎng)格數(shù)及跨高比 7.2.2 斜桿布置 7.2.3 多點(diǎn)支承網(wǎng)架的懸臂長(zhǎng)度7.2.1 上弦網(wǎng)格數(shù)及跨高比對(duì)于矩形平面的網(wǎng)架，上弦網(wǎng)格一般應(yīng)設(shè)計(jì)成正方形。對(duì)于周邊支承的以下各類網(wǎng)架，其上弦網(wǎng)格數(shù)及跨高比

23、可按表7-2-1選用。7.2.2 斜桿布置一般來(lái)說(shuō)，斜桿與上下弦平面的夾角以45左右為宜，因?yàn)檫@樣的角度對(duì)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造比較有利。表7-2-1 平面網(wǎng)架上線網(wǎng)格及跨高比選用表網(wǎng)架形式鋼筋混凝土屋面體系鋼檁條屋面體系網(wǎng)格數(shù)跨高比網(wǎng)格數(shù)跨高比兩向正交正放網(wǎng)架、正 放四角錐網(wǎng)架、正放抽空四角錐網(wǎng)架(24) +0.2l21014(68)+0.07l2(1317)-0.03l2兩向正交斜放網(wǎng)架、棋 盤形四角錐網(wǎng)架、斜放四角錐網(wǎng)架、星形四角錐網(wǎng)架(68) +0.08l2由角錐體組成的網(wǎng)架，其腹桿有多種布置方式，一般將腹桿布置成拉桿受力比較合理(圖7-2-1)。當(dāng)桁架節(jié)間距離較大而使腹桿過(guò)長(zhǎng)或上弦節(jié)間有集中荷載時(shí)

24、，可采用再分式腹桿，以減少腹桿的計(jì)算長(zhǎng)度，如圖7-2-2所示。圖7-2-1 網(wǎng)架腹桿常用布置方式圖7-2-2 網(wǎng)架再分式腹桿布置形式7.2.3 多點(diǎn)支承網(wǎng)架的懸臂長(zhǎng)度多點(diǎn)支承網(wǎng)架設(shè)計(jì)時(shí)選取合適的懸臂長(zhǎng)度，可使跨中正彎矩和撓度減少，并使桿件內(nèi)力分布較為均勻。通過(guò)計(jì)算表明，單跨多點(diǎn)支承時(shí)懸臂長(zhǎng)度取跨度的1/3，多跨多點(diǎn)支承時(shí)懸臂長(zhǎng)度取跨度的1/4較為合適。7.3 網(wǎng)架設(shè)計(jì)7.3.1 網(wǎng)架設(shè)計(jì)的一般規(guī)定 7.3.2 網(wǎng)架的一般計(jì)算方法 7.3.3 地震作用下網(wǎng)架內(nèi)力的計(jì)算原則 7.3.4 溫度作用下網(wǎng)架內(nèi)力的計(jì)算原則7.3.1 網(wǎng)架設(shè)計(jì)的一般規(guī)定1.網(wǎng)架起拱由于網(wǎng)架的剛度較大，對(duì)于中小跨度網(wǎng)架，一般

25、可不起拱，對(duì)于大跨度網(wǎng)架及有特殊要求的中小跨度網(wǎng)架，其起拱坡度取不大于短向跨度的1/300。2.容許撓度網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的允許撓度不應(yīng)超過(guò)下列數(shù)值：用作屋蓋時(shí)，l2/250;用作樓層時(shí)，l2300。l2為網(wǎng)架的短向跨度。3.網(wǎng)架自重網(wǎng)架自重gok (kn/m2)可按式(7-1)估算 式中 q除網(wǎng)架自重以外的屋面荷載或樓面荷載的標(biāo)準(zhǔn)值(kn/m2);l2網(wǎng)架的短向跨度 (m);系數(shù)，對(duì)于鋼管網(wǎng)架取=1.0，對(duì)于型鋼網(wǎng)架取=1.2。4.網(wǎng)架屋面排水坡度的形成網(wǎng)架屋面排水坡度，可采用下列辦法：(1) 上弦節(jié)點(diǎn)上加小立柱找坡 (圖7-3-9)。在上弦節(jié)點(diǎn)上加小立柱形成排水坡。此法比較靈活，小立柱的長(zhǎng)度根據(jù)排水

26、坡度的要求確定。屋面無(wú)論作成雙坡或四坡都比較方便，尤其是用于空心球節(jié)點(diǎn)或螺栓球節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)架更為簡(jiǎn)便。但對(duì)于大跨度網(wǎng)架，當(dāng)小立柱高度較高時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算立柱自身的穩(wěn)定性。圖7-3-9 網(wǎng)架找坡形式(2)網(wǎng)架變高度。為了形成屋面排水坡度，可采用改變網(wǎng)架高度的方法，使上弦節(jié)點(diǎn)按排水坡的要求布置于不同標(biāo)高上，如圖7-3-10 (a)所示。也可采用網(wǎng)架變高度和加小立柱兩種方法并用來(lái)解決，如圖 7-3-10 (b)所示。這樣既可降低小立柱的高度，增加小立柱的穩(wěn)定性，也可使網(wǎng)架高度變化不大。(3)整體網(wǎng)架起坡(圖7-3-11)。(4)改變網(wǎng)架支承點(diǎn)的高度(圖7-3-12)。(a)(b)圖7-3-10 網(wǎng)架變高度形式

