第二章網(wǎng)架-wjz-4

1、大跨空間結(jié)構(gòu)大跨空間結(jié)構(gòu)北京工業(yè)大學(xué)空間結(jié)構(gòu)研究中心北京工業(yè)大學(xué)空間結(jié)構(gòu)研究中心2010-2011 2010-2011 學(xué)期學(xué)期(16-(16-4 4) )第二章第二章 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)網(wǎng)架結(jié)構(gòu) A平面桁架系網(wǎng)架 （五種）2.2.1 2.2.1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的類型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的類型2.2 2.2 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的類型和選型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的類型和選型 B四角錐體系網(wǎng)架 （五種） C三角錐體系網(wǎng)架 （三種）2.1 2.1 引言引言2.2.2 2.2.2 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的支承網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的支承 2.2.3 2.2.3 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的選型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的選型 2.2.4 2.2.4 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的主要幾何尺寸網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的主要幾何尺寸 （1 1）節(jié)點(diǎn)為鉸接

2、，桿件只承受軸向力）節(jié)點(diǎn)為鉸接，桿件只承受軸向力 忽略節(jié)點(diǎn)剛度的影響，不計(jì)次應(yīng)力對桿件內(nèi)力所引起的忽略節(jié)點(diǎn)剛度的影響，不計(jì)次應(yīng)力對桿件內(nèi)力所引起的 變化，引起的誤差可忽略不計(jì)。荷載僅作用于節(jié)點(diǎn)上。變化，引起的誤差可忽略不計(jì)。荷載僅作用于節(jié)點(diǎn)上。 （2 2）按小變形理論計(jì)算）按小變形理論計(jì)算 撓度遠(yuǎn)小于網(wǎng)架的尺寸（高度），不考慮幾何非線性撓度遠(yuǎn)小于網(wǎng)架的尺寸（高度），不考慮幾何非線性 （3 3）按彈性方法分析）按彈性方法分析 不考慮材料的非線性不考慮材料的非線性 （當(dāng)研究網(wǎng)架的極限承載能力時要考慮彈塑性）（當(dāng)研究網(wǎng)架的極限承載能力時要考慮彈塑性）2.3 2.3 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的計(jì)算與分析網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的計(jì)算

3、與分析2.3.1 2.3.1 基本假定基本假定網(wǎng)架是一種空間桿系結(jié)構(gòu)，桿件之間通過節(jié)點(diǎn)連接。網(wǎng)架是一種空間桿系結(jié)構(gòu)，桿件之間通過節(jié)點(diǎn)連接。僅承受節(jié)點(diǎn)集中荷載。僅承受節(jié)點(diǎn)集中荷載。2.3 2.3 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的計(jì)算與分析網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的計(jì)算與分析2.3.2 2.3.2 計(jì)算模型與計(jì)算方法計(jì)算模型與計(jì)算方法機(jī)動分析包括檢查保證網(wǎng)架結(jié)構(gòu)幾何不變的必要條件及其充分機(jī)動分析包括檢查保證網(wǎng)架結(jié)構(gòu)幾何不變的必要條件及其充分條件。對于大多數(shù)的情況，幾何不變的必要條件易于滿足，但條件。對于大多數(shù)的情況，幾何不變的必要條件易于滿足，但充分條件卻往往被忽視而未能得到滿足，同時對后者的檢查也充分條件卻往往被忽視而未能得到滿足，

4、同時對后者的檢查也比較困難。比較困難。 結(jié)構(gòu)內(nèi)部靜定的結(jié)構(gòu)內(nèi)部靜定的必要條件必要條件是；是； V V3 3J Jm m66其中其中 m 網(wǎng)架的桿件總數(shù)；網(wǎng)架的桿件總數(shù)； J 網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)總數(shù)。網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)總數(shù)。 當(dāng)當(dāng)V 0，則結(jié)構(gòu)滿足靜定必要條件且無多余聯(lián)系；則結(jié)構(gòu)滿足靜定必要條件且無多余聯(lián)系； V 0，則結(jié)構(gòu)必定是幾何可變的；則結(jié)構(gòu)必定是幾何可變的； V 0，則結(jié)構(gòu)滿足靜定必要條件且有多余聯(lián)系。則結(jié)構(gòu)滿足靜定必要條件且有多余聯(lián)系。 1 1）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)機(jī)動分析網(wǎng)架結(jié)構(gòu)機(jī)動分析 一個剛體在空間有一個剛體在空間有6 6個自由度個自由度，6 6個約束是固定一個滿足結(jié)個約束是固定一個滿足結(jié)構(gòu)內(nèi)部靜定必要和充分條

