鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理-第8章_大跨度房屋結(jié)構(gòu)

1、設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)本章目錄本章目錄基本要求基本要求8.1 8.1 平面承重的大跨屋蓋結(jié)構(gòu)平面承重的大跨屋蓋結(jié)構(gòu)8.2 8.2 空間網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)空間網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)8.3 8.3 懸掛式屋蓋簡(jiǎn)介懸掛式屋蓋簡(jiǎn)介1.了解平面承重的大跨屋蓋了解平面承重的大跨屋蓋結(jié)構(gòu)的分類和構(gòu)造特點(diǎn)。結(jié)構(gòu)的分類和構(gòu)造特點(diǎn)。2.了解空間網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)的了解空間網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)的特性和組成分類。特性和組成分類。3.了解懸掛式屋蓋結(jié)構(gòu)的布了解懸掛式屋蓋結(jié)構(gòu)的布置形式。置形式。設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房

2、屋結(jié)構(gòu) 大跨度房屋結(jié)構(gòu)常用于公共建筑。如會(huì)堂、影劇大跨度房屋結(jié)構(gòu)常用于公共建筑。如會(huì)堂、影劇院、展覽館、音樂廳、體育館、加蓋體育場(chǎng)、市場(chǎng)、院、展覽館、音樂廳、體育館、加蓋體育場(chǎng)、市場(chǎng)、火車站、航空港等。火車站、航空港等。 也用于工業(yè)建筑，特別是在航空工業(yè)和造船工業(yè)也用于工業(yè)建筑，特別是在航空工業(yè)和造船工業(yè)中，如飛機(jī)制造廠的總裝配車間、飛機(jī)庫、造船廠的中，如飛機(jī)制造廠的總裝配車間、飛機(jī)庫、造船廠的船體結(jié)構(gòu)車間等。船體結(jié)構(gòu)車間等。 大跨度建筑物的用途、其使用條件以及對(duì)其建筑大跨度建筑物的用途、其使用條件以及對(duì)其建筑造型方面要求的差異性，決定了采用結(jié)構(gòu)方案的多樣造型方面要求的差異性，決定了采用結(jié)構(gòu)方

3、案的多樣性。性。 可采用可采用梁式梁式、框架式、拱式框架式、拱式、空間式空間式以及以及懸掛懸掛- -懸懸索式索式的結(jié)構(gòu)。的結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)圖圖8.0.1設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)圖圖8.0.2設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)圖圖8.0.3設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)圖圖8.0.4 飛機(jī)庫梁式結(jié)構(gòu)飛機(jī)庫梁式結(jié)構(gòu)950110073.8477004500087500圖圖8.0.5圖圖8.0.6設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋

4、結(jié)構(gòu)圖圖8.0.7 鄭州碧波園娛樂中心空間拱形屋蓋結(jié)構(gòu)（建筑平面鄭州碧波園娛樂中心空間拱形屋蓋結(jié)構(gòu)（建筑平面80m80m80m80m）40,00021,500320001600032000800002800500012500設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)圖圖8.0.8 上海國(guó)際體操中心主體育館上海國(guó)際體操中心主體育館鋁穹頂鋁穹頂下沉式碗形氣樓下沉式碗形氣樓鋁合金三角板鋁合金三角板鋁合金穹頂構(gòu)架鋁合金穹頂構(gòu)架遮雨板遮雨板披水板披水板鋁墻板以及鋁墻板以及采光窗采光窗設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)圖圖8.0.9 海南美蘭機(jī)場(chǎng)庫機(jī)庫網(wǎng)架與

5、拉桿拱架結(jié)構(gòu)海南美蘭機(jī)場(chǎng)庫機(jī)庫網(wǎng)架與拉桿拱架結(jié)構(gòu)1000050005000220000.00022.000預(yù)應(yīng)力混凝土長(zhǎng)梁預(yù)應(yīng)力混凝土長(zhǎng)梁115000設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)圖圖8.0.10 首都機(jī)場(chǎng)三號(hào)航站樓首都機(jī)場(chǎng)三號(hào)航站樓設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)圖圖8.0.11 日本名古屋網(wǎng)殼穹頂日本名古屋網(wǎng)殼穹頂設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)第第8.18.1節(jié)節(jié) 平面承重的大跨屋蓋結(jié)構(gòu)平面承重的大跨屋蓋結(jié)構(gòu)1. 1. 梁式大跨結(jié)構(gòu)梁式大跨結(jié)構(gòu)2. 2. 框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)3. 3. 拱式結(jié)構(gòu)拱式結(jié)

6、構(gòu)了解大跨屋蓋結(jié)構(gòu)分類方法與應(yīng)用了解大跨屋蓋結(jié)構(gòu)分類方法與應(yīng)用 本節(jié)目錄本節(jié)目錄基本要求基本要求設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu) 應(yīng)用應(yīng)用：通常采用簡(jiǎn)支桁架作為主要承重構(gòu)件。其上、：通常采用簡(jiǎn)支桁架作為主要承重構(gòu)件。其上、下弦及腹桿僅承受拉力或壓力，對(duì)支座也沒有橫推力。下弦及腹桿僅承受拉力或壓力，對(duì)支座也沒有橫推力。重重點(diǎn)是點(diǎn)是支撐系統(tǒng)支撐系統(tǒng)的布置，對(duì)保證整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的整體剛度是的布置，對(duì)保證整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的整體剛度是非常重要的。非常重要的。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：制造與安裝較為簡(jiǎn)單。：制造與安裝較為簡(jiǎn)單。 常用體系常用體系：大跨度屋蓋、預(yù)應(yīng)力三角形截面桁架：大跨度屋蓋、預(yù)應(yīng)

