土木畢業(yè)設計開題報告資料

1、題 目： ?？谑心秤斡攫^設計學院：土建學院 專業(yè)：土木工程 學生姓名： * 學號： *文獻綜述：摘要2010 年 1月 4 日，隨著海南國際旅游島上升為國家戰(zhàn)略，海南省迎來了新的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)。 國內(nèi)熱錢紛紛涌入海南，令這片美麗的土地充滿了生機，房地產(chǎn)、旅游產(chǎn)業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、基礎設施 等建設項目不斷開工，海南島一片欣欣向榮的景象，國際旅游島的繁榮指日可待。在建設國際旅游 島的同時，由于大多數(shù)工程項目都要依賴鋼結(jié)構(gòu)，海南市場對于鋼結(jié)構(gòu)的需求越來越大，在未來幾 年將愈加明顯。在這樣的大環(huán)境下，本游泳館設計主體結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)，主要供游泳體育鍛煉和競 技活動，為活躍群眾業(yè)余生活而建。關鍵詞體育館；空間鋼

2、結(jié)構(gòu)；網(wǎng)架；網(wǎng)殼；鋼結(jié)構(gòu)的應用在我國已經(jīng)有悠久的歷史了。新中國成立后，鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展大體可分為三個階 段：一是初盛時期（ 50 年代 60 年代初），二是低潮時期（ 60 年代中后期 70 年代），三是發(fā)展 時期（ 80 年代至今）。我國 80 年代沿海地區(qū)引進輕鋼建筑，國內(nèi)各種鋼結(jié)構(gòu)的廠房、奧運會的一 大批鋼結(jié)構(gòu)體育館的建設，以及多棟高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的建成是中國鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的第一次高潮。隨著我國國名經(jīng)濟的不斷發(fā)展和國際合作的逐步深入，結(jié)構(gòu)形式的多樣性幾復雜性向傳統(tǒng)的設 計模式、施工過程提出了新的要求，隨即應運而生的鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也迅猛發(fā)展，其中空 間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)近些年在體育場館建設方面的應用

3、尤為廣泛，例如國家游泳中心“水立方” （異型空間結(jié) 北京交通大學畢業(yè)設計（論文）開題報告構(gòu)）、國家體育場中 2008 年 29 屆奧運出題體育場的主火炬（特殊結(jié)構(gòu)）以及北大乒乓球比賽館（不 規(guī)則空間圓管桁架結(jié)構(gòu)）等工程。本文將對網(wǎng)架（網(wǎng)殼）結(jié)構(gòu)做出詳細的介紹與分析，通過對文獻北京交通大學畢業(yè)設計（論文）開題報告的參考與學習，順利完成?？谀丑w育館的設計。正文一、鋼結(jié)構(gòu)在我國的發(fā)展前景隨著人類文化生活不斷提高 , 對高層、大跨度建筑的要求也就越來越高 , 鋼結(jié)構(gòu)建筑以其自身的 優(yōu)越性 ,在我國的工程建設中所占的份額必將越來越大, 應用范圍也越來越廣泛。隨著國家擴大內(nèi)需的政策、 西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施

4、和城市化進程的加快, 這些都將為國內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)建筑提供廣闊的市場空間和發(fā)展機遇，只要加強領導 ,合理規(guī)劃 ,積極組織 ,政府、行業(yè)、企業(yè)共同努力 , 產(chǎn)、學、研緊密 結(jié)合寫作 ,全面提高行業(yè)素質(zhì)和科技水平 ,我國的鋼結(jié)構(gòu)建筑市場的發(fā)展空間必將會更加巨大 , 前景 將非常廣闊。隨著鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)技術(shù)瓶頸的不斷突破和節(jié)能減排工作的深入推進，鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)市場前景十分廣 闊。目前具有市場準入條件的鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)在 1200 家以上，年產(chǎn)值約 550 億元至 650 億元。到 2015 年，建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼量預計達到鋼材總產(chǎn)量的6。我國鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊鋼結(jié)構(gòu)住宅自重輕、強度高、抗震性能好，并具有節(jié)能省地、可循環(huán)

5、利用，建造和拆除時對環(huán)境污染較少等特點， 被專家譽為 21 世紀的“綠色建筑”。 2005 年，寶鋼在公司范圍內(nèi)成立了由生產(chǎn)、研發(fā)、銷售、戰(zhàn) 略規(guī)劃等多領域的高級專業(yè)人才組成的專項組，遵循技術(shù)集成的項目主線，與國內(nèi)外多家高校、科 研院所、企業(yè)建立廣泛合作，針對鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)、維護、綠色節(jié)能等技術(shù)問題進行深入的研究。 目前，寶鋼與北京賽博思公司合作開發(fā)的鋼結(jié)構(gòu)住宅已經(jīng)在上海、武漢等地推向市場。經(jīng)過多年的 發(fā)展，我國已經(jīng)為鋼結(jié)構(gòu)體系的應用創(chuàng)造極為有利的發(fā)展環(huán)境。首先，與鋼結(jié)構(gòu)配套的新型建材得 到了迅速發(fā)展。其次，有關鋼結(jié)構(gòu)的規(guī)范規(guī)程不斷完善，為設計提供了依據(jù)。第三，專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)設 計人才隊伍已經(jīng)形成