5、件的網(wǎng)架并防止其發(fā)生剛體運(yùn)動構(gòu)內(nèi)部靜定必要和充分條件的網(wǎng)架并防止其發(fā)生剛體運(yùn)動的必要條件。的必要條件。而網(wǎng)架支承約束幾何不變的而網(wǎng)架支承約束幾何不變的充分條件充分條件是：是：1)1)6 6個支承約束且個支承約束且不交于同一直線；不交于同一直線；2)2)其中其中3 3個不在同一平面內(nèi)的支承交于一點(diǎn)或其中個不在同一平面內(nèi)的支承交于一點(diǎn)或其中3 3個在同個在同一平面內(nèi)而不交于一點(diǎn)。一平面內(nèi)而不交于一點(diǎn)。2.3 2.3 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的計(jì)算與分析網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的計(jì)算與分析2.3.2 2.3.2 計(jì)算模型與計(jì)算方法計(jì)算模型與計(jì)算方法1 1）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)機(jī)動分析）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)機(jī)動分析（1 1）平板計(jì)算模型：）平板計(jì)算模型：把

6、網(wǎng)架折算等代為平板，解算后再回代。把網(wǎng)架折算等代為平板，解算后再回代。平板有單層的普通板與夾層板之分，故平板計(jì)算模型也可分平板有單層的普通板與夾層板之分，故平板計(jì)算模型也可分為普通平板計(jì)算模型與夾層平板計(jì)算模型。為普通平板計(jì)算模型與夾層平板計(jì)算模型。（2 2）梁系計(jì)算模型：）梁系計(jì)算模型：通過折算的方法把網(wǎng)架等代為交叉梁系，通過折算的方法把網(wǎng)架等代為交叉梁系，然后以梁段作為計(jì)算分析的基本單元，計(jì)算分析后再回代。然后以梁段作為計(jì)算分析的基本單元，計(jì)算分析后再回代。梁系的計(jì)算模型不夠精確、直觀梁系的計(jì)算模型不夠精確、直觀。 （3 3）鉸接桿系計(jì)算模型：）鉸接桿系計(jì)算模型：桿件作為網(wǎng)架計(jì)算的基本單元

7、，把桿件作為網(wǎng)架計(jì)算的基本單元，把網(wǎng)架看成為鉸接桿件的集合。根據(jù)每根桿件的工作狀態(tài)，可網(wǎng)架看成為鉸接桿件的集合。根據(jù)每根桿件的工作狀態(tài)，可集合得出整個網(wǎng)架的工作狀態(tài)。集合得出整個網(wǎng)架的工作狀態(tài)。2.3 2.3 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的計(jì)算與分析網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的計(jì)算與分析2.3.2 2.3.2 計(jì)算模型與計(jì)算方法計(jì)算模型與計(jì)算方法2 2）網(wǎng)架計(jì)算模型網(wǎng)架計(jì)算模型計(jì)算模型計(jì)算模型具體計(jì)算方法具體計(jì)算方法分析原理分析原理適用范圍適用范圍誤差誤差 % %平平 板板擬板法擬板法微分方程近微分方程近似解法似解法各種類型網(wǎng)架各種類型網(wǎng)架10 2010 20擬夾層板法擬夾層板法5 105 10梁梁 系系假想彎矩法假想彎矩法差分法

8、差分法斜放四角錐斜放四角錐棋盤形四角錐網(wǎng)架棋盤形四角錐網(wǎng)架15 3015 30網(wǎng)板法網(wǎng)板法正放四角錐網(wǎng)架正放四角錐網(wǎng)架10 2010 20交叉梁系差分法交叉梁系差分法平面桁架系網(wǎng)架平面桁架系網(wǎng)架正放四角錐網(wǎng)架正放四角錐網(wǎng)架10 2010 20下弦內(nèi)力法下弦內(nèi)力法蜂窩型三角錐網(wǎng)架蜂窩型三角錐網(wǎng)架0 50 5交叉梁系力法交叉梁系力法力力 法法平面桁架系網(wǎng)架平面桁架系網(wǎng)架10 2010 20交叉梁系梁元法交叉梁系梁元法有限元法有限元法平面桁架系網(wǎng)架平面桁架系網(wǎng)架5 5鉸接桿系鉸接桿系空間桁架位移法空間桁架位移法各種類型網(wǎng)架各種類型網(wǎng)架各種支承及荷載條件各種支承及荷載條件0 0* 空間桁架位移法即空間