7、力三角形截面桁架 適用跨度適用跨度：40 60m，更大的跨度由于耗鋼量過大而不，更大的跨度由于耗鋼量過大而不經(jīng)濟(jì)。經(jīng)濟(jì)。8.1.1 8.1.1 梁式大跨結(jié)構(gòu)梁式大跨結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力三角形截面桁架預(yù)應(yīng)力三角形截面桁架 預(yù)應(yīng)力三角形截面桁架便于制造、運(yùn)輸和安裝，給預(yù)應(yīng)力三角形截面桁架便于制造、運(yùn)輸和安裝，給設(shè)置大跨度梁式結(jié)構(gòu)體系以良好基礎(chǔ)設(shè)置大跨度梁式結(jié)構(gòu)體系以良好基礎(chǔ)。(a)圖圖8.1.1設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu) 鋪設(shè)于屋架鋪設(shè)于屋架上的鋼筋混凝上的鋼筋混凝土屋面板可參土屋面板可參與共同受壓，與共同受壓

8、，采用管材采用管材( (方管、方管、圓管圓管) )桿件以及桿件以及施加預(yù)應(yīng)力這施加預(yù)應(yīng)力這三個(gè)方面使得三個(gè)方面使得這種結(jié)構(gòu)體系這種結(jié)構(gòu)體系鋼材用量比較鋼材用量比較經(jīng)濟(jì)。經(jīng)濟(jì)。(b)鋼筋混凝土屋面板鋼筋混凝土屋面板拉桿拉桿三角形屋架三角形屋架6m(c)鋼筋混凝土屋面板鋼筋混凝土屋面板2430m(d)鋼筋混凝土屋面板鋼筋混凝土屋面板1824m玻璃窗玻璃窗圖圖8.1.2設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)兩鉸框架：對(duì)溫度作用不敏感，剛度較差兩鉸框架：對(duì)溫度作用不敏感，剛度較差無鉸框架：剛度好，用鋼量省、便于安裝，但對(duì)基礎(chǔ)要無鉸框架：剛度好，用鋼量省、便于安裝，但對(duì)基礎(chǔ)要 求

9、較高求較高實(shí)腹框架：用工量少，可裝運(yùn)性好，還能降低房屋高度。實(shí)腹框架：用工量少，可裝運(yùn)性好，還能降低房屋高度。 格構(gòu)框架：當(dāng)跨度大于格構(gòu)框架：當(dāng)跨度大于60m時(shí)，實(shí)腹式框架不太經(jīng)濟(jì)，時(shí)，實(shí)腹式框架不太經(jīng)濟(jì)， 此時(shí)可采用格構(gòu)式，最大可做到此時(shí)可采用格構(gòu)式，最大可做到150m。8.1.2 8.1.2 框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)8.1.2.1 8.1.2.1 框架的體系及形式框架的體系及形式設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)8.1.2.2 8.1.2.2 計(jì)算原則及構(gòu)造特點(diǎn)計(jì)算原則及構(gòu)造特點(diǎn) 計(jì)算原則計(jì)算原則 格構(gòu)式普通框架可以折算成與其等效的實(shí)腹框架。格構(gòu)式普通框架可以折算成與其

10、等效的實(shí)腹框架。 重型的格構(gòu)式框架按格構(gòu)式體系考慮全部腹桿的變重型的格構(gòu)式框架按格構(gòu)式體系考慮全部腹桿的變形進(jìn)行計(jì)算。形進(jìn)行計(jì)算。 大跨框架的撓度僅用可變荷載求得，永久荷載產(chǎn)生大跨框架的撓度僅用可變荷載求得，永久荷載產(chǎn)生的撓度由相應(yīng)的結(jié)構(gòu)起拱來抵消。的撓度由相應(yīng)的結(jié)構(gòu)起拱來抵消。 當(dāng)跨度大于當(dāng)跨度大于50m且剛性柱且剛性柱( (支座支座) )不高時(shí)，須計(jì)入框不高時(shí)，須計(jì)入框架的溫度應(yīng)力。兩鉸框架中，框架柱可以做成沿高度變架的溫度應(yīng)力。兩鉸框架中，框架柱可以做成沿高度變截面形式，這樣能減輕結(jié)構(gòu)自重并具有較好的外觀。截面形式，這樣能減輕結(jié)構(gòu)自重并具有較好的外觀。 當(dāng)桿件內(nèi)力大于等于當(dāng)桿件內(nèi)力大于等

11、于2000kN時(shí)，應(yīng)按重型桁架設(shè)時(shí)，應(yīng)按重型桁架設(shè)計(jì)，桿件截面通常設(shè)計(jì)成雙腹桿的。計(jì)，桿件截面通常設(shè)計(jì)成雙腹桿的。 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu) 當(dāng)支座反力大于當(dāng)支座反力大于25003000kN時(shí)，框架的支座應(yīng)時(shí)，框架的支座應(yīng)設(shè)計(jì)成輥軸式；反力較小時(shí)，可設(shè)計(jì)成平板式。設(shè)計(jì)成輥軸式；反力較小時(shí)，可設(shè)計(jì)成平板式。 構(gòu)造特點(diǎn)構(gòu)造特點(diǎn) 在雙鉸框架結(jié)構(gòu)中在雙鉸框架結(jié)構(gòu)中,為減小橫梁中部的彎矩為減小橫梁中部的彎矩,可采用圖中使橫梁卸載可采用圖中使橫梁卸載的做法的做法。O懸懸掛掛墻墻(a)RRe(b)圖圖8.1.3設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)

12、構(gòu) 橫梁與柱連橫梁與柱連接的框架節(jié)點(diǎn)內(nèi)接的框架節(jié)點(diǎn)內(nèi)角彎折處應(yīng)做成角彎折處應(yīng)做成平緩曲線以避免平緩曲線以避免應(yīng)力集中。為使應(yīng)力集中。為使轉(zhuǎn)角處腹板不致轉(zhuǎn)角處腹板不致失穩(wěn)，應(yīng)在其內(nèi)失穩(wěn)，應(yīng)在其內(nèi)部受壓區(qū)設(shè)置短部受壓區(qū)設(shè)置短加勁肋。加勁肋。圖圖8.1.4（a） （b）設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)8.1.3 8.1.3 拱式結(jié)構(gòu)拱式結(jié)構(gòu)8.1.3.1 8.1.3.1 拱的體系及形式拱的體系及形式 （1 1）拱的形式有：兩鉸拱、三鉸拱、無鉸拱。拱）拱的形式有：兩鉸拱、三鉸拱、無鉸拱。拱式體系用鋼量比梁式體系及框架體系經(jīng)濟(jì)。式體系用鋼量比梁式體系及框架體系經(jīng)濟(jì)。 兩鉸拱