6、，專業(yè)素質(zhì)在實踐中不斷提高。二、鋼結(jié)構(gòu)的特點2.1鋼結(jié)構(gòu)的特點 鋼結(jié)構(gòu)強度高，自重輕 鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)均勻，可靠性高 鋼結(jié)構(gòu)制造的工業(yè)化程度較高 鋼結(jié)構(gòu)塑性韌性、抗震性能好 鋼結(jié)構(gòu)可以準確快速地裝配北京交通大學畢業(yè)設計（論文）開題報告鋼結(jié)構(gòu)室內(nèi)空間大鋼結(jié)構(gòu)可回收，建筑造型美觀耐火性和耐腐蝕性差某些條件下，發(fā)生脆性斷裂2.2鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點 鋼結(jié)構(gòu)與其它建設相比，在使用中、設計、施工及綜合經(jīng)濟方面都具有優(yōu)勢，造價低，可隨時 移動。鋼結(jié)構(gòu)住宅比傳統(tǒng)建筑能更好的滿足建筑上大開間靈活分隔的要求，并可通過減少柱的截面面積 和使用輕質(zhì)墻板，提高面積使用率。 節(jié)能效果好，保溫性能好，抗震度好。 將鋼結(jié)構(gòu)體系用于住宅建

7、筑可充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的延性好、 塑性變形能力強， 具有優(yōu)良的抗震抗風 性能，大大提高了住宅的安全可靠性。 建筑總重輕，鋼結(jié)構(gòu)住宅體系自重輕，可以大大減少基礎造價。 施工速度快，工期比傳統(tǒng)住宅體系至少縮短三分之一。 環(huán)保效果好。鋼結(jié)構(gòu)住宅所用的材料大部分可循環(huán)利用。 以靈活、豐實。大開間設計，戶內(nèi)空間可多方案分割，滿足用戶的不同需求。 符合住宅產(chǎn)業(yè)化和可持續(xù)發(fā)展的要求。2.3鋼結(jié)構(gòu)工程中質(zhì)量問題的缺點 復雜性 主要表現(xiàn)在引發(fā)質(zhì)量問題的因素繁多，產(chǎn)生質(zhì)量問題的原因也復雜，即使是同一性質(zhì)的質(zhì)量問 題，原因有時也不一樣，從而質(zhì)量問題的分析、判斷和處理增加了復雜性。 嚴重性 主要表現(xiàn)在：影響施工順利進行，

8、造成工期延誤，成本增加，嚴重的，建筑物倒塌，造成人身 傷亡，財產(chǎn)受損，引起不良的社會影響。 可變性 鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量問題還將隨著外界變化和時間的延長而不斷地發(fā)展變化，質(zhì)量缺陷逐漸體現(xiàn)。 頻發(fā)性北京交通大學畢業(yè)設計（論文）開題報告由于我國現(xiàn)代建筑都是以混凝土結(jié)構(gòu)為主，從事建筑施工的管理人員和技術(shù)人員對鋼結(jié)構(gòu)的制 作和施工技術(shù)相對比較生疏，以民工為主的具體施工人員更不懂鋼結(jié)構(gòu)工程的科學施工方法，導致 施工過程中的事故時常發(fā)生。三、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的形式及種類3.1.1 基本單元網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可以看作是平面桁架的橫向拓展、也可以看作是平板的格構(gòu)化。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的起源，據(jù) 說是仿照金剛鉆石原子晶格的空間點陣排布，因而

9、是一種仿生的空間結(jié)構(gòu)，具有很高強度和很大的 跨越能力。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是由許多規(guī)則的幾何體組合而成，這些幾何體就是網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的基本單元。常用的有： 三角錐、四角錐、三棱體、正方棱柱體，此外還有：六角錐、八面體、十面體等。網(wǎng)架在任何外力作用下都必須是幾何不變體系。因此，應該對網(wǎng)架進行機動分析。3.1.2 網(wǎng)架幾何不變的必要條件 網(wǎng)架是一個鉸接的空間結(jié)構(gòu)，其任意一個節(jié)點有三個自由度。對于一個具有 J 個節(jié)點， m 個桿 件的網(wǎng)架，支撐于具有 r 根約束鏈桿的支座上時，其幾何不變的必要條件是：圖 3-1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的基本單元M+r-3J 0 或 m 3J-r北京交通大學畢業(yè)設計（論文）開題報告如果將網(wǎng)架作為剛體

10、考慮，則最少的支座約束鏈桿數(shù)為6，故 r 6。由此可知，當 m3J-r 時，為超靜定結(jié)構(gòu)的必要條件；當m3J-r 時，為靜定結(jié)構(gòu)的必要條件；當 3J-r 時，為幾何可變體系。3.1.3網(wǎng)架幾何不變的充分條件 分析網(wǎng)架結(jié)構(gòu)幾何不變的充分條件時，應先對組成網(wǎng)架的基本單元進行分析，進而對網(wǎng)架的整 體作出評價。三角形是幾何不變的。如果網(wǎng)架基本單元的外表面是由三角形所組成，則此基本單元也將是幾 何不變的。在對組成網(wǎng)架的基本單元進行分析時，一般有以下兩種類型和兩種分析方法。1）兩種類型：自約結(jié)構(gòu)體系 自身就為幾何不變體系；它約結(jié)構(gòu)體系 需要加設支承鏈桿，才能成為幾何不變體系。2）兩種分析方法： 以一個幾何