27、(a)改變網(wǎng)架高度; (b)變網(wǎng)架高度加小立柱圖7-3-11 整體網(wǎng)架起坡形式圖7-3-12 網(wǎng)架支承點(diǎn)改變高度5.網(wǎng)架的支承方式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)一般采用上弦支承方式。根據(jù)建筑功能要求也可采用下弦支承方式，此時(shí)應(yīng)在網(wǎng)架的四周支座邊形成豎直或傾斜的邊桁架，以確保網(wǎng)架的幾何不變性，并可有效地將上弦垂直荷載和水平荷載傳至支座。6.柱帽形式多點(diǎn)支承的網(wǎng)架由于支承柱較少，柱子周圍桿件的內(nèi)力一般很大。在柱頂設(shè)置柱帽可以減少網(wǎng)架的支承跨度，并分散柱子周圍桿件的內(nèi)力，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造也較容易處理，所以多點(diǎn)支承網(wǎng)架一般宜在柱頂設(shè)置柱帽。柱帽形式可結(jié)合建筑功能(如通風(fēng)、采光等)要求而采用不同形式。(a)(b)(c)圖7-3-13

28、 柱帽設(shè)置形式柱帽宜設(shè)置于下弦平面之下 (圖7-3-13a)，也可設(shè)置于上弦平面之上 (圖7-3-13b)，或上弦節(jié)點(diǎn)直接擱置于柱頂，柱帽呈倒傘形 (圖7-3-13c)。7.3.2 網(wǎng)架的一般計(jì)算方法1.一般計(jì)算原則對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行在外荷載作用下的內(nèi)力、位移計(jì)算，并應(yīng)根據(jù)具體情況，對(duì)地震、溫度變化、支座沉降及施工安裝荷載作用下的內(nèi)力、位移進(jìn)行計(jì)算。對(duì)非抗震設(shè)計(jì)，荷載及荷載效應(yīng)組合應(yīng)按國(guó)家標(biāo)難建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范進(jìn)行計(jì)算，在截面及節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中，應(yīng)按照荷載的基本組合確定內(nèi)力設(shè)計(jì)值; 在位移計(jì)算中應(yīng)按照短期效應(yīng)組合確定其撓度。對(duì)抗震設(shè)計(jì)，荷載及荷載效應(yīng)組合應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范確定內(nèi)力設(shè)計(jì)值。網(wǎng)架結(jié)

29、構(gòu)的內(nèi)力和位移可按彈性階段進(jìn)行計(jì)算。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是一種空間桿件體系，其精確計(jì)算十分復(fù)雜，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，通常采用以下幾點(diǎn)假設(shè)，見(jiàn)表7-3-1。表7-3-1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)需用假設(shè)序號(hào)需用假設(shè)1忽略各節(jié)點(diǎn)剛度的影響，即假定網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)為空間鉸接節(jié)點(diǎn)，并按彈性階段進(jìn)行計(jì)算2網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的荷載按靜力等效原則化為作用于節(jié)點(diǎn)的集中荷載，桿件只承受軸向力。當(dāng)桿件上作用有局部荷載時(shí)，應(yīng)另考慮受彎 的影響3網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的支承條件，可根據(jù)支承結(jié)構(gòu)的剛度、支座節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造情況，分別假定為兩向可側(cè)移、一向可側(cè)移、無(wú)側(cè)移的鉸接支 座或彈性支承網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的外荷載按靜力等效原則，將節(jié)點(diǎn)所轄區(qū)域內(nèi)的荷載集中作用在該節(jié)點(diǎn)上。結(jié)構(gòu)分析時(shí)可忽略節(jié)點(diǎn)剛度的影

30、響，假定節(jié)點(diǎn)為鉸接，桿件只承受軸向力。當(dāng)桿件上作用有局部荷載時(shí)，應(yīng)另考慮受彎的影響。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)根據(jù)跨度大小、網(wǎng)架類型及工程情況可分別按表7-3-2規(guī)定選用不同方法進(jìn)行內(nèi)力、位移計(jì)算。表7-3-2 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、位移計(jì)算序號(hào)方法具體做法1空間桁架位移法首先將桿件內(nèi)力用節(jié)點(diǎn)位移來(lái)表示，再根據(jù)節(jié)點(diǎn)平衡條件建立以各節(jié)點(diǎn)位移為未知量的代數(shù)方程組，解 出位移后再計(jì)算桿件內(nèi)力。通常采用矩陣方法表示，并用電子計(jì)算機(jī)完成。此法每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有三個(gè)位移分量，所建立的方程階數(shù)較高，要求計(jì)算機(jī)有較大內(nèi)存，運(yùn)算時(shí)間較長(zhǎng)，計(jì)算前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作量亦較大。但它的精確度較高，通用性較強(qiáng)，適用于計(jì)算各種類型、各種支承條件的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)空