9、鉸接桿系有限元法，適用于分析不同類型、任意平面和空間形狀，具有不同邊界條件和支承方式、承受任意荷載的網(wǎng)架，可以考慮網(wǎng)架與下部支承結(jié)構(gòu)共同工作?？捎糜诰W(wǎng)架結(jié)構(gòu)的靜力分析，動力分析、穩(wěn)定分析、極限強(qiáng)度分析、溫度應(yīng)力和施工安裝階段的驗(yàn)算。3 3）網(wǎng)架計(jì)算方法網(wǎng)架計(jì)算方法桿件節(jié)點(diǎn)的線位移與節(jié)點(diǎn)力桿件節(jié)點(diǎn)的線位移與節(jié)點(diǎn)力1 1）單元剛度矩陣與基本方程）單元剛度矩陣與基本方程每個桿件為一維承受軸向力的每個桿件為一維承受軸向力的桿元桿元，每個桿元有，每個桿元有 2 2 個節(jié)點(diǎn)，個節(jié)點(diǎn)，每個節(jié)點(diǎn)有每個節(jié)點(diǎn)有 3 3 個自由度，即每個節(jié)點(diǎn)在空間有個自由度，即每個節(jié)點(diǎn)在空間有 3 3 個線位移，個線位移，與此相應(yīng)

10、每個節(jié)點(diǎn)在空間作用有三個節(jié)點(diǎn)力與此相應(yīng)每個節(jié)點(diǎn)在空間作用有三個節(jié)點(diǎn)力。 2.3.3 2.3.3 空間桁架位移法空間桁架位移法1 1）單元剛度矩陣與基本方程）單元剛度矩陣與基本方程2.3.3 2.3.3 空間桁架位移法空間桁架位移法)1(eeepuk局部坐標(biāo)中局部坐標(biāo)中單元剛度矩陣單元剛度矩陣)2(1111ijelEAk局部坐標(biāo)中局部坐標(biāo)中單元基本方程單元基本方程（靜力平衡原理或能量原理靜力平衡原理或能量原理）1 1）單元剛度矩陣與基本方程）單元剛度矩陣與基本方程2.3.3 2.3.3 空間桁架位移法空間桁架位移法整體坐標(biāo)中整體坐標(biāo)中單元基本方程單元基本方程)3(eeePUK1 1）單元剛度矩陣

11、與基本方程）單元剛度矩陣與基本方程2.3.3 2.3.3 空間桁架位移法空間桁架位移法)4(lnlnlnln222222222nmnnmnmlmmnmlmllmlnmnmlmllEAKije稱對整體坐標(biāo)中整體坐標(biāo)中單元剛度矩陣單元剛度矩陣K K網(wǎng)架結(jié)構(gòu)總體剛度矩陣；U U網(wǎng)架結(jié)點(diǎn)在整體坐標(biāo)系中位移列陣；P P在整體坐標(biāo)系中網(wǎng)架的外荷載列陣； )5(PKU 2 2）有限元集合體的基本方程）有限元集合體的基本方程2.3.3 2.3.3 空間桁架位移法空間桁架位移法* * 總剛度矩陣總剛度矩陣K是奇異的，尚需引入邊界條件以消除剛體位移。即根是奇異的，尚需引入邊界條件以消除剛體位移。即根據(jù)邊界條件來修

12、正總剛度矩陣以使總剛度矩陣成為正定陣。據(jù)邊界條件來修正總剛度矩陣以使總剛度矩陣成為正定陣。支座約束類型支座約束類型2.3.4 2.3.4 約束條件約束條件自自 由由彈性約束彈性約束固定約束固定約束強(qiáng)迫位移強(qiáng)迫位移有斜邊界約束條件的處理 ？法向桿件局部坐標(biāo)0303年年1111月長春龍家堡機(jī)場月長春龍家堡機(jī)場90m90m跨曲線桁架安裝，跨曲線桁架安裝，0404年年3 3月下部月下部27m27m高鋼高鋼筋混凝土柱內(nèi)側(cè)出現(xiàn)裂縫，下部最嚴(yán)重處裂縫貫通柱截面，柱頂最筋混凝土柱內(nèi)側(cè)出現(xiàn)裂縫，下部最嚴(yán)重處裂縫貫通柱截面，柱頂最大偏移大偏移 80 80 mmmm。推力推力邊界條件一定要與實(shí)際可能發(fā)生的情況相符邊