11、不變的單元為基礎， 通過三根不共面的桿件交出一個新節(jié)點所構(gòu)成的網(wǎng)架也為幾何不 變；如此延伸。 列出考慮了邊界約束條件的結(jié)構(gòu)總剛度矩陣 K, 如果 |K| 0， K 為非奇異矩陣，網(wǎng)架位移和 桿力有唯一解，網(wǎng)架為幾何不變體系；如果|K| 0， K 為奇異矩陣，網(wǎng)架位移和桿力沒有唯一解，網(wǎng)架為幾何可變體系。3.2.1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的形式 在對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)分類時，采取不同的分類方法，可以劃分出不同類型的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)型式。1按結(jié)構(gòu)組成分1）雙層網(wǎng)架 具有上下兩層弦桿，是最常用的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式。2）三層網(wǎng)架 具有上中下三層弦桿，強度和剛度都比雙層網(wǎng)架提高很大。在實際應用時，如果跨度l 50m，酌情考慮；當跨度 l80

12、m 時，應當優(yōu)先考慮。3）組合網(wǎng)架根據(jù)不同材料各自的物理力學性質(zhì)， 使用不同的材料組 成網(wǎng)架的基本單元， 繼而形成網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。 一般是利用鋼筋混凝土板良好的 受壓性能替代上弦桿。 這種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)型式的剛度大， 適宜于建造活 動荷載 較大的大跨度樓層結(jié)構(gòu)。北京交通大學畢業(yè)設計（論文）開題報告2）點支承網(wǎng)架 一般有四點支承和多點支承兩種情形，由于支承點處集中受力較大，中桿件的內(nèi)力和撓度宜在周邊設置懸挑，以減小網(wǎng)架跨（如圖3 3）。2按支承情況分類1）周邊支承網(wǎng)架 周邊支承網(wǎng)架是目前采用較多的一種形式，所有邊界節(jié)點都擱置在柱 或梁上，傳 力直接，網(wǎng)架受力均勻（如圖 3 2）。當網(wǎng)架周邊支承于柱頂時，網(wǎng)格

13、寬度可與柱距一致；當網(wǎng)架 支承于圈梁時，網(wǎng)格的劃分比較靈活，可不受柱距影響。3 3 點支承網(wǎng)架3）周邊與點相結(jié)合支承的網(wǎng)架 護結(jié)構(gòu)和抗風柱時，可采用點支承與 周邊在點支承網(wǎng)架中，當周邊 沒有圍 支承相結(jié)合的形式。這種支承方法適用于工業(yè)廠房和展覽廳等公共建筑（如圖34）。4）三邊支承一邊開口或兩邊支承兩邊開口的網(wǎng)架 建筑功能的要求， 在矩形平面的建筑中，由于考 慮擴建的可能性或由于 需要在一邊或兩對邊上開口， 因而使網(wǎng)架僅在三邊或兩對邊上支承， 另一 邊 或兩對邊為自由邊（如圖 35）。自由邊的存在對網(wǎng)架的受力是不利的，3 為此應對自由邊作出特殊處理。一級可在自由邊附近增加網(wǎng)架層數(shù)或在自由邊加設

14、托梁或托架。對中、小型網(wǎng)架，亦可采 圖 3 4 周邊與點相結(jié)合支承用增加網(wǎng)架高度或局部加大桿件截面的辦法予以加強。北京交通大學畢業(yè)設計（論文）開題報告圖 3 5 三邊支承一邊開口或兩邊支承兩邊開口5）懸挑網(wǎng)架 為滿足一些特的需要，有時候網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的支承形式為一邊支承、三邊自由。為使玩網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的 受力合理，也必須在另一方向設置懸挑，以平衡下部支承結(jié)構(gòu)的受力，使之趨于合理，比如體育場 看臺罩棚。3按照跨度分類網(wǎng)架結(jié)構(gòu)按照跨度分類時，我們把跨度L 30m 的網(wǎng)架稱之為小跨度網(wǎng)架；跨度 30m60m 為大跨度網(wǎng)架。此外，隨著網(wǎng)架跨度的不斷增大，出現(xiàn)了特大跨度和超大跨度的說法，但目前還沒有嚴格的定 義。一

15、般地，當 L90m 或 120m 時稱為特大跨度；當 L150m 或 180m 時為超度跨度。 4按網(wǎng)格形式分類這是網(wǎng)架結(jié)構(gòu)分類中最普遍采用的一種分類方式，根據(jù)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設計與施工規(guī)程 JGJ7-91 的規(guī)定，我們目前經(jīng)常采用的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)分為四個體系十三種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)型式。1）交叉平面桁架體系 這個體系的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是由一些相互交叉的平面桁架組成，一般應使斜腹桿受拉，豎桿受壓，斜腹桿與弦桿之間夾角宜在 40 60o之間。該體系的網(wǎng)架有以下四種： 兩向正交正放網(wǎng)架兩向正交正放網(wǎng)架是由兩組平面桁架互成90o交叉而成，弦桿與邊界平行或垂直。上、下弦網(wǎng)格尺寸相同，同一方向的各平面桁架長度一致，制作、安裝較為簡便（