31、間桁架位移法的計(jì)算原則是：當(dāng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和外荷載有n個(gè)對(duì)稱面時(shí)，可利用對(duì)稱條件只需分析1/2n網(wǎng)架。在計(jì)算時(shí)，對(duì)稱面內(nèi)各桿件的截面面積應(yīng)取原截面面積的一半，n個(gè)對(duì)稱面交線上的中心豎桿，其截面面積應(yīng)取原截面面積的1/2n，對(duì)稱面內(nèi)節(jié)點(diǎn)荷載亦應(yīng)按相同原則取值在對(duì)稱荷載作用下，對(duì)柱面內(nèi)網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)的反對(duì)稱位移應(yīng)取為零。在計(jì)算時(shí)應(yīng)在相應(yīng)方向予以約束;與對(duì)稱面相交的桿件，作為為結(jié)構(gòu)分析的處理方法可將該交點(diǎn)作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)并在三個(gè)方向予以約束;交叉腹桿或人字腹桿的交點(diǎn)位于對(duì)稱面時(shí)，亦應(yīng)作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)并在兩個(gè)水平方向予以約束。在反對(duì)稱荷載作用下，對(duì)稱面內(nèi)網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)的對(duì)稱位移應(yīng)取為零網(wǎng)架桿件截面可先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或參照已建工程或由

32、簡(jiǎn)化計(jì)算方法估算確定，計(jì)算后應(yīng)按內(nèi)力重新設(shè)計(jì)調(diào)整截面，并進(jìn)行重分析，重分析次數(shù)宜取34次2差分法對(duì)于由交叉平面桁架組成的網(wǎng)架，可先將交叉桁架用網(wǎng)格梁代替，建立以撓度為未知量的平衡方程，再 根據(jù)差分法將微分方程化為代數(shù)方程組，求得撓度后再用差分公式求各交叉桁架桿件的內(nèi)力;對(duì)于由四角錐體組成的網(wǎng)架，可以用“擬板法”建立微分方程，然后再用差分法求解。這種方法可用于跨度在40m以下的由平面桁架系組成的網(wǎng)架或正放四角錐網(wǎng)架的計(jì)算，跨度更大時(shí)，可作為初步設(shè)計(jì)估算桿件截面之用3擬夾層板法此法是將網(wǎng)架結(jié)構(gòu)連續(xù)化為由上、下表層(即上、下弦桿)和夾心層(即腹桿)組成的正交異性或各向 同性的夾層板，采用考慮剪切變形

33、的具有三個(gè)廣義位移的平板理論的分析法。可用于跨度40m以下的由平面桁架系或角錐體組成的網(wǎng)架計(jì)算。此法可考慮剪切變形和剛度變化的影響。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程jgj7-1991中對(duì)兩向正交正放網(wǎng)架、正放四角錐網(wǎng)架、正放抽空四角錐網(wǎng)架給出了本法所需的抗彎剛度、抗剪剛度以及由擬板內(nèi)力換算成網(wǎng)架各類桿件內(nèi)力的計(jì)算公式及邊長(zhǎng)比=l1/l2為1.01.4時(shí)的內(nèi)力、撓度計(jì)算用表以上幾種方法中，差分法求解的未知量最少，雖然它屬于近似解法，但我國(guó)已在很多工程中采用，對(duì)于中小跨度網(wǎng)架，其精度尚能滿足實(shí)際工程要求。7.3.3 地震作用下網(wǎng)架內(nèi)力的計(jì)算原則1.豎向地震作用表7-3-2 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、位移計(jì)算序號(hào)方法具

34、體做法1空間桁架位移法首先將桿件內(nèi)力用節(jié)點(diǎn)位移來(lái)表示，再根據(jù)節(jié)點(diǎn)平衡條件建立以各節(jié)點(diǎn)位移為未知量的代數(shù)方程組，解 出位移后再計(jì)算桿件內(nèi)力。通常采用矩陣方法表示，并用電子計(jì)算機(jī)完成。此法每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有三個(gè)位移分量，所建立的方程階數(shù)較高，要求計(jì)算機(jī)有較大內(nèi)存，運(yùn)算時(shí)間較長(zhǎng)，計(jì)算前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作量亦較大。但它的精確度較高，通用性較強(qiáng)，適用于計(jì)算各種類型、各種支承條件的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)空間桁架位移法的計(jì)算原則是：當(dāng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和外荷載有n個(gè)對(duì)稱面時(shí)，可利用對(duì)稱條件只需分析1/2n網(wǎng)架。在計(jì)算時(shí)，對(duì)稱面內(nèi)各桿件的截面面積應(yīng)取原截面面積的一半，n個(gè)對(duì)稱面交線上的中心豎桿，其截面面積應(yīng)取原截面面積的1/2n，對(duì)稱面內(nèi)節(jié)點(diǎn)