13、界條件一定要與實(shí)際可能發(fā)生的情況相符為什么？為什么？溫度應(yīng)力加大推力溫度應(yīng)力加大推力上下部結(jié)構(gòu)共同工作問題上下部結(jié)構(gòu)共同工作問題2.3.4 2.3.4 約束條件約束條件2.3.5 2.3.5 內(nèi)力計(jì)算及平衡校核內(nèi)力計(jì)算及平衡校核)5(PKU (6)eeRUu )7()()()(ijijijijijijwwnvvmuulLEANN Nijij 為桿件內(nèi)力，受拉為正、受壓為負(fù)為桿件內(nèi)力，受拉為正、受壓為負(fù)方向與局部坐標(biāo)系的方向與局部坐標(biāo)系的x x軸方向一致軸方向一致eUU 內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力計(jì)算2.3.5 2.3.5 內(nèi)力計(jì)算及平衡校核內(nèi)力計(jì)算及平衡校核平衡校核平衡校核若若j j為支座結(jié)點(diǎn)，則為支座結(jié)點(diǎn)

14、，則R Rj j為支座反力，否則為支座反力，否則R Rj j 應(yīng)為零（以此進(jìn)行校核）應(yīng)為零（以此進(jìn)行校核）計(jì)算了每個桿件內(nèi)力計(jì)算了每個桿件內(nèi)力N Nijij后后，可，可根據(jù)根據(jù)每個結(jié)點(diǎn)按靜力平衡條件每個結(jié)點(diǎn)按靜力平衡條件，求結(jié)點(diǎn)求結(jié)點(diǎn)不平衡力向量不平衡力向量RjRj。設(shè)共有設(shè)共有s s個桿件匯交于結(jié)點(diǎn)個桿件匯交于結(jié)點(diǎn)j j，其中有，其中有r r個桿件，其個桿件，其局部坐標(biāo)局部坐標(biāo)x x軸指向結(jié)點(diǎn)軸指向結(jié)點(diǎn)j j，而其余，而其余q q個桿件其局部坐標(biāo)個桿件其局部坐標(biāo)x x軸的正向背離結(jié)軸的正向背離結(jié)點(diǎn)點(diǎn)j j。于是結(jié)點(diǎn)。于是結(jié)點(diǎn)j j的不平衡力向量的不平衡力向量RjRj)8()cos()cos(

15、)cos()cos()cos()cos(PzjzxrqNjkzxNijPyjyxrqNjkyxNijPxjxxrqNjkxxNijRzjRyjRxjRj2.3.6 2.3.6 結(jié)構(gòu)重分析及收斂條件結(jié)構(gòu)重分析及收斂條件網(wǎng)架結(jié)構(gòu)為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)為高高次超靜定結(jié)構(gòu)，需假想結(jié)構(gòu)初始截面次超靜定結(jié)構(gòu)，需假想結(jié)構(gòu)初始截面無限制的重分析會導(dǎo)致一個從工程設(shè)計(jì)的角度來看不能接受的現(xiàn)無限制的重分析會導(dǎo)致一個從工程設(shè)計(jì)的角度來看不能接受的現(xiàn)象象剛度集中剛度集中。譬如，當(dāng)對一個矩形平面、周邊支承的網(wǎng)架進(jìn)行。譬如，當(dāng)對一個矩形平面、周邊支承的網(wǎng)架進(jìn)行多次重分析后，因?yàn)榫W(wǎng)架跨中的內(nèi)力較大，所以選用的截面也較多次重分析后，因?yàn)榫W(wǎng)