16、圖3 6）。由于上、下弦為方形網(wǎng)格，屬于幾何可變體系，應適當設置上下弦水平支撐，以保證結(jié)構(gòu)的幾何不變性，有效地傳遞水 平荷載。北京交通大學畢業(yè)設計(論文)開題報告兩向正交正放網(wǎng)架適用于建筑平面為正方形或接近正方形，且跨度較小的情況。上海黃浦區(qū)體育館( 4545m)和保定體育館( 55.34 68.42m)采用了這種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)型式。 兩向正交斜放網(wǎng)架兩向正交斜放網(wǎng)架由兩組平面桁架互成90o交叉而成，弦桿與邊界成 45o角。邊界可靠時，為幾何不變體系(圖 3 7)。各榀桁架長度不同，靠角部的短桁架剛度較大對與其垂直的長桁架有彈 性支撐作用，可以使長桁架中部的正彎矩減小，因而比正交正放網(wǎng)架經(jīng)濟。不過由

17、于長桁架兩端有 負彎矩，四角支座將產(chǎn)生較大拉力。角部拉力應由兩個支座負擔。兩向正交斜放網(wǎng)架適用于建筑平 面為正方形或長方形情況。首都體育館(99 112.2m)和山東體育館( 62.7 74.1m)采用了這種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)型式。 兩向斜交斜放網(wǎng)架兩向斜交斜放網(wǎng)架由兩組平面桁架斜向相交而成，弦桿與邊界成一斜 格布置、構(gòu)造、計算分析 和制作安裝上都比較復雜，而 且受力性能也比較差，除了特殊情況外，一般不宜使用。圖 3 6 兩向正交正放網(wǎng)架圖 3 7 兩向正交斜放網(wǎng)架北京交通大學畢業(yè)設計（論文）開題報告 三向網(wǎng)架由三組互成 60o交角的平面桁架相交而成（圖 3-9）。這類網(wǎng)架受力均勻，空間剛度大。但也存

18、在一定的不足，即在構(gòu)造上匯交于一個節(jié)點的桿件數(shù)量多，最多可達 13 根，節(jié)點構(gòu)造比較復雜，宜 采用圓鋼管桿件及球節(jié)點。適用于大跨度（ L 60m），而且建筑平面為三角形、六邊形、多邊形和圓形等平面形狀比較規(guī) 則的情況。上海體育館（ D=110m 圓形）和江蘇體育館（ 76.8 88.681m 八邊形）較早地采用了這種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)型式。圖 3 9 三向網(wǎng)架2）四角錐體系 四角錐體系網(wǎng)架的上、下弦均呈正方形（或接近正方形的矩形）網(wǎng)格，相互錯開半格，使下弦 網(wǎng)格的角點對準上弦網(wǎng)格的形心，再在上下弦節(jié)點間用腹桿連接起來，即形成四角錐體系網(wǎng)架。四 角錐體系網(wǎng)架有五種形式，分列如下： 放四角錐網(wǎng)架圖 3 8

19、兩向斜交斜放網(wǎng)架北京交通大學畢業(yè)設計（論文）開題報告錐網(wǎng)架由倒置的四角錐體組成，錐底的四邊為網(wǎng)架的上弦桿，錐棱為腹桿，各錐頂相連即為下 弦桿。它的弦桿均與邊界正交，故稱為正放四角錐網(wǎng)架（圖310）。這類網(wǎng)架桿件受力均勻，空間剛度比其它類的四角錐網(wǎng)架及兩向網(wǎng)架好。屋面板規(guī)格單一，便于起 拱，屋面排水也較容易處理。但桿件數(shù)量較多，用鋼量略高。正放四角錐網(wǎng)架適用于建筑平面接近正方形的周邊支承情況，也適用于屋面荷載較大、大柱距 點支承及設有懸掛吊車的工業(yè)廠房情況。較為典型的工程實例如上海靜安區(qū)體育館（4040m）和杭州歌劇院（ 31 .536m）。 正放抽空四角錐網(wǎng)架正放抽空四角錐網(wǎng)架是在正放四角錐網(wǎng)

20、架的基礎上，除周邊網(wǎng)格不動外，適當抽掉一些四角錐單元中的腹桿和下弦桿，使下弦網(wǎng)格尺寸擴大一倍（圖3 11）。其桿件數(shù)目較少，降低了用鋼量，抽空部分可作采光天窗，下弦內(nèi)力較正放四角錐約放大一倍，內(nèi)力均勻性、剛度有所下降，但仍能 滿足工程要求。正放抽空四角錐網(wǎng)架適用于屋面荷載較輕的中、小跨度網(wǎng)架。石家莊鐵路樞紐南站貨棚 （132132m，柱網(wǎng) 24 24m，多點支承） 和唐山齒輪廠聯(lián)合廠房 （ 84 156.9m，柱網(wǎng) 1212m，周邊支承與多點支承相結(jié)合）是采用這種網(wǎng)架型式較早的典型實例。圖 3 10 正放四角錐網(wǎng)架10北京交通大學畢業(yè)設計（論文）開題報告圖 3 11 正放抽空四角錐網(wǎng)架 斜放四