35、荷載亦應(yīng)按相同原則取值在對(duì)稱荷載作用下，對(duì)柱面內(nèi)網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)的反對(duì)稱位移應(yīng)取為零。在計(jì)算時(shí)應(yīng)在相應(yīng)方向予以約束;與對(duì)稱面相交的桿件，作為為結(jié)構(gòu)分析的處理方法可將該交點(diǎn)作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)并在三個(gè)方向予以約束;交叉腹桿或人字腹桿的交點(diǎn)位于對(duì)稱面時(shí)，亦應(yīng)作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)并在兩個(gè)水平方向予以約束。在反對(duì)稱荷載作用下，對(duì)稱面內(nèi)網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)的對(duì)稱位移應(yīng)取為零網(wǎng)架桿件截面可先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或參照已建工程或由簡(jiǎn)化計(jì)算方法估算確定，計(jì)算后應(yīng)按內(nèi)力重新設(shè)計(jì)調(diào)整截面，并進(jìn)行重分析，重分析次數(shù)宜取34次2差分法對(duì)于由交叉平面桁架組成的網(wǎng)架，可先將交叉桁架用網(wǎng)格梁代替，建立以撓度為未知量的平衡方程，再 根據(jù)差分法將微分方程化為代數(shù)方程組，求得

36、撓度后再用差分公式求各交叉桁架桿件的內(nèi)力;對(duì)于由四角錐體組成的網(wǎng)架，可以用“擬板法”建立微分方程，然后再用差分法求解。這種方法可用于跨度在40m以下的由平面桁架系組成的網(wǎng)架或正放四角錐網(wǎng)架的計(jì)算，跨度更大時(shí)，可作為初步設(shè)計(jì)估算桿件截面之用3擬夾層板法此法是將網(wǎng)架結(jié)構(gòu)連續(xù)化為由上、下表層(即上、下弦桿)和夾心層(即腹桿)組成的正交異性或各向 同性的夾層板，采用考慮剪切變形的具有三個(gè)廣義位移的平板理論的分析法。可用于跨度40m以下的由平面桁架系或角錐體組成的網(wǎng)架計(jì)算。此法可考慮剪切變形和剛度變化的影響。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程jgj7-1991中對(duì)兩向正交正放網(wǎng)架、正放四角錐網(wǎng)架、正放抽空四角錐網(wǎng)架

37、給出了本法所需的抗彎剛度、抗剪剛度以及由擬板內(nèi)力換算成網(wǎng)架各類桿件內(nèi)力的計(jì)算公式及邊長(zhǎng)比=l1/l2為1.01.4時(shí)的內(nèi)力、撓度計(jì)算用表網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是水平長(zhǎng)跨結(jié)構(gòu)，應(yīng)主要考慮豎向地震作用。根據(jù)用反應(yīng)譜法對(duì)一些網(wǎng)架的分析表明，在設(shè)防烈度為6度或7度的地區(qū)，豎向地震作用的影響不大，因此，在該類地區(qū)網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)可不進(jìn)行豎向抗震驗(yàn)算。但在設(shè)防烈度為8度或9度的地區(qū)，網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)，應(yīng)進(jìn)行豎向抗震驗(yàn)算。(1)周邊支承網(wǎng)架屋蓋以及多點(diǎn)支承和周邊支承相結(jié)合的網(wǎng)架屋蓋，豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值可按式 (7-2) 確定。式中 fevki作用在網(wǎng)架第i節(jié)點(diǎn)上的豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值; gi網(wǎng)架第i節(jié)點(diǎn)的重力荷載代表值，其中恒荷載

38、取100%，雪荷載及屋面積灰荷載取50%，不考慮屋面活荷載;v豎向地震作用系數(shù)，按表7-3-3取值。表7-3-3 豎向地震作用系數(shù)設(shè)防烈度場(chǎng)地類別8 9 0.150.08 0.150.10 0.20(2)在地震作用下網(wǎng)架內(nèi)力的標(biāo)準(zhǔn)值可按下列簡(jiǎn)化方法計(jì)算：首先計(jì)算出在屋蓋重力荷載代表值作用下的網(wǎng)架各桿件內(nèi)力值sg，然后乘以系數(shù)v即得豎向地震作用下各桿件內(nèi)力的標(biāo)準(zhǔn)值sevk，其桿件的組合內(nèi)力設(shè)計(jì)值s可用式 (7-3) 計(jì)算。式中1.2及7.3分別為重力荷載及豎向地震作用的分向系數(shù)。亦可用式(7-4)直接計(jì)算桿件的組合內(nèi)力設(shè)計(jì)值(3)懸挑長(zhǎng)度較大的網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)以及用于樓層的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，當(dāng)設(shè)防烈度為8度