13、：安裝和制造簡(jiǎn)單。因?yàn)殂q可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的特兩鉸拱：安裝和制造簡(jiǎn)單。因?yàn)殂q可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的特性，兩鉸拱易于適應(yīng)變形。性，兩鉸拱易于適應(yīng)變形。 三鉸拱：與兩鉸拱相比無突出的優(yōu)點(diǎn)，拱鑰鉸還使三鉸拱：與兩鉸拱相比無突出的優(yōu)點(diǎn)，拱鑰鉸還使拱本身結(jié)構(gòu)及屋面設(shè)置復(fù)雜化。拱本身結(jié)構(gòu)及屋面設(shè)置復(fù)雜化。 兩鉸拱兩鉸拱l(fā)f(a)三鉸拱三鉸拱l(fā)f(b)無鉸拱無鉸拱l(fā)f(c)圖圖8.1.5設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)設(shè)置拉桿設(shè)置拉桿 對(duì)于軟弱地基的情況，設(shè)置拉桿承擔(dān)拱的橫向水平對(duì)于軟弱地基的情況，設(shè)置拉桿承擔(dān)拱的橫向水平力更為合適。設(shè)有拉桿的拱其支座主要承受垂直荷載，力更為合適。設(shè)有拉桿的拱其

14、支座主要承受垂直荷載，故這種情況下支座比較輕巧。故這種情況下支座比較輕巧。 無鉸拱：對(duì)于彎矩沿跨度的分配最為有利，但必須無鉸拱：對(duì)于彎矩沿跨度的分配最為有利，但必須設(shè)置強(qiáng)大的基礎(chǔ)，而且要計(jì)算溫度的作用。設(shè)置強(qiáng)大的基礎(chǔ)，而且要計(jì)算溫度的作用。（2 2）水平推力的解決措施：）水平推力的解決措施： 拱支承在墻體上時(shí)，橫向反力也可用在支座鉸水平拱支承在墻體上時(shí)，橫向反力也可用在支座鉸水平處設(shè)置拉桿的辦法加以解決。為了在不增加房屋高度的處設(shè)置拉桿的辦法加以解決。為了在不增加房屋高度的情況下增大房間的有效高度，有時(shí)將拉桿布置于拱支座情況下增大房間的有效高度，有時(shí)將拉桿布置于拱支座鉸水平之上。鉸水平之上。設(shè)

15、計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)設(shè)置拱扶壁設(shè)置拱扶壁 在加蓋的體育場(chǎng)、展覽館以及飛機(jī)庫里，拱的支座在加蓋的體育場(chǎng)、展覽館以及飛機(jī)庫里，拱的支座常常是房屋的墻體、看臺(tái)等。沒有橫墻或看臺(tái)的情況下常常是房屋的墻體、看臺(tái)等。沒有橫墻或看臺(tái)的情況下則要求設(shè)置拱扶壁以承受拱的水平推力。則要求設(shè)置拱扶壁以承受拱的水平推力。圖圖8.1.6 設(shè)置抬高拉桿的拱設(shè)置抬高拉桿的拱拉桿拉桿0.05505501670017800設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)（3 3）拱外形：）拱外形：接近壓力曲線接近壓力曲線 拋物線拱：當(dāng)對(duì)稱的、沿拱弦線均布的荷載值起拋物線拱：

16、當(dāng)對(duì)稱的、沿拱弦線均布的荷載值起主要作用時(shí)最為合適。主要作用時(shí)最為合適。 圓弧拱：適于扁平拱圓弧拱：適于扁平拱, ,可以簡(jiǎn)化拱的設(shè)計(jì)與制造，可以簡(jiǎn)化拱的設(shè)計(jì)與制造，使拱構(gòu)件及節(jié)點(diǎn)達(dá)到最大標(biāo)準(zhǔn)化。使拱構(gòu)件及節(jié)點(diǎn)達(dá)到最大標(biāo)準(zhǔn)化。 懸鏈線拱：適于自重很大的高拱。高拱中風(fēng)荷載懸鏈線拱：適于自重很大的高拱。高拱中風(fēng)荷載引起很大的內(nèi)力，而且風(fēng)荷載有可能自兩面作用并給引起很大的內(nèi)力，而且風(fēng)荷載有可能自兩面作用并給出兩條截然離散的風(fēng)壓線。此時(shí)拱的外形宜取兩條極出兩條截然離散的風(fēng)壓線。此時(shí)拱的外形宜取兩條極端風(fēng)壓曲線的中間線。端風(fēng)壓曲線的中間線。設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)8.

17、1.3.2 8.1.3.2 拱的構(gòu)造特點(diǎn)拱的構(gòu)造特點(diǎn)拱截面分實(shí)腹式和桁架式兩種，一般為等截面。拱身拱截面分實(shí)腹式和桁架式兩種，一般為等截面。拱身所受彎矩較小，因而截面高度不大，實(shí)腹式可取所受彎矩較小，因而截面高度不大，實(shí)腹式可取 1/50-1 /80，桁架式可取，桁架式可取1 /30- 1 /60。拱截面可采用拱截面可采用H H型鋼、雙角鋼、型鋼、雙角鋼、T T型鋼、槽鋼、圓鋼管型鋼、槽鋼、圓鋼管和方鋼管等。和方鋼管等。格構(gòu)拱的腹桿可設(shè)計(jì)成附加豎桿的三角體系、無附加格構(gòu)拱的腹桿可設(shè)計(jì)成附加豎桿的三角體系、無附加豎桿的三角形體系及斜腹桿體系。（如下圖）豎桿的三角形體系及斜腹桿體系。（如下圖）設(shè)計(jì)