21、角錐網(wǎng)架斜放四角錐網(wǎng)架的上弦桿與邊界成45o角，下弦正放， 腹桿與下弦在同一垂直平面內(nèi) （圖 3 12）。上弦桿長度約為下弦桿長度的 0.707 倍。在周邊支承情況下，一般為上弦受壓，下弦受拉。節(jié)點處 匯交的桿件較少（上弦節(jié)點 6 根，下弦節(jié)點 8 根），用鋼量較省。但因上弦網(wǎng)格斜放，屋面板種類較 多，屋面排水坡的形成也較困難。當平面長寬比為 1 2.25 之間時，長跨跨中下弦內(nèi)力大于短跨跨中的下弦內(nèi)力；當平面長寬比大于 2.5 之間時，長跨跨中下弦內(nèi)力小于短跨跨中的下弦內(nèi)力。當平面長寬比為1 1.5 之間時，上弦桿的最大內(nèi)力不在跨中，而是在網(wǎng)架 1/4 平面的中部。這些內(nèi)力分布規(guī)律不同于普通

22、簡支平板的 規(guī)律。斜放四角錐網(wǎng)架當采用周邊支承、且周邊無剛性聯(lián)系時，會出現(xiàn)四角錐體繞 z 軸旋轉(zhuǎn)的不穩(wěn)定 情況。因此，必須在網(wǎng)架周邊布置剛性邊梁。當為點支承時，可在周邊布置封閉的邊桁架。適用于 中、小跨度周邊支承，或周邊支承與點支承相結(jié)合的方形或矩形平面情況。上海體育館練習館（ 35 35m，周邊支承）和北京某機庫（ 48 54m，三邊支承，開口）采用了 這種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)型式。11圖 3 12 斜放四角錐網(wǎng)架北京交通大學畢業(yè)設計（論文）開題報告 星形四角錐網(wǎng)架這種網(wǎng)架的單元體形似星體，星體單元由兩個倒置的三角形小桁架相互交叉而成（圖3 13）。兩個小桁架底邊構(gòu)成網(wǎng)架上弦，它們與邊界成45 o角。在

23、兩個小桁架交匯處設有豎桿，各單元頂點相連即為下弦桿。因此，它的上弦為正交斜放，下弦為正交正放，斜腹桿與上弦桿在同一豎直平面 內(nèi)。上弦桿比下弦桿短，受力合理。但在角部的上弦桿可能受拉。該處支座可能出現(xiàn)拉力。網(wǎng)架的 受力情況接近交叉梁系，剛度稍差于正放四角錐網(wǎng)架。星形四角錐網(wǎng)架適用于中、小跨度周邊支承的網(wǎng)架。杭州起重機械廠食堂（ 28 36m）和中國計量學院風雨操場（ 27 36m）采用了這種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)型式。 棋盤形四角錐網(wǎng)架棋盤形四角錐網(wǎng)架是在斜放四角錐網(wǎng)架的基礎上，將整個網(wǎng)架水平旋轉(zhuǎn)45o角，并加設平行于邊界的周邊下弦（圖 3 14）；也具有短壓桿、長拉桿的特點，受力合理；由于周邊滿錐，它的空間

24、 作用得到保證，受力均勻。棋盤形四角錐網(wǎng)架的桿件較少，屋面板規(guī)格單一，用鋼指標良好。適用 于小跨度周邊支承的網(wǎng)架。大同云崗礦井食堂（ 28 18m）采用了這種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)型式。圖3 13 星形四角錐網(wǎng)架12北京交通大學畢業(yè)設計（論文）開題報告圖 314 棋盤形四角錐網(wǎng)架3）三角錐體系 這類網(wǎng)架的基本單元是一倒置的三角錐體。錐底的正三角形的三邊為網(wǎng)架的上弦桿，其棱為網(wǎng) 架的腹桿。隨著三角錐單元體布置的不同，上下弦網(wǎng)格可為正三角形或六邊形，從而構(gòu)成不同的三 角錐網(wǎng)架。 三角錐網(wǎng)架三角錐網(wǎng)架上下弦平面均為三角形網(wǎng)格， 下弦三角形網(wǎng)格的頂點對著上弦三角形網(wǎng)格的形心 （圖 315）。三角錐網(wǎng)架受力均勻，整體

25、抗扭、抗彎剛度好；節(jié)點構(gòu)造復雜，上下弦節(jié)點交匯桿件數(shù)均為 9根。適用于建筑平面為三角形、六邊形和圓形的情況。上海徐匯區(qū)工人俱樂部劇場（六邊形，外接圓直徑24m）采用了這種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)型式。抽空三角錐網(wǎng)架 抽空三角錐網(wǎng)架是在三角錐網(wǎng)架的基礎上，抽去部分三角錐單元的腹桿和下弦而形成的。當下 弦由三角形和六邊形網(wǎng)格組成時， 稱為抽空三角錐網(wǎng)架型（圖 316a）；當下弦全為六邊形網(wǎng)格時， 稱為抽空三角錐網(wǎng)架型（圖316b）。這種網(wǎng)架減少了桿件數(shù)量，用鋼量省，但空間剛度也較三角錐網(wǎng)架小。上弦網(wǎng)格較密，便于鋪設屋面板，下弦網(wǎng)格較疏，以節(jié)省鋼材。抽空三角錐網(wǎng)架適用于荷載較小、跨度較小的三角形、六邊形和圓形平面的