39、或9度時(shí)，豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值可分別取該結(jié)構(gòu)重力荷載代表值的10%或20%。計(jì)算樓蓋重力荷載代表值時(shí)，對(duì)一般民用建筑可取樓層活荷載的50%。此時(shí)桿件的組合內(nèi)力設(shè)計(jì)值可用下式計(jì)算。當(dāng)設(shè)防烈度為8度時(shí)當(dāng)設(shè)防烈度為9度時(shí)(4)平面復(fù)雜或重要的大跨度網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，可采用振型分解反應(yīng)譜法或時(shí)程分析法做專門的豎向抗震分析和驗(yàn)算。2.水平抗震驗(yàn)算在設(shè)防烈度為7度的地區(qū)，可不進(jìn)行網(wǎng)架結(jié)構(gòu)水平抗震驗(yàn)算;在設(shè)防烈度為8度的地區(qū)，對(duì)于周邊支承的中小跨度網(wǎng)架可不進(jìn)行水平抗震驗(yàn)算;在設(shè)防烈度為9度的地區(qū)，對(duì)各種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)均應(yīng)進(jìn)行水平抗震驗(yàn)算。水平地震作用下網(wǎng)架的內(nèi)力、位移可采用空間桁架位移法計(jì)算。在進(jìn)行網(wǎng)架的水平抗震驗(yàn)算時(shí)，支

40、承結(jié)構(gòu)對(duì)網(wǎng)架的作用應(yīng)按彈性約束來(lái)考慮，并應(yīng)注意下部支承結(jié)構(gòu)的質(zhì)量所產(chǎn)生的作用。7.3.4 溫度作用下網(wǎng)架內(nèi)力的計(jì)算原則網(wǎng)架溫度應(yīng)力，是指在均勻溫度場(chǎng)變化作用下產(chǎn)生的應(yīng)力。溫度場(chǎng)變化范圍應(yīng)取施工安裝完畢時(shí)的氣溫與當(dāng)?shù)爻Ｄ曜罡呋蜃畹蜌鉁刂睢＞W(wǎng)架溫度應(yīng)力主要由支座節(jié)點(diǎn)阻礙網(wǎng)架溫差變形產(chǎn)生，其中支承平面的弦桿受影響最大。網(wǎng)架如符合下列條件之一者，可不考慮由于溫度變化而引起的內(nèi)力：(1)支座節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造允許網(wǎng)架側(cè)移時(shí)，其側(cè)移值應(yīng)大于或等于式(7-7) 的計(jì)算值。(2) 當(dāng)周邊支承網(wǎng)架且網(wǎng)架驗(yàn)算方向跨度小于40m時(shí)，支承結(jié)構(gòu)應(yīng)為獨(dú)立柱或磚壁柱。(3)在單位力作用下，柱頂位移大于或等于式 (7-7) 的計(jì)算

41、值。(7-7)如需考慮溫度變化引起的網(wǎng)架內(nèi)力，可采用空間桁架位移法或其他近似方法來(lái)計(jì)算。當(dāng)網(wǎng)架支座節(jié)點(diǎn)構(gòu)造沿邊界法向不能相對(duì)位移時(shí)，由溫度變化而引起的柱頂水子力可按式(7-8)及式 (7-9)計(jì)算(7-8)(7-9)式中 kc懸臂柱的水平剛度; ec柱子材料彈性模量;ic柱子截面慣性矩，當(dāng)為框架柱時(shí)取等代柱的折算截面慣性矩;hc柱子高度;網(wǎng)架材料的線脹系數(shù);e網(wǎng)架材料的彈性模量;f鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;l網(wǎng)架在驗(yàn)算方向的跨度;am支承(上承或下承)平面弦桿截面積的算術(shù)平均值;系數(shù)，支承平面弦桿為正交正放時(shí)=1.0，正交斜放時(shí) ，三向時(shí)=2;t為溫度差。7.4 網(wǎng)架桿件及節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與構(gòu)造7.4.1 網(wǎng)

42、架桿件設(shè)計(jì) 7.4.2 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與構(gòu)造7.4.1 網(wǎng)架桿件設(shè)計(jì)1.網(wǎng)架材料及截面形式網(wǎng)架桿件可采用普通型鋼和薄壁型鋼。管材可采用高頻電焊鋼管或無(wú)縫鋼管; 當(dāng)有條件時(shí)，應(yīng)采用薄壁管形截面。桿件的鋼材應(yīng)按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(gb 5000172003)規(guī)定采用。2.網(wǎng)架桿件的計(jì)算長(zhǎng)度在確定網(wǎng)架桿件的細(xì)長(zhǎng)比時(shí)，需要用到桿件的計(jì)算長(zhǎng)度l0，其值可按表7-4-1采用。表7-4-1 網(wǎng)架桿件計(jì)算長(zhǎng)度l0桿件節(jié) 點(diǎn)螺栓球焊接空心球板節(jié)點(diǎn)弦桿及支座腹桿l0.9ll腹桿l0.8l0.8l注： l為桿件的幾何長(zhǎng)度 (節(jié)點(diǎn)中心間距離)。3.桿件的容許細(xì)長(zhǎng)比網(wǎng)架桿件的細(xì)長(zhǎng)比不宜超過(guò)下列數(shù)值：(1) 受壓桿件： 180(2