18、設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)圖圖8.1.7 格構(gòu)拱構(gòu)造方案格構(gòu)拱構(gòu)造方案運(yùn)輸單元運(yùn)輸單元主檁主檁運(yùn)輸單元運(yùn)輸單元主檁主檁安裝安裝節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)(a)(b)(c)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu) 實(shí)腹式拱與格構(gòu)式拱的支座鉸具有相同的結(jié)構(gòu)。常實(shí)腹式拱與格構(gòu)式拱的支座鉸具有相同的結(jié)構(gòu)。常用的支座鉸的形式如下。用的支座鉸的形式如下。 圖圖8.1.8 拱與框架的支座拱與框架的支座( (鉸鉸) )節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)平板平板( (鉸鉸) )支座節(jié)點(diǎn)支座節(jié)點(diǎn) 輥軸輥軸( (鉸鉸) )支座節(jié)點(diǎn)支座節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)8.1

19、.3.3 8.1.3.3 拱的計(jì)算特點(diǎn)拱的計(jì)算特點(diǎn)風(fēng)荷載是拱結(jié)構(gòu)計(jì)算中一項(xiàng)非常重要的荷載。特別應(yīng)風(fēng)荷載是拱結(jié)構(gòu)計(jì)算中一項(xiàng)非常重要的荷載。特別應(yīng)注意風(fēng)吸力對(duì)拱結(jié)構(gòu)的影響，還應(yīng)考慮側(cè)風(fēng)壓或端風(fēng)壓注意風(fēng)吸力對(duì)拱結(jié)構(gòu)的影響，還應(yīng)考慮側(cè)風(fēng)壓或端風(fēng)壓作用在建筑物上的情況。作用在建筑物上的情況。拱本身作為受壓曲桿，需要驗(yàn)算強(qiáng)度和穩(wěn)定。拱出平拱本身作為受壓曲桿，需要驗(yàn)算強(qiáng)度和穩(wěn)定。拱出平面的穩(wěn)定，由橫向支撐及檁條體系提供保證。面的穩(wěn)定，由橫向支撐及檁條體系提供保證。拱在彎矩作用平面外的剛度如果與平面內(nèi)相差很大，拱在彎矩作用平面外的剛度如果與平面內(nèi)相差很大，應(yīng)按壓彎桿件驗(yàn)算平面外的穩(wěn)定。應(yīng)按壓彎桿件驗(yàn)算平面外的

20、穩(wěn)定。設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)第第8.28.2節(jié)節(jié) 空間網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)空間網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)本節(jié)目錄本節(jié)目錄基本要求基本要求1. 1. 空間結(jié)構(gòu)及特性空間結(jié)構(gòu)及特性2. 2. 平板式空間網(wǎng)架的形式平板式空間網(wǎng)架的形式3. 3. 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)了解空間網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)的特性和平板式網(wǎng)架的了解空間網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)的特性和平板式網(wǎng)架的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。設(shè)計(jì)特點(diǎn)。 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu) 空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是由許多桿件按照一定規(guī)律布置通過空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是由許多桿件按照一定規(guī)律布置通過節(jié)點(diǎn)連接而成的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)體系。常將平板型的空間網(wǎng)節(jié)點(diǎn)連接

21、而成的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)體系。常將平板型的空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)稱做網(wǎng)架，將曲型的空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)稱做網(wǎng)殼。目架結(jié)構(gòu)稱做網(wǎng)架，將曲型的空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)稱做網(wǎng)殼。目前空間結(jié)構(gòu)中以網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在我國(guó)發(fā)展最快前空間結(jié)構(gòu)中以網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在我國(guó)發(fā)展最快, ,應(yīng)用最廣。應(yīng)用最廣。空間結(jié)構(gòu)體系空間結(jié)構(gòu)體系網(wǎng)架及網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架及網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)懸索結(jié)構(gòu)懸索結(jié)構(gòu)膜結(jié)構(gòu)膜結(jié)構(gòu)8.2.1 8.2.1 空間結(jié)構(gòu)及特性空間結(jié)構(gòu)及特性空間結(jié)構(gòu)體系空間結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)8.2.1.1 8.2.1.1 優(yōu)越的力學(xué)性能優(yōu)越的力學(xué)性能 整體受力，共同工作。以整個(gè)結(jié)構(gòu)的形體來承受整體受力，共同工作。以整個(gè)結(jié)構(gòu)的形體來承受外

22、荷載，按照空間的幾何特性分擔(dān)承受荷載任務(wù)，沒有外荷載，按照空間的幾何特性分擔(dān)承受荷載任務(wù)，沒有平面結(jié)構(gòu)體系中構(gòu)件之間那種主次關(guān)系。平面結(jié)構(gòu)體系中構(gòu)件之間那種主次關(guān)系。 空間受力，高次超靜定。在荷載作用下為三向受空間受力，高次超靜定。在荷載作用下為三向受力，并以面內(nèi)力或軸力為主。力，并以面內(nèi)力或軸力為主。 具有良好的抗震性能。具有良好的抗震性能。 跨越能力大?？缭侥芰Υ??？臻g結(jié)構(gòu)特性空間結(jié)構(gòu)特性設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)8.2.1.2 8.2.1.2 良好的經(jīng)濟(jì)型、安全性與適用性良好的經(jīng)濟(jì)型、安全性與適用性 整體受力性能好，傳力路線簡(jiǎn)潔、可靠，故可節(jié)整體受力性