26、建筑。天津塘沽車站候車室（ D=47.18m ，周邊支承）較早采用了這種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)型式。圖 315 三角錐網(wǎng)架13北京交通大學畢業(yè)設計（論文）開題報告14圖 3 16a 抽空三角錐網(wǎng)架型3 16b）抽空三角錐網(wǎng)架型蜂窩形三角錐網(wǎng)架蜂窩形三角錐網(wǎng)架由一系列的三角錐組成。 上弦平面為正三角形和正 六邊形網(wǎng)格， 下弦平面為 正六邊形網(wǎng)格，腹桿與下弦桿在同一垂直平面內(nèi)（圖3 17）。上弦桿短、下弦桿長，受力合理，每個節(jié)點只匯交 6 根桿件。是常用網(wǎng)架中桿件數(shù)和節(jié)點數(shù)最少的一種。但是，上弦平面的六邊形網(wǎng)格 增加了屋面板布置與屋面找坡的困難。蜂窩形三角錐網(wǎng)架適用于中、小跨度周邊支承的情況，可用于六邊形、圓形

27、或矩形平面。天津石化住宅區(qū)影劇院（ 44.4 8.45m）和開灤林西礦會議室（ 14.4 20.79m ）較早采用了這 種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)型式。4）折線形網(wǎng)架 折板網(wǎng)架俗稱折板網(wǎng)架，由正放四角錐網(wǎng)架演變而來的，也可以看作是折板結(jié)構(gòu)的格構(gòu)化。當 建筑平面長寬比大于 2 時，正放四角錐網(wǎng)架單向傳力的特點就很明顯，此時，網(wǎng)架長跨方向弦桿的 內(nèi)力很小，從強度角度考慮可將長向弦桿（除周邊網(wǎng)格外）取消，就得到沿短向支承的折線形網(wǎng)架。圖 3 17 蜂窩形三角錐網(wǎng)架北京交通大學畢業(yè)設計（論文）開題報告折線形網(wǎng)架適用于狹長矩形平面的建筑。折線形網(wǎng)架內(nèi)力分析比較簡單，無論多長的網(wǎng)架沿長度方向僅需計算5 7 個節(jié)間。山西大

28、同礦務局機電修配廠下料車間（2178m）和石家莊體委水上游樂中心（ 30 120m）采用了這種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)型式。5）其它型式的網(wǎng)架上述 13 種網(wǎng)架的基本型式均已列入網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設計與施工規(guī)程JGJ7-91。此外，還有其它一些其它形式的網(wǎng)架，現(xiàn)分述如下。六角錐網(wǎng)架和六邊棱柱體網(wǎng)架六角錐網(wǎng)架是由六角錐單元和連接錐頂?shù)臈U件組成（圖3 19）。六角錐單元可以正放，也可以倒置。網(wǎng)架的上下弦網(wǎng)格呈三角形或六邊形。由于節(jié)點匯交桿件較多，構(gòu)造復雜，應用較少。六邊 棱柱體網(wǎng)架是指其網(wǎng)格以六邊形為基本形式而構(gòu)成的網(wǎng)架 （圖 3 20），隨著腹桿布置不同也可以 構(gòu) 成多種形式。15圖 318 折板網(wǎng)架北京交通大學畢業(yè)設計

29、（論文）開題報告圖 3 19 六角錐網(wǎng)架圖 3 20 六邊棱柱體網(wǎng)架蛛網(wǎng)式網(wǎng)架蛛網(wǎng)式網(wǎng)架由輻射桁架、環(huán)向桁架以及支撐系統(tǒng)所組成（圖3 21）。輻射桁架是經(jīng)圓心呈放射狀布置的豎向平面桁架，一般沿圓周等分布置，它是網(wǎng)架的主要受力 構(gòu)件；環(huán)向桁架是在輻射桁架間呈環(huán)向布置的豎向平面桁架，其受力由圓心向外逐漸減小，因此布 置較密；支撐系統(tǒng)是為減小環(huán)向桁架弦桿計算長度而設于上下弦平面內(nèi)的斜撐桿件。這種網(wǎng)架空間 剛度大，穩(wěn)定性及抗震性能良好，起拱方便，易于找坡排水。但是由于桿件較多，且長度變化大， 節(jié)點構(gòu)造與施工制作較復雜。主要適用于圓形平面。天津市地鐵西南角售票廳（ D=15m ）采用了這種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)型式。

30、16北京交通大學畢業(yè)設計（論文）開題報告板架體系 在四角錐或三角錐網(wǎng)架的角錐單元中，如果以鋼筋混凝土帶肋板來替代原有的上弦桿和覆蓋的 屋面板，并使之與鋼腹桿相連，就形成了如圖322 所示的四角錐板架單元或三角錐板架單元。將這些單元組裝，并在 各錐頂間連以下弦桿，就構(gòu)成了這種 由板架（桿）組合而成的結(jié)構(gòu)體系。 這 種體系既保持了網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的許多優(yōu) 點，又改善了上弦的受力狀況，并使 屋面的圍護結(jié)構(gòu)與承重結(jié) 構(gòu)結(jié)合，因 而受力性能好，承載能力高，有較好 的經(jīng)濟效果。 由于在板架體系中采用了鋼筋混凝 土與鋼兩種材料，因此在計算理論、 節(jié)點構(gòu)造、單元體的制作與體系的組裝等方面都提出了許多新 的問題。我 國