43、) 受拉桿件：1) 一般桿件：4002) 支座附近處桿件： 3003) 直接承受動(dòng)力荷載桿件：2504桿件截面的最小尺寸(1)普通型鋼不宜小于503。(2)鋼管不宜小于dn482。5構(gòu)造設(shè)計(jì)在構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)，宜避免留下難于檢查、清刷、油漆及積留濕氣或灰塵的死角或凹槽。對(duì)管形截面，應(yīng)將兩端封閉 (如加封板或做成鴨嘴形)。7.4.2 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與構(gòu)造設(shè)計(jì)空間網(wǎng)架的連接節(jié)點(diǎn)時(shí)，要根據(jù)網(wǎng)架的類型、受力情況、桿件截面形狀、制造工藝、安裝方法等條件綜合考慮，予以正確地選擇網(wǎng)架的連接節(jié)點(diǎn)形式。設(shè)計(jì)網(wǎng)架的連接節(jié)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)事項(xiàng)，見(jiàn)表7-4-2。表7-4-2 網(wǎng)架連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)順序序號(hào)注意事項(xiàng)1應(yīng)盡量使

44、桿件重心線在節(jié)點(diǎn)處交匯于一點(diǎn)，以避免偏心的影響;同時(shí)尚應(yīng)盡可能使節(jié)點(diǎn)構(gòu)造與計(jì)算假定相符，以減小和 避免由于節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的不合理而使網(wǎng)架桿件產(chǎn)生次應(yīng)力和引起桿件內(nèi)力的變號(hào)續(xù)表順序序號(hào)注意事項(xiàng)2應(yīng)使節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造和連接具有足夠的剛度和強(qiáng)度3節(jié)點(diǎn)構(gòu)造應(yīng)力求簡(jiǎn)單、受力合理、傳力明確、制作容易、便于安裝和節(jié)省材料網(wǎng)架的連接節(jié)點(diǎn)形式很多，但歸納起來(lái)，主要有以下形式，見(jiàn)表7-4-3。表7-4-3 連接節(jié)點(diǎn)形式序號(hào)網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)形式1按節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)架中所處的位置可以分為：中間節(jié)點(diǎn)(網(wǎng)架桿件交匯的一般節(jié)點(diǎn))、再分桿節(jié)點(diǎn)、頂脊節(jié)點(diǎn)和支座節(jié)點(diǎn)2按節(jié)點(diǎn)的連接方式可以分為：焊接連接節(jié)點(diǎn)，高強(qiáng)度螺栓連接節(jié)點(diǎn)，焊接和高強(qiáng)度螺栓混合連接節(jié)點(diǎn)3

45、按節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造形式可以分為：焊接鋼板節(jié)點(diǎn)、焊接空心球節(jié)點(diǎn)、螺栓球節(jié)點(diǎn)、鋼管圓筒節(jié)點(diǎn)或鋼管鼓節(jié)點(diǎn)等1.焊接鋼板節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)(1)焊接鋼板節(jié)點(diǎn)的主要形式。焊接鋼板節(jié)點(diǎn)可由十字節(jié)點(diǎn)板和蓋板組成，適用于連接型鋼桿件。十字節(jié)點(diǎn)板宜由兩塊帶企口的鋼板對(duì)插焊成，也可由三塊鋼板焊成(如圖7-4-1c所示)。小跨度網(wǎng)架的受拉節(jié)點(diǎn)，可不設(shè)置蓋板。十字節(jié)點(diǎn)板與蓋板所用鋼材應(yīng)與網(wǎng)架桿件鋼材一致。焊接鋼板節(jié)點(diǎn)可用于兩向網(wǎng)架，也可用于由四角錐體組成的網(wǎng)架。焊接鋼板節(jié)點(diǎn)的形式，主要有：1)十字形板節(jié)點(diǎn)(圖7-4-1)。它是由空間正交而成的十字板和根據(jù)需要而在十字板頂部或底部設(shè)置的水平蓋板組成。圖7-4-1 十字形板節(jié)點(diǎn)構(gòu)造圖示

46、十字板是由兩塊帶企口的鋼板對(duì)插焊成(圖7-4-1b)，也可由三塊鋼板焊成(圖7-4-1c)。網(wǎng)架的弦桿和腹桿通過(guò)十字板和蓋板連接成整體，如圖7-4-1中的節(jié)點(diǎn)、所示。在小跨度網(wǎng)架中，桿件內(nèi)力不大的受拉節(jié)點(diǎn)，可不設(shè)置蓋板。當(dāng)網(wǎng)架的跨度和桿件內(nèi)力較大時(shí)，為了增加節(jié)點(diǎn)在水平方向的剛度和保證桿件與節(jié)點(diǎn)板連接有足夠的強(qiáng)度，設(shè)置蓋板是必不可少的，而且在焊接和高強(qiáng)度螺栓的混合連接中，還需增設(shè)用作穩(wěn)定蓋板的高強(qiáng)度螺栓。由十字板和蓋板組成的十字形板節(jié)點(diǎn)，既適用于焊接和高強(qiáng)度螺栓的混合連接，也適用于全焊接連接(圖7-4-2)。圖7-4-2 十字形板節(jié)點(diǎn)示例(a)焊接和高強(qiáng)度螺栓連接; (b)全焊接連接2)管筒形板