23、能好，傳力路線簡(jiǎn)潔、可靠，故可節(jié)約大量建筑材料，經(jīng)濟(jì)效果好。約大量建筑材料，經(jīng)濟(jì)效果好。 高次超靜定結(jié)構(gòu)，內(nèi)力重分布可使其具有額外的高次超靜定結(jié)構(gòu)，內(nèi)力重分布可使其具有額外的安全儲(chǔ)備，可靠程度較高。安全儲(chǔ)備，可靠程度較高。 適應(yīng)不同跨度、不同支承條件的各種建筑要求。適應(yīng)不同跨度、不同支承條件的各種建筑要求。同時(shí)，建筑造型輕巧、美觀、便于建筑處理和裝飾等。同時(shí)，建筑造型輕巧、美觀、便于建筑處理和裝飾等。 桿件主要承受軸向力，能充分發(fā)揮桿件主要承受軸向力，能充分發(fā)揮 材料的強(qiáng)度。材料的強(qiáng)度。設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)8.2.2 8.2.2 平板式空間網(wǎng)架的形式平

24、板式空間網(wǎng)架的形式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式較多網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式較多 ，其分類有不同標(biāo)準(zhǔn)。，其分類有不同標(biāo)準(zhǔn)。1.1.按結(jié)構(gòu)組成分類按結(jié)構(gòu)組成分類雙層網(wǎng)架雙層網(wǎng)架三層網(wǎng)架三層網(wǎng)架周邊支承網(wǎng)架周邊支承網(wǎng)架點(diǎn)支承網(wǎng)架點(diǎn)支承網(wǎng)架周邊支承與點(diǎn)支承網(wǎng)架周邊支承與點(diǎn)支承網(wǎng)架三邊支承或兩邊支承網(wǎng)架三邊支承或兩邊支承網(wǎng)架2.2.按支承情況分類按支承情況分類設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)圖圖8.2.1 周邊支承網(wǎng)架周邊支承網(wǎng)架網(wǎng)格寬度與柱距一致網(wǎng)格寬度與柱距一致圖圖8.2.2 點(diǎn)支承網(wǎng)架點(diǎn)支承網(wǎng)架四點(diǎn)支承網(wǎng)架四點(diǎn)支承網(wǎng)架多點(diǎn)支承網(wǎng)架多點(diǎn)支承網(wǎng)架設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度

25、房屋結(jié)構(gòu)圖圖8.2.4三邊支承網(wǎng)架三邊支承網(wǎng)架圖圖8.2.3周邊支承與點(diǎn)支承混合網(wǎng)架周邊支承與點(diǎn)支承混合網(wǎng)架圖圖8.2.5兩邊支承網(wǎng)架兩邊支承網(wǎng)架設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)3.3.按網(wǎng)格組成分類按網(wǎng)格組成分類兩向正交正放網(wǎng)架兩向正交正放網(wǎng)架兩向正交斜放網(wǎng)架兩向正交斜放網(wǎng)架三向網(wǎng)架三向網(wǎng)架交叉桁架體系交叉桁架體系四角錐體系四角錐體系正放四角錐體系正放四角錐體系正放抽空四角錐網(wǎng)架正放抽空四角錐網(wǎng)架斜放四角錐網(wǎng)架斜放四角錐網(wǎng)架設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu) (1)(1)交叉桁架體系交叉桁架體系 這類網(wǎng)架由若干相互交叉的豎向平面桁架所

26、組成。這類網(wǎng)架由若干相互交叉的豎向平面桁架所組成。豎向平面桁架的形式與一般平面桁架相似。桁架的節(jié)間豎向平面桁架的形式與一般平面桁架相似。桁架的節(jié)間長(zhǎng)度即為網(wǎng)格尺寸。這些平面桁架可沿兩個(gè)方向或三個(gè)長(zhǎng)度即為網(wǎng)格尺寸。這些平面桁架可沿兩個(gè)方向或三個(gè)方向布置，當(dāng)為兩向交叉時(shí)其交角可為方向布置，當(dāng)為兩向交叉時(shí)其交角可為90（正交（正交) )或或任意角度任意角度( (斜交斜交) )；當(dāng)為三向交叉時(shí)其交角為；當(dāng)為三向交叉時(shí)其交角為60。這些。這些相互交叉的豎向平面桁架當(dāng)與邊界方向平行相互交叉的豎向平面桁架當(dāng)與邊界方向平行( (或垂直或垂直) )時(shí)時(shí)稱為正放，與邊界方向斜交時(shí)稱為斜放。稱為正放，與邊界方向斜交

27、時(shí)稱為斜放。 桁架之間交角的變化和邊界相對(duì)位置的不同，使得桁架之間交角的變化和邊界相對(duì)位置的不同，使得有下面的網(wǎng)架形式。有下面的網(wǎng)架形式。設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)兩向正交正放網(wǎng)架兩向正交正放網(wǎng)架 兩向正交正放網(wǎng)架的構(gòu)成特點(diǎn)是：兩個(gè)方向的豎向兩向正交正放網(wǎng)架的構(gòu)成特點(diǎn)是：兩個(gè)方向的豎向平面桁架垂直交叉，且分別與邊界方向平行。平面桁架垂直交叉，且分別與邊界方向平行。圖圖8.2.6設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)兩向正交斜放網(wǎng)架兩向正交斜放網(wǎng)架 兩向正交斜放網(wǎng)架的構(gòu)成特點(diǎn)是：兩個(gè)方向的豎向兩向正交斜放網(wǎng)架的構(gòu)成特點(diǎn)是：兩個(gè)方向的豎向

28、平面桁架垂直交叉，是與邊界成平面桁架垂直交叉，是與邊界成45夾角。夾角。(a)(b)圖圖8.2.7設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)三向網(wǎng)架三向網(wǎng)架 三向網(wǎng)架的構(gòu)成特點(diǎn)是：三個(gè)方向的豎向平面桁架三向網(wǎng)架的構(gòu)成特點(diǎn)是：三個(gè)方向的豎向平面桁架互成互成60角斜向交叉。角斜向交叉。lh圖圖8.2.8設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)（2 2）四角錐體系網(wǎng)架）四角錐體系網(wǎng)架正放四角錐網(wǎng)架正放四角錐網(wǎng)架： 以倒四角錐體以倒四角錐體為組成單元，錐底為組成單元，錐底的四邊為網(wǎng)架的上的四邊為網(wǎng)架的上弦桿，錐棱為腹桿，弦桿，錐棱為腹桿，各錐頂相連即為下各錐頂