31、正結(jié)合工程實踐對此進行研究，以期使這種合理的結(jié)構(gòu)體系更為完善。 板架體系適 用于建筑平面為正方形或矩形的周邊支承網(wǎng)架，也可應用于樓蓋結(jié)構(gòu)。表皮受力體系表皮受力體系也稱應力蒙皮結(jié)構(gòu)，或錐形屋頂結(jié)構(gòu)（圖3 23）。它與角錐網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的主要差別在于錐體單元的構(gòu)成。 表皮受力體系的錐體單元 是由薄鋁板、 膠合板或塑料板等材料沿棱封閉而成， 而一般角錐網(wǎng)架中的 錐體單元則是由沿錐底、 錐棱設置的桿件所形成。 如將這些由薄板組成的錐體17圖 3 21 蛛網(wǎng)式網(wǎng)架北京交通大學畢業(yè)設計（論文）開題報告適當組合，并在錐頂之間連以弦桿即構(gòu)成這種表皮受力體系。錐體可為三角錐、四角錐、六角銀或 圓錐。它們可以正放，也可

32、倒置。當錐體正放時，錐頂向上，錐體表面兼有受力與覆蓋功能，錐底 可以開放不作封閉。當錐體倒置時，錐頂向下，錐底上設置屋面板可以增加結(jié)構(gòu)的剛度。這種體系 適用于餐廳、會議室、車站、門廳等小跨度的屋蓋。國外對 這種體系進行過試驗研究，并有些工程 實踐。四、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的選型 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的形式很多，如何結(jié)合工程的具體條件選擇適當?shù)木W(wǎng)架型式，對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的技術(shù)經(jīng)濟指標、制作安裝質(zhì)量以及施工進度等均有直接影響。影響網(wǎng)架選型的因素也是多方面的，如工程的 平面形狀和尺寸、網(wǎng)架的支 承方式、荷載大小、屋面構(gòu)造和材料、建筑構(gòu)造與要求、制作安裝方法 以及材料供應等。因此，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的選型必須根據(jù)經(jīng)濟合理、安全實用的原則，結(jié)

33、合實際情況進行 綜合分析比較而確定。在給定支承方式的情況下，對于一定平面形狀和尺寸的網(wǎng)架，從用鋼量指標或結(jié)構(gòu)造價最優(yōu)的 條件出發(fā)，表 41 列出了各類網(wǎng)架的較為合適的應用范圍，可供選型時參考。表 4 1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)選型支承方式平面形狀選用網(wǎng)架中小跨度棋盤形四角錐網(wǎng)架 斜放四角錐網(wǎng)架 星形四角錐網(wǎng)架 正放抽空四角錐網(wǎng)架 兩向正交正放網(wǎng)架 兩向正交斜放網(wǎng)架 蜂窩形三角錐網(wǎng)架長寬比 1.0大跨度兩向正交正放網(wǎng)架 兩向正交斜放網(wǎng)架 正放四角錐網(wǎng)架 斜放四角錐網(wǎng)架周邊 支 撐矩形長寬比 1 1.5兩向正交斜放網(wǎng)架正放抽空四角錐網(wǎng)架18北京交通大學畢業(yè)設計（論文）開題報告長寬比 1.5兩向正交正放網(wǎng)架 正放

34、四角錐網(wǎng)架 正放抽空四角錐網(wǎng)架 折板形網(wǎng)架中小跨度抽空三角錐網(wǎng)架蜂窩形三角錐網(wǎng)架四點支承多點支承圓形多邊形 （六邊形，八邊形）大跨度三向網(wǎng)架三角錐網(wǎng)架正放四角錐網(wǎng)架 正放抽空四角錐網(wǎng)架 兩向正交正放網(wǎng)架周邊支 承與點支 承相結(jié)合矩形斜放四角錐網(wǎng)架正交正放類網(wǎng)架 兩向正交斜放類網(wǎng)架對于周邊支承的網(wǎng)架，當平面形狀為正方形或接近正方形，由于斜放四角錐、星形四角錐、棋 盤形四角錐三種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)上弦桿較下弦桿為短，桿件受力合理，節(jié)點匯交桿件較少，且在同樣跨度 的條件下節(jié)點和桿件總數(shù)也比較少，用鋼量指標較低；因此，在中小跨度時應優(yōu)先考慮選用。正放 抽空四角錐網(wǎng)架，蜂窩形三角錐網(wǎng)架也具有類似的優(yōu)點，因此在中、

35、小跨度，荷載較輕時亦可選用。 當跨度較大時，容許撓度將起主要控制作用，宜選用剛度較大的交叉桁架體系或滿錐形式的網(wǎng)架。在網(wǎng)架選型時，從屋面構(gòu)造情況來看，正放類型的網(wǎng)架屋面板規(guī)格整齊單一；而斜放類型的網(wǎng) 架屋面板規(guī)格卻有兩、三種。斜放四角錐的上弦 網(wǎng)格較小，屋面板的規(guī)格也?。欢潘慕清F的上 弦網(wǎng)格相對較大，屋面 板的規(guī)格也大。 從網(wǎng)架制作來說，交叉平面桁架體系較角錐體系簡便，正交比斜交方 便，兩向比三向簡單。而對安 裝來說，特別是采用分條或分塊吊裝方法施 工時，選用正放類網(wǎng)架比斜放類的網(wǎng)架有利。因為斜放 類網(wǎng)架在分條或分 塊后，可能因剛度不足或幾何可變而要增設臨時桿件予以加強。從節(jié)點構(gòu)造要求來說