47、節(jié)點(diǎn) (圖7-4-3)。它是由一根短圓鋼管和四塊鋼板 (用于兩向交叉網(wǎng)架) 或八塊鋼板 (用于四角銀網(wǎng)架) 以及上下蓋板組成 (圖7-4-3c、d)。管筒形板節(jié)點(diǎn)是米字形板節(jié)點(diǎn)的一個(gè)改進(jìn)，對(duì)改善節(jié)點(diǎn)焊接條件，保證焊接質(zhì)量非常有利。它主要用于中小跨度的四角錐網(wǎng)架。(2)焊接鋼板節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造與計(jì)算。焊接鋼板節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造應(yīng)符合表7-4-4的要求。表7-4-4 焊接鋼板節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造要求序號(hào)構(gòu)造要求1桿件重心線在節(jié)點(diǎn)處宜交于一點(diǎn)，否則應(yīng)考慮其偏心影響2桿件與節(jié)點(diǎn)連接焊縫的分布，應(yīng)使焊縫截面的重心與桿件重心相重合，否則應(yīng)考慮其偏心影響3便于制作和拼裝網(wǎng)架弦桿應(yīng)與蓋板和十字節(jié)點(diǎn)板共同連接，當(dāng)網(wǎng)架跨度較小時(shí)，弦桿也

48、可直接與十字節(jié)點(diǎn)板連接。節(jié)點(diǎn)板厚度可根據(jù)網(wǎng)架最大桿件內(nèi)力確定，并應(yīng)較連接桿件的厚度大2mm，但不得小于6mm。節(jié)點(diǎn)板的平面尺寸應(yīng)適當(dāng)考慮制作和裝配的誤差。當(dāng)網(wǎng)架桿件與節(jié)點(diǎn)板間采用高強(qiáng)度螺栓或角焊縫連接時(shí)，連接計(jì)算應(yīng)根據(jù)連接桿件內(nèi)力確定，且宜減少節(jié)點(diǎn)類型。當(dāng)角焊縫強(qiáng)度不足時(shí)，在施工質(zhì)量確有保證的情況下，可采用槽焊與角焊縫相結(jié)合并以角焊縫為主的連接方案 (圖7-4-4)，槽焊強(qiáng)度應(yīng)由試驗(yàn)確定。圖7-4-3 管筒形板節(jié)點(diǎn)圖示(2)十字形板節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造與計(jì)算。十字節(jié)點(diǎn)板的豎向焊縫應(yīng)具有足夠的承載力，并宜采用v形或k 形坡口的對(duì)接焊縫。焊接鋼板節(jié)點(diǎn)上，弦桿與腹桿、腹桿與腹桿之間以及弦桿端部與節(jié)點(diǎn)板中心線之

49、間的間隙均不宜小于20mm(圖7-4-5)。圖7-4-4 槽焊圖7-4-5 十字節(jié)點(diǎn)板與桿件的連接構(gòu)造十字型板節(jié)點(diǎn)中 (圖7-4-1)的十字板和蓋板的厚度，可按以下要求確定：1)采用十字板連接的網(wǎng)架，除支座節(jié)點(diǎn)外，其余節(jié)點(diǎn)在兩個(gè)方向均采用同一厚度的十字節(jié)點(diǎn)板。支座節(jié)點(diǎn)板和十字板的厚度可根據(jù)支座處受壓斜腹桿的最大內(nèi)力，按表7-4-5選用。表7-4-5 屋架節(jié)點(diǎn)板厚度選用表受壓桿最 大內(nèi)力節(jié)點(diǎn)板 鋼號(hào)q235鋼 16mn鋼15mnv鋼150 180151250 181350251400 351550401550 551750551750 75110007511000 100113001001130

50、0 1301170013011800 17012200節(jié)點(diǎn)板厚度/mm688101214161820支座節(jié)點(diǎn)板厚度/mm810121416182024當(dāng)桿件內(nèi)力超過(guò)表中數(shù)值，或有必要驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)板的強(qiáng)度時(shí)，可按式(7-10)進(jìn)行計(jì)算(7-10)式中 n節(jié)點(diǎn)板所連接的桿件軸心拉力; be節(jié)點(diǎn)板局部抗拉強(qiáng)度的有效高度，可以按圖7-4-6所示來(lái)采用，但在確定有效寬度be時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)所連接的桿件及其連接焊縫長(zhǎng)度或者螺栓數(shù)目確定節(jié)點(diǎn)板的形狀和尺寸;t節(jié)點(diǎn)板的厚度;對(duì)直接承受動(dòng)力荷載的屋架，=1.10;對(duì)于其他情況，=1.0。2)蓋板的厚度通常取與十字板的厚度相同，當(dāng)節(jié)點(diǎn)上有集中荷載作用時(shí)，蓋板的厚度還應(yīng)視