16、架跨中的內(nèi)力較大，所以選用的截面也較大。截面愈大、內(nèi)力也隨之增大，這樣多次疊代后跨中截面（剛大。截面愈大、內(nèi)力也隨之增大，這樣多次疊代后跨中截面（剛度）就過于集中。出于工程上的考慮，應(yīng)當(dāng)限制重分析的次數(shù)。度）就過于集中。出于工程上的考慮，應(yīng)當(dāng)限制重分析的次數(shù)。經(jīng)驗(yàn)表明，對于大多數(shù)情況下采用被修改的截面的桿件數(shù)不超過經(jīng)驗(yàn)表明，對于大多數(shù)情況下采用被修改的截面的桿件數(shù)不超過某一個小數(shù)，譬如某一個小數(shù)，譬如5%5%，則可得到滿意的結(jié)果。而這只需重分析，則可得到滿意的結(jié)果。而這只需重分析3 34 4次即可。次即可。實(shí)用實(shí)用滿應(yīng)力法，中小跨度的網(wǎng)架桿件截面種類滿應(yīng)力法，中小跨度的網(wǎng)架桿件截面種類5 57

17、 7A0 = K0 =U0 =N0 = A1A1 = K1 =U1 =N1 = A2 對稱面上桿件和節(jié)點(diǎn)的處理對稱面上桿件和節(jié)點(diǎn)的處理 桿件位于對稱面桿件位于對稱面上時，應(yīng)取原面積上時，應(yīng)取原面積的的1/21/2；同時位于兩；同時位于兩個對稱面上的桿件，個對稱面上的桿件，如如3333桿，其截面桿，其截面面積為原截面面積面積為原截面面積的的1/41/4。 位于對稱面上的位于對稱面上的節(jié)點(diǎn)荷載應(yīng)取原荷節(jié)點(diǎn)荷載應(yīng)取原荷載載1/21/2，同樣，位于，同樣，位于兩個對稱面上的節(jié)兩個對稱面上的節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)荷載為原點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)荷載為原節(jié)點(diǎn)荷載的節(jié)點(diǎn)荷載的1/41/4。 2.3.2.3.對稱性的利用對稱性的利用桿件

18、被對稱面切斷的處理?xiàng)U件被對稱面切斷的處理對稱面切斷桿件時，可將切斷點(diǎn)看作一個新的節(jié)點(diǎn)，為防止桿件對稱面切斷桿件時，可將切斷點(diǎn)看作一個新的節(jié)點(diǎn)，為防止桿件幾何可變，將該點(diǎn)在三個方向予以約束。幾何可變，將該點(diǎn)在三個方向予以約束。對于交叉腹桿的新節(jié)點(diǎn)在對于交叉腹桿的新節(jié)點(diǎn)在y y方向予以約束方向予以約束 2.3.2.3.對稱性的利用對稱性的利用正六角形網(wǎng)架的對稱面處理正六角形網(wǎng)架的對稱面處理對稱面與坐標(biāo)軸（對稱面與坐標(biāo)軸（x x軸或軸或y y軸）相交某一角度，如正六邊形網(wǎng)架，軸）相交某一角度，如正六邊形網(wǎng)架，可利用對稱性取可利用對稱性取1/61/6或或1/121/12作為計(jì)算單元，對稱面與整體坐標(biāo)呈

19、作為計(jì)算單元，對稱面與整體坐標(biāo)呈一夾角?？刹捎眯边吔缣幚矸椒?。一夾角?？刹捎眯边吔缣幚矸椒?。2.3.2.3.對稱性的利用對稱性的利用 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是高次超靜定高次超靜定桿系結(jié)構(gòu)，在因溫度變化而出現(xiàn)溫桿系結(jié)構(gòu)，在因溫度變化而出現(xiàn)溫差時，由于桿件不能自由變形，會產(chǎn)生溫度應(yīng)力。差時，由于桿件不能自由變形，會產(chǎn)生溫度應(yīng)力。 溫差溫差網(wǎng)架支座安裝完成時的溫度與當(dāng)?shù)啬曜罡呋蜃畹途W(wǎng)架支座安裝完成時的溫度與當(dāng)?shù)啬曜罡呋蜃畹蜌鉁夭?，或與工業(yè)廠房生產(chǎn)過程中的最高或最低溫度差。氣溫差，或與工業(yè)廠房生產(chǎn)過程中的最高或最低溫度差。 網(wǎng)架規(guī)程中規(guī)定，如符合下列條件之一，可不考慮由于溫網(wǎng)架規(guī)程中規(guī)定，如符合下列條件之