29、相連即為下弦桿，它的上、下弦桿，它的上、下弦桿均與相應(yīng)邊界弦桿均與相應(yīng)邊界平行。平行。圖圖8.2.9設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)正放抽空四角錐網(wǎng)架正放抽空四角錐網(wǎng)架： 在正放四角錐網(wǎng)架在正放四角錐網(wǎng)架的基礎(chǔ)上，除周邊網(wǎng)格的基礎(chǔ)上，除周邊網(wǎng)格不動(dòng)外，適當(dāng)抽掉一些不動(dòng)外，適當(dāng)抽掉一些四角錐單元中的腹桿和四角錐單元中的腹桿和下弦桿，使下弦網(wǎng)格尺下弦桿，使下弦網(wǎng)格尺寸比上弦網(wǎng)格尺寸大一寸比上弦網(wǎng)格尺寸大一倍。倍。圖圖8.2.10設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu) 斜放四角錐網(wǎng)架斜放四角錐網(wǎng)架： 以倒四角錐體為組成單以倒四角錐體為組成單元，由

30、錐底構(gòu)成的上弦桿與元，由錐底構(gòu)成的上弦桿與邊界成邊界成4545夾角，而連接各夾角，而連接各錐頂?shù)南孪覘U則與相應(yīng)邊界錐頂?shù)南孪覘U則與相應(yīng)邊界平行。因此，它的上弦網(wǎng)格平行。因此，它的上弦網(wǎng)格呈正交斜放，下弦網(wǎng)格呈正呈正交斜放，下弦網(wǎng)格呈正交正放。交正放。圖圖8.2.11設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu) （1 1）一般計(jì)算原則）一般計(jì)算原則 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算應(yīng)遵循現(xiàn)行有關(guān)國(guó)家或行業(yè)標(biāo)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算應(yīng)遵循現(xiàn)行有關(guān)國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。包括：準(zhǔn)的規(guī)定。包括： 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001GB50009-2001 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范建筑抗震設(shè)計(jì)

31、規(guī)范 GB50011-2001 GB50011-2001 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003GB50017-2003 冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范GB50018-2002GB50018-2002 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程JGJ7-91JGJ7-91 8.2.3 8.2.3 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)8.2.3.1 8.2.3.1 計(jì)算方法要點(diǎn)計(jì)算方法要點(diǎn)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu) （2 2）計(jì)算方法及其特點(diǎn)）計(jì)算方法及其特點(diǎn) 根據(jù)需要可采用精確法或近似。根據(jù)需要可采用精確法或近似。 空間桁架

32、位移法，又稱矩陣位移法。其計(jì)算過程空間桁架位移法，又稱矩陣位移法。其計(jì)算過程在結(jié)構(gòu)力學(xué)中有過介紹，即該法以桿件為基本單元，以在結(jié)構(gòu)力學(xué)中有過介紹，即該法以桿件為基本單元，以節(jié)點(diǎn)三個(gè)線位移為基本未知量。先進(jìn)行單元分析，得到節(jié)點(diǎn)三個(gè)線位移為基本未知量。先進(jìn)行單元分析，得到單元?jiǎng)偠染仃嚕筮M(jìn)行整體分析，得到結(jié)構(gòu)總剛度矩陣單元?jiǎng)偠染仃?，后進(jìn)行整體分析，得到結(jié)構(gòu)總剛度矩陣和結(jié)構(gòu)總剛度方程。再引進(jìn)邊界條件求得各桿件內(nèi)力和結(jié)構(gòu)總剛度方程。再引進(jìn)邊界條件求得各桿件內(nèi)力N。求得各桿件內(nèi)力求得各桿件內(nèi)力N后后, ,按照本書前述軸心受力構(gòu)件一章的按照本書前述軸心受力構(gòu)件一章的內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)算?？臻g桁架位移法計(jì)算較精

33、確，且適內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)算?？臻g桁架位移法計(jì)算較精確，且適用范圍廣泛。用范圍廣泛。設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu) 差分法與擬夾層板法。差分法與擬夾層板法。 差分法經(jīng)慣性矩折算，將網(wǎng)架簡(jiǎn)化為交叉梁系進(jìn)行差分法經(jīng)慣性矩折算，將網(wǎng)架簡(jiǎn)化為交叉梁系進(jìn)行差分計(jì)算差分計(jì)算, ,它適用于跨度它適用于跨度L40m由平面桁架系組成的網(wǎng)架、由平面桁架系組成的網(wǎng)架、正放四角錐網(wǎng)架。一般按圖表計(jì)算，誤差正放四角錐網(wǎng)架。一般按圖表計(jì)算，誤差20。 擬夾層板法將網(wǎng)架簡(jiǎn)化成正交異性或者各向同性的擬夾層板法將網(wǎng)架簡(jiǎn)化成正交異性或者各向同性的平板進(jìn)行計(jì)算，它適用于跨度平板進(jìn)行計(jì)算，它適用于跨度L4

34、0m 由平面桁架系或角由平面桁架系或角錐體組成的網(wǎng)架。一般按圖表計(jì)算，誤差錐體組成的網(wǎng)架。一般按圖表計(jì)算，誤差 10。設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)8.2.3.2 8.2.3.2 一般設(shè)計(jì)規(guī)定一般設(shè)計(jì)規(guī)定 （1 1）選型）選型 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)首先要選型，通常是根據(jù)工程的平面形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)首先要選型，通常是根據(jù)工程的平面形狀、跨度大小、支承情況、荷載大小、屋面構(gòu)造、建筑狀、跨度大小、支承情況、荷載大小、屋面構(gòu)造、建筑設(shè)計(jì)等諸因素，結(jié)合以往的工程經(jīng)驗(yàn)綜合確定。網(wǎng)架桿件設(shè)計(jì)等諸因素，結(jié)合以往的工程經(jīng)驗(yàn)綜合確定。網(wǎng)架桿件的布置必須保證不出現(xiàn)結(jié)構(gòu)幾何可變的情況。的布置必須保