51、具體情況作適當(dāng)?shù)脑黾?。十字板和蓋板的形狀和尺寸，可按表7-4-6要求確定。表7-4-6 十字板和蓋板的構(gòu)造要求序號(hào)構(gòu)造要求1十字板的形狀和尺寸，應(yīng)根據(jù)被連接桿件的焊縫長(zhǎng)度或高強(qiáng)度螺栓的數(shù)目及其構(gòu)造要求來(lái)確定。連接于十字板的弦板、豎腹 桿、斜腹桿等相互之間的空隙一般不宜小于20mm，而且十字板的形狀和大小尚應(yīng)與被連接桿件的截面形狀和尺寸相協(xié)調(diào)2蓋板的形狀和尺寸，除滿足強(qiáng)度和連接構(gòu)造要求外，尚應(yīng)與十字板的形狀和尺寸相協(xié)調(diào)由兩塊帶企口的鋼板對(duì)插焊成的十字板，或由三塊鋼板焊成的十字板，其相互的組合連接，可采用完全焊透的坡口對(duì)接焊縫連接，也可采用雙面角焊縫連接。當(dāng)采用完全焊透的坡口對(duì)接焊縫連接時(shí)，可視焊

52、縫與母材是等強(qiáng)度的，不必進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。當(dāng)采用雙面角焊縫連接時(shí) (圖7-4-6)，角焊縫的焊腳尺寸 ht，通?？紤]與十字板豎向截面面積等強(qiáng)度的條件，近似地按式(7-11)計(jì)算而且不小于0.7tp和5mm (7-11)式中 hp十字板在連接處的高度; tp十字板的厚度;f鋼材的抗拉或抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;lw焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度，取lwhp-10mm;ftw角焊縫的抗拉、抗前和抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。蓋板與十字板的連接，當(dāng)采用焊縫連接時(shí)，通常是采用角焊縫連接。此時(shí)角焊縫的焊腳尺寸不宜小于0.7tp (十字板厚) 和5mm并予以滿焊。網(wǎng)架桿件與十字板和蓋板的連接，可采用焊接連接，也可采用高強(qiáng)度螺栓連接，或采用焊接和高強(qiáng)

53、度螺栓的混合連接。當(dāng)采用焊接連接時(shí)，網(wǎng)架弦桿、斜腹桿，豎腹桿與十字板的連接角焊縫，可按表7-4-7所列的有關(guān)公式計(jì)算確定; 同時(shí)角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度不宜小于12hf和80mm，角焊縫的焊腳尺寸hf不宜小于5mm。當(dāng)采用摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接時(shí)，其螺栓數(shù)目可按下表所列公式計(jì)算確定; 同時(shí)螺栓的數(shù)目在連接的一側(cè)應(yīng)不少于2個(gè)，螺栓的直徑不宜小于16mm。圖7-4-6 十字板的焊縫連接圖示表7-4-7 普通螺栓或高強(qiáng)度螺栓群連接的計(jì)算公式續(xù)表續(xù)表由三塊鋼板焊成的十字板，當(dāng)其兩個(gè)方向的受力不同時(shí)，應(yīng)將十字板中的整板部分布置在受力較大的方向，以利于傳力。網(wǎng)架桿件與十字板和蓋板采用焊縫和高強(qiáng)度螺栓的混合連接時(shí)(圖

54、7-4-2a，圖7-4-7b)，為了使蓋板能緊貼角鋼肢背，應(yīng)將十字板從角鋼背棱縮進(jìn)(t/2+2mm)，并在采用焊接的一方，于角鋼肢背處以塞焊縫連接，于角鋼肢尖處以角焊縫連接;此時(shí)角鋼肢背塞焊縫和肢尖角焊縫，可按下列要求確定。表7-4-8 網(wǎng)架桿件與十字板和蓋板焊縫連接的構(gòu)造要求序號(hào)構(gòu)造要求1無(wú)節(jié)點(diǎn)集中荷載作用的角鋼肢背塞焊縫，一般可按構(gòu)造要求確定。此時(shí)視塞焊縫由兩條角焊縫組成，角焊縫的焊腳尺寸hft取 為十字板厚度的一半;焊縫長(zhǎng)度以沿十字板的連接長(zhǎng)度方向予以滿焊為宜2有節(jié)點(diǎn)集中荷載作用的角鋼肢背塞焊縫，通常假定只承受節(jié)點(diǎn)集中荷載f，因此塞焊縫可近似地按式(1)計(jì)算強(qiáng)度。即 (1)式中 f節(jié)點(diǎn)集中荷載(由檁條或屋面板等傳來(lái)的集中荷載或其他懸掛荷載)hft角鋼肢背塞焊縫的焊腳尺寸，取節(jié)點(diǎn)板厚度的一半lwt角鋼肢背塞焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度續(xù)表網(wǎng)架弦桿(由兩個(gè)角鋼組成的t形截面) 同時(shí)與十字板和蓋板都采用摩擦側(cè)高強(qiáng)度螺栓連接時(shí) (圖 7-4-7a、b)，弦桿與十字板、弦桿與蓋板各自所需的高強(qiáng)度螺栓數(shù)目，應(yīng)按表7-4-9要求確定。