20、一，可不考慮由于溫度變化而引起的內(nèi)力：度變化而引起的內(nèi)力： (1)(1)支座節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造允許網(wǎng)架側(cè)移時，可側(cè)移值應(yīng)等于或支座節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造允許網(wǎng)架側(cè)移時，可側(cè)移值應(yīng)等于或大于計(jì)算值。大于計(jì)算值。 (2)(2)周邊支承的網(wǎng)架，當(dāng)網(wǎng)架驗(yàn)算方向跨度小于周邊支承的網(wǎng)架，當(dāng)網(wǎng)架驗(yàn)算方向跨度小于40 m40 m時，時，支承結(jié)構(gòu)應(yīng)為獨(dú)立柱或磚壁柱。支承結(jié)構(gòu)應(yīng)為獨(dú)立柱或磚壁柱。 (3)(3)在單位力作用下，柱頂位移等于或大于的計(jì)算值。在單位力作用下，柱頂位移等于或大于的計(jì)算值。 2.3.2.3.網(wǎng)架結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力1 1）用空間桁架位移法求解的基本原理：）用空間桁架位移法求解的基本原理：A A）首先將網(wǎng)

21、架各節(jié)點(diǎn)加以約束，求出因溫度變化而引起首先將網(wǎng)架各節(jié)點(diǎn)加以約束，求出因溫度變化而引起的桿件固端內(nèi)力和各節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)不平衡力的桿件固端內(nèi)力和各節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)不平衡力B B）而后取消約束，將節(jié)點(diǎn)不平衡力反向作用在節(jié)點(diǎn)上，而后取消約束，將節(jié)點(diǎn)不平衡力反向作用在節(jié)點(diǎn)上，用空間桁架位移法求由節(jié)點(diǎn)不平衡力引起的桿件內(nèi)力用空間桁架位移法求由節(jié)點(diǎn)不平衡力引起的桿件內(nèi)力C C）最后，將桿件固端內(nèi)力與由節(jié)點(diǎn)不平衡力引起的桿件最后，將桿件固端內(nèi)力與由節(jié)點(diǎn)不平衡力引起的桿件內(nèi)力疊加，即求得網(wǎng)架的桿件溫度應(yīng)力內(nèi)力疊加，即求得網(wǎng)架的桿件溫度應(yīng)力2.3.2.3.網(wǎng)架結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力)9(ijijttaAEpE、a分別

22、為鋼材的彈性模量和線膨脹系數(shù) Aij ij桿的截面面積 t 溫度差（C），以升溫為正2 2）因）因溫度變化而引起的桿件固端內(nèi)力溫度變化而引起的桿件固端內(nèi)力當(dāng)所有節(jié)點(diǎn)均被約束時，因當(dāng)所有節(jié)點(diǎn)均被約束時，因溫度變化而引起溫度變化而引起ijij桿的固端內(nèi)力為桿的固端內(nèi)力為2.3.2.3.網(wǎng)架結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力建立由節(jié)點(diǎn)不平衡力引起的有限元幾何體基本方程：建立由節(jié)點(diǎn)不平衡力引起的有限元幾何體基本方程：)10(tPKU3 3）節(jié)點(diǎn)不平衡力引起的桿件內(nèi)力）節(jié)點(diǎn)不平衡力引起的桿件內(nèi)力2.3.2.3.網(wǎng)架結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力求得位移后，可得求得位移后，可得 由由節(jié)點(diǎn)不平衡力引起桿件內(nèi)力為節(jié)點(diǎn)

23、不平衡力引起桿件內(nèi)力為)11()(cos()(cos()(cos(ijijijijijijtwwZxvvYxuuXxLEAN由桿件固端內(nèi)力與由節(jié)點(diǎn)不平衡力引起的桿件內(nèi)力疊加得：由桿件固端內(nèi)力與由節(jié)點(diǎn)不平衡力引起的桿件內(nèi)力疊加得：)12(ijtijtijPNN4 4）網(wǎng)架桿件的溫度應(yīng)力）網(wǎng)架桿件的溫度應(yīng)力2.3.2.3.網(wǎng)架結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力)13()(cos()(cos()(cos(aLwwZxvvYxuuXxEANtijijijijijij 網(wǎng)架桿件大多采用鋼材，它的自重可通過計(jì)算機(jī)自動形成，一般鋼材網(wǎng)架桿件大多采用鋼材，它的自重可通過計(jì)算機(jī)自動形成，一般鋼材容重取容重取r = =