35、證不出現(xiàn)結(jié)構(gòu)幾何可變的情況。 （2 2）網(wǎng)格尺寸和網(wǎng)架高度）網(wǎng)格尺寸和網(wǎng)架高度 標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格多采用正方形，但也采用長(zhǎng)方形，網(wǎng)格尺寸標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格多采用正方形，但也采用長(zhǎng)方形，網(wǎng)格尺寸可取可取(1/61/20)L2，網(wǎng)架高度，網(wǎng)架高度( (也稱為網(wǎng)架矢高也稱為網(wǎng)架矢高) )H可取可取(1/10一一1/20)L2，L2為網(wǎng)架的短向跨度。為網(wǎng)架的短向跨度。 具體尺寸和高度可根據(jù)網(wǎng)架形式、跨度大小、屋面材具體尺寸和高度可根據(jù)網(wǎng)架形式、跨度大小、屋面材料以及構(gòu)造要求和建筑功能等因素確定。料以及構(gòu)造要求和建筑功能等因素確定。設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu) （1/141/20）L2 （

36、1/121/20）L2 60m （1/21/16）L2 （1/101/16）L2 30m60m （1/101/14） L2 （1/61/12）L2 30m 網(wǎng)架高度網(wǎng)架高度H H 上弦網(wǎng)格尺寸上弦網(wǎng)格尺寸網(wǎng)架的短向跨度（網(wǎng)架的短向跨度（L L2 2）表表1 1 網(wǎng)格尺寸、網(wǎng)架高度建議值網(wǎng)格尺寸、網(wǎng)架高度建議值設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu) （3 3）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系的屋面）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系的屋面 目前，采用得較多的是有檁體系與輕質(zhì)屋面相結(jié)合目前，采用得較多的是有檁體系與輕質(zhì)屋面相結(jié)合的方案。各種混凝土屋面板、鋼絲網(wǎng)水泥板用于無檁體的方案。各種混凝土屋面板、鋼絲網(wǎng)水泥板用

37、于無檁體系中，采用已越來越少。系中，采用已越來越少。 （4 4）網(wǎng)架桿件）網(wǎng)架桿件 截面以圓鋼管性能最優(yōu)，使用最廣泛。截面以圓鋼管性能最優(yōu)，使用最廣泛。 材料通常選用材料通常選用Q235系列或者系列或者Q345系列鋼材。系列鋼材。 桿件的計(jì)算長(zhǎng)度桿件的計(jì)算長(zhǎng)度l0 ：對(duì)螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架對(duì)螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架( (因節(jié)點(diǎn)接因節(jié)點(diǎn)接近于鉸接近于鉸接) )，其桿件的計(jì)算長(zhǎng)度，其桿件的計(jì)算長(zhǎng)度l0取等于桿件的幾何長(zhǎng)度取等于桿件的幾何長(zhǎng)度l。對(duì)焊接球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架，其弦桿及支座腹桿取。對(duì)焊接球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架，其弦桿及支座腹桿取l00.9l, ,而而其余腹桿取其余腹桿取l00.8l。設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房

38、屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu) 桿件的長(zhǎng)細(xì)比限值桿件的長(zhǎng)細(xì)比限值 對(duì)受壓稈件，其長(zhǎng)細(xì)比限值對(duì)受壓稈件，其長(zhǎng)細(xì)比限值180；對(duì)受拉桿件支；對(duì)受拉桿件支座處及支座附近的桿件長(zhǎng)細(xì)比限值座處及支座附近的桿件長(zhǎng)細(xì)比限值300、一般桿件、一般桿件400，直接承受動(dòng)力荷載的桿件，直接承受動(dòng)力荷載的桿件250。 桿件最小截面規(guī)格桿件最小截面規(guī)格 為了保證網(wǎng)架桿件的承載力并使其具有必要的剛度，為了保證網(wǎng)架桿件的承載力并使其具有必要的剛度，限制桿件的截面規(guī)格不得小于鋼管限制桿件的截面規(guī)格不得小于鋼管482，角鋼，角鋼L503設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu) （5 5）網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與構(gòu)造要點(diǎn)）網(wǎng)

39、架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與構(gòu)造要點(diǎn) 網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)有：焊接鋼板節(jié)點(diǎn)、焊接空心球節(jié)點(diǎn)、螺網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)有：焊接鋼板節(jié)點(diǎn)、焊接空心球節(jié)點(diǎn)、螺栓球節(jié)點(diǎn)、焊接短鋼管節(jié)點(diǎn)等形式。栓球節(jié)點(diǎn)、焊接短鋼管節(jié)點(diǎn)等形式。 節(jié)點(diǎn)的重量一般為網(wǎng)架總重量的節(jié)點(diǎn)的重量一般為網(wǎng)架總重量的2025，所占所占比重較大，因節(jié)點(diǎn)破壞而造成工程事故的例子不少，所比重較大，因節(jié)點(diǎn)破壞而造成工程事故的例子不少，所以應(yīng)于充分重視。以應(yīng)于充分重視。設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)焊接空心球節(jié)點(diǎn)焊接空心球節(jié)點(diǎn) 空心球可分為不加肋和加肋兩種，如下圖所示。所用材空心球可分為不加肋和加肋兩種，如下圖所示。所用材料為料為Q235鋼或鋼或Q345鋼