36、， 焊接空心球節(jié)點可以適用于各類網(wǎng)架； 而焊接 鋼板節(jié)點則以選用兩向正 交類的網(wǎng)架為宜；至于螺栓球節(jié)點，則要求網(wǎng)架 相鄰桿件的內(nèi)力不要相差太大?？傊?，在網(wǎng)架選型時， 須綜合考慮上述情況，合理地確定網(wǎng)架的形式。19北京交通大學畢業(yè)設計（論文）開題報告五、設計中常見的問題5.1網(wǎng)架 （網(wǎng)殼） 結(jié)構(gòu)設計中支座參數(shù)選定由于現(xiàn)行網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設計與施工規(guī)程 （JGJ7- 91） 沒有規(guī)定必須把網(wǎng)架和下部結(jié)構(gòu)連成一體整 體分析計算 , 國內(nèi)多數(shù)網(wǎng)架專用程序都是把網(wǎng)架和下部結(jié)構(gòu)分開來計算 , 這顯然是不妥的。約束條件 的不同 ,使得桿件的內(nèi)力也不同 ,從而導致了用鋼量的不同 , 采用固定計算出的網(wǎng)架用鋼量最少 ,

37、彈性 次之 ,自由邊界最大。 但在當前市場經(jīng)濟條件下 ,由于網(wǎng)架的優(yōu)化設計往往是以經(jīng)濟指標 （用鋼量 ） 作 為目標函數(shù)的 , 再加上從事網(wǎng)架設計人員多數(shù)專門僅僅設計網(wǎng)架。因此網(wǎng)架和下部結(jié)構(gòu)分開來計算 時, 通常假定網(wǎng)架支座剛度為無窮大 , 所有支座剛度相同 （類似于結(jié)構(gòu)力學中簡支板的支座假定 ） , 算 出支座反力后再由其他設計者加到下部結(jié)構(gòu)上。下部結(jié)構(gòu)可能是柱, 也可能是梁 , 也可能是其他結(jié)構(gòu)形式 ,不僅剛度是有限的 , 而且具體工程剛度差異可能很大。 在這種假定條件下 , 算出來的網(wǎng)架內(nèi)力和 支座反力及下部結(jié)構(gòu)內(nèi)力與采用網(wǎng)架支座剛度為實際剛度且上、下部結(jié)構(gòu)共同工作的力學模型所計 算出來

38、的結(jié)果肯定是不相同的 , 因為超靜定的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和反力分配與結(jié)構(gòu)剛度分配有關。計算分析表明 , 網(wǎng)架和下部結(jié)構(gòu)分開來計算會導致不合理的結(jié)果。那么為什么出事故的工程只占少數(shù)呢 ? 這是因為鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是高次超靜定空間結(jié)構(gòu) ,鋼材又是非常理想的彈塑性材料 , 個別桿件出 現(xiàn)超載達到流限 , 會立即發(fā)生塑性內(nèi)力重分布 , 使該桿件不至于斷裂破壞。這正是鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的重要 優(yōu)點之一 , 但不應認為分開計算是正確的。計算時 , 不管使用什么軟件 ,邊界條件的處理不外乎三種形式 : 固定、自由和彈性。 那么到底如何 選定支座參數(shù)施加約束呢 ? 這要聯(lián)系具體的工程實際來看 , 靈活處理 , 原則當然要盡量的

39、同實際受力 （ 支座的結(jié)構(gòu)構(gòu)造 ） 情況相符。影響因素有網(wǎng)架的形式 , 荷載的作用情況 , 下面支撐的形式 （ 是柱 , 是 梁,還是墻 ?） , 還要聯(lián)系網(wǎng)架最終的變形進行考慮。當支承結(jié)構(gòu)在某方向上的剛度足夠大時 , 支座參數(shù)取決于支座類型。固定支座 ,參數(shù)應為 0 ;可滑 動鉸支座 , 近似自由 , 參數(shù)應為 1 ; 其余鉸支座 , 應按彈性處理 , 參數(shù)應為 K, 橡膠支座 , 支座剛度由橡膠 墊的抗煎模量求出。各種鋼鉸支座 , 支座剛度視具體工程而定 , 但均應大于橡膠支座。當支承結(jié)構(gòu)在某方向上的剛度不夠大時 , 無論采用何種類型的支座 , 邊界條件均應按彈性處理 , 參數(shù)應為 -1

40、, 其支座剛度視具體工程而定。5.2網(wǎng)架（ 網(wǎng)殼 ） 結(jié)構(gòu)設計中撓度、位移控制 鋼結(jié)構(gòu)往往不是因為強度不夠而破壞 ,很多情況是因為失穩(wěn)造成的。 因此 ,跨中撓度非常重要 ,不可忽 視。網(wǎng)架位移的控制方法是多種多樣的 ,從設計方面講 ,最常見的有 4 種,網(wǎng)格尺寸、 支座設定、 矢高、20北京交通大學畢業(yè)設計（論文）開題報告預應力。除預應力外 ,前三種可以互相協(xié)調(diào) ,互相影響?？刂曝Q向位移即撓度 , 可以調(diào)小網(wǎng)格 ,可以結(jié) 構(gòu)起拱 ,可以增加矢高 , 這樣設置大多會導致支座反力增大的后果。 除按規(guī)范嚴格控制撓度值外 ,對于 水平位移應通過支座的水平移動將其位移釋放掉 , 否則會產(chǎn)生較大的水平推力 , 對下部結(jié)構(gòu)不利。相 比之下 ,處理支座位移要容易些 ,可以通過選擇不同的支座形式 ,例如采用彈性 ,固定 , 滑動,橡膠,