24、 78.5kN/m78.5kN/m3 3。也可預(yù)先估算網(wǎng)架單位面積自重，雙層網(wǎng)架自重。也可預(yù)先估算網(wǎng)架單位面積自重，雙層網(wǎng)架自重可按下式估算：可按下式估算：200/2Lqgwok式中式中 gox 網(wǎng)架自重網(wǎng)架自重(kN/m(kN/m2 2) )； qw 除網(wǎng)架自重外的屋面荷載或樓面荷載的標(biāo)準(zhǔn)值除網(wǎng)架自重外的屋面荷載或樓面荷載的標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m(kN/m2 2) )； L2 網(wǎng)架的短向跨度網(wǎng)架的短向跨度(m)(m)； 系數(shù)，桿件采用鋼管時，取系數(shù)，桿件采用鋼管時，取1.01.0； 采用型鋼時，取采用型鋼時，取1.21.2。 網(wǎng)架的節(jié)點(diǎn)自重一般占網(wǎng)架桿件總重的網(wǎng)架的節(jié)點(diǎn)自重一般占網(wǎng)架桿件總重的15

25、152525。如果網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)的。如果網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)的連接形式已定，可根據(jù)具體的節(jié)點(diǎn)規(guī)格計(jì)算出其節(jié)點(diǎn)自重。連接形式已定，可根據(jù)具體的節(jié)點(diǎn)規(guī)格計(jì)算出其節(jié)點(diǎn)自重。 2.3.9 2.3.9 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)自重網(wǎng)架結(jié)構(gòu)自重1 1、鑄鋼球節(jié)點(diǎn)、鑄鋼球節(jié)點(diǎn) 廈門太古機(jī)庫四期采用巨大的鑄鋼球節(jié)點(diǎn)，廈門太古機(jī)庫四期采用巨大的鑄鋼球節(jié)點(diǎn)，超過超過20t20t。傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)改進(jìn)：如螺栓球節(jié)點(diǎn)傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)改進(jìn)：如螺栓球節(jié)點(diǎn)“假擰假擰” 焊接球節(jié)點(diǎn)超大等焊接球節(jié)點(diǎn)超大等2.4 2.4 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的研究及發(fā)展趨勢網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的研究及發(fā)展趨勢 0505年年7 7月月8 8日內(nèi)蒙新豐電廠兩臺日內(nèi)蒙新豐電廠兩臺3030萬千瓦機(jī)組正在施工的主廠房網(wǎng)架坍塌，

26、萬千瓦機(jī)組正在施工的主廠房網(wǎng)架坍塌，6 6死死8 8傷。傷。 無支撐懸挑安裝、管材、高強(qiáng)螺栓無支撐懸挑安裝、管材、高強(qiáng)螺栓v 施工全過程模擬分析施工全過程模擬分析v 施工過程監(jiān)測系統(tǒng)施工過程監(jiān)測系統(tǒng) 內(nèi)蒙新豐電廠網(wǎng)架坍塌2 2、施工過程設(shè)計(jì)問題、施工過程設(shè)計(jì)問題2.4 2.4 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的研究及發(fā)展趨勢網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的研究及發(fā)展趨勢3 3、超長、超大跨網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論研究、超長、超大跨網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論研究 目前目前100m100m以上跨度的建筑物越來越多了，南京奧體中心（十運(yùn)會）大以上跨度的建筑物越來越多了，南京奧體中心（十運(yùn)會）大拱的跨度最大，達(dá)到拱的跨度最大，達(dá)到372.4m372.4m。隨著跨度

27、越來越大許多在中小跨度空間結(jié)。隨著跨度越來越大許多在中小跨度空間結(jié)構(gòu)中可以忽略簡化的問題成為新的研究課題。構(gòu)中可以忽略簡化的問題成為新的研究課題。舉辦十運(yùn)會的開、閉幕式舉辦十運(yùn)會的開、閉幕式以及田徑、足球比賽，觀眾席位以及田徑、足球比賽，觀眾席位6000060000座，建筑面積座，建筑面積136340136340平方米，概平方米，概算投資算投資8.6988.698億元。億元。 奧體中心體育場：舉辦十運(yùn)會的開、閉幕式以及田徑、足球比賽，觀眾席位60000座，建筑面積136340平方米，概算投資8.698億元。奧體中心體育場：舉辦十運(yùn)會的開、閉幕式以及田徑、足球比賽，觀眾席位60000座，建筑面積136340平方米，概算投資8.698億元。 奧體中心體育場：舉辦十運(yùn)會的開、閉幕式以及田徑