40、。當(dāng)球直徑設(shè)計(jì)為鋼。當(dāng)球直徑設(shè)計(jì)為D時(shí)，用下料為時(shí)，用下料為1.414D直徑的圓板經(jīng)壓制成型做成半球，再由兩個(gè)半球?qū)钢睆降膱A板經(jīng)壓制成型做成半球，再由兩個(gè)半球?qū)付伞６伞?這種節(jié)點(diǎn)適用于連接鋼管桿件，被廣泛應(yīng)用。節(jié)點(diǎn)構(gòu)造這種節(jié)點(diǎn)適用于連接鋼管桿件，被廣泛應(yīng)用。節(jié)點(diǎn)構(gòu)造是將鋼管桿件直接焊接連接于空心球體上，具有自動(dòng)對(duì)中和是將鋼管桿件直接焊接連接于空心球體上，具有自動(dòng)對(duì)中和“萬向萬向”性質(zhì)，因而適應(yīng)性很強(qiáng)。性質(zhì)，因而適應(yīng)性很強(qiáng)。D(a)D/3D/2D(b)圖圖8.2.12設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu) 直徑直徑D為為120500mm的焊接空心球，其承載力設(shè)計(jì)的

41、焊接空心球，其承載力設(shè)計(jì)值值Nc( (受壓球受壓球) )和和Nt( (受拉球受拉球) )可分別按下式計(jì)算：可分別按下式計(jì)算：2240013.3cct dNtdD0.55ttNtdf D D空心球外徑空心球外徑(mm)； tt空心球壁厚空心球壁厚(mm)； dd鋼管外徑鋼管外徑(mm)； ff鋼管材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值鋼管材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(Nmm2)；c c受壓空心球加肋承強(qiáng)力提高系數(shù)，加肋受壓空心球加肋承強(qiáng)力提高系數(shù)，加肋c =1.4，不，不加肋加肋c =1.0； t t受拉空心球加肋承強(qiáng)力提高系數(shù)，加肋受拉空心球加肋承強(qiáng)力提高系數(shù)，加肋t=1.1, ,不加肋不加肋t=1.0。設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章

42、第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu) 空心球外徑空心球外徑D與壁厚與壁厚t的比值可按設(shè)計(jì)要求選用，一般取的比值可按設(shè)計(jì)要求選用，一般取D(2545)t；空心球壁厚；空心球壁厚t與鋼管最大壁厚的比值宜為與鋼管最大壁厚的比值宜為1.22.0。另外另外, ,空心球壁厚空心球壁厚t不宜小于不宜小于4mm。 在確定空心球外徑時(shí)，球面上網(wǎng)架相連接桿件與桿件之間在確定空心球外徑時(shí)，球面上網(wǎng)架相連接桿件與桿件之間的縫隙的縫隙a不宜小于不宜小于10mm。為了保證縫隙。為了保證縫隙a，空心球直徑也可初，空心球直徑也可初步按下式估算：步按下式估算： D(d1+d2+2a)/ 式中式中: :匯集于空心球節(jié)點(diǎn)任意兩鋼管

43、桿件間的夾角匯集于空心球節(jié)點(diǎn)任意兩鋼管桿件間的夾角(rad)； d1,d2組成組成角的鋼管外徑角的鋼管外徑(mm)； ad1與與d2兩鋼管間凈距離，一般兩鋼管間凈距離，一般a10mm. . 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu) 螺栓球節(jié)點(diǎn)螺栓球節(jié)點(diǎn) 螺栓球節(jié)點(diǎn)由螺栓、鋼球、銷子螺栓球節(jié)點(diǎn)由螺栓、鋼球、銷子( (或止緊螺釘或止緊螺釘) )、套、套筒和錐頭或封板組成，如下圖筒和錐頭或封板組成，如下圖, ,適用于連接鋼管桿件。適用于連接鋼管桿件。 鋼球鋼球螺栓螺栓套筒套筒帷頭帷頭銷子銷子封板封板a1 a a1l圖圖8.2.13設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)

44、大跨度房屋結(jié)構(gòu) 螺栓是節(jié)點(diǎn)中最關(guān)鍵的傳力部件，在同一網(wǎng)架中，連接螺栓是節(jié)點(diǎn)中最關(guān)鍵的傳力部件，在同一網(wǎng)架中，連接弦桿所采用的高強(qiáng)度螺栓可采用同一直徑，而連接腹桿的可弦桿所采用的高強(qiáng)度螺栓可采用同一直徑，而連接腹桿的可采用同一直徑。在小跨度的輕型網(wǎng)架中，連接球體的弦桿和采用同一直徑。在小跨度的輕型網(wǎng)架中，連接球體的弦桿和腹桿可以采用同一規(guī)格的直徑。螺栓直徑一般由網(wǎng)架中最大腹桿可以采用同一規(guī)格的直徑。螺栓直徑一般由網(wǎng)架中最大受拉桿件的內(nèi)力控制，一個(gè)螺栓受拉承載力設(shè)計(jì)值按下式計(jì)受拉桿件的內(nèi)力控制，一個(gè)螺栓受拉承載力設(shè)計(jì)值按下式計(jì)算：算：bbtetNA f 螺栓直徑對(duì)承載力影響系數(shù)；當(dāng)螺栓直徑螺栓直徑

45、對(duì)承載力影響系數(shù)；當(dāng)螺栓直徑30mm時(shí)時(shí), ,取為取為1.0；當(dāng)螺校直徑；當(dāng)螺校直徑30mm時(shí)時(shí), ,取為取為0.930.93；A Ae e高強(qiáng)度螺栓的有效截面面積高強(qiáng)度螺栓的有效截面面積(mm2)，即螺栓螺紋處的截，即螺栓螺紋處的截面積面積, ,當(dāng)螺栓上鉆有銷孔或鍵槽時(shí)。當(dāng)螺栓上鉆有銷孔或鍵槽時(shí)。 Ae 應(yīng)取螺紋處或銷孔應(yīng)取螺紋處或銷孔鍵槽處二者中的較小值；鍵槽處二者中的較小值；設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)第八章第八章 大跨度房屋結(jié)構(gòu)大跨度房屋結(jié)構(gòu)2222111222211cot2sincotsindDddddDddftb高強(qiáng)度螺栓經(jīng)熱處理后的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，高強(qiáng)度螺栓經(jīng)熱處理后的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，對(duì)對(duì)40B鋼、鋼、40Cr鋼與鋼與20MnTiB鋼，取為鋼，取為43