網(wǎng)架設(shè)計（課堂PPT）

1、1唐山學(xué)院土木工程系唐山學(xué)院土木工程系 李素娟李素娟2 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)應(yīng)對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)應(yīng)對使用階段使用階段荷載作用下的荷載作用下的內(nèi)力內(nèi)力和位移和位移進行計算，并應(yīng)根據(jù)具體情況對進行計算，并應(yīng)根據(jù)具體情況對地震作地震作用、溫度變化、支座沉降用、溫度變化、支座沉降等間接作用及等間接作用及施工安施工安裝荷載裝荷載引起的引起的內(nèi)力內(nèi)力和和位移位移進行計算進行計算3.3 3.3 網(wǎng)架的計算要點網(wǎng)架的計算要點3.3.1直接作用（荷載）和間接作用直接作用（荷載）和間接作用3l直接作用直接作用永久荷載永久荷載 網(wǎng)架自重網(wǎng)架自重 屋面（樓面）材料重力屋面（樓面）材料重力 吊頂材料的重力吊頂材料的重力 設(shè)備管道的重力設(shè)備

2、管道的重力 永久荷載永久荷載 可變荷載可變荷載 屋面屋面 ( (或樓面或樓面) )活荷載活荷載 雪荷載雪荷載 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 積灰荷載積灰荷載 吊車荷載吊車荷載 可變荷載可變荷載4l地震作用（豎向）地震作用（豎向） 在抗震設(shè)防烈度為在抗震設(shè)防烈度為6度或度或7度的地區(qū)，網(wǎng)架屋蓋結(jié)度的地區(qū)，網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)構(gòu)可不進行可不進行豎向抗震驗算；豎向抗震驗算；在抗震設(shè)防烈度為在抗震設(shè)防烈度為8度或度或9度的地區(qū)，網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)度的地區(qū)，網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)應(yīng)進行應(yīng)進行豎向抗震豎向抗震驗算。驗算。 一般結(jié)構(gòu)參照一般結(jié)構(gòu)參照建筑抗震設(shè)計規(guī)范建筑抗震設(shè)計規(guī)范計算原則計算原則計算方法計算方法5（1）周邊支撐、多點支撐和周邊支撐

3、相結(jié)合）周邊支撐、多點支撐和周邊支撐相結(jié)合的網(wǎng)的網(wǎng)架屋蓋架屋蓋節(jié)點豎向地震作用標(biāo)準值節(jié)點豎向地震作用標(biāo)準值ivEvkiGFv豎向地震作用系數(shù)豎向地震作用系數(shù)（P112表表3-2）（2）長懸臂結(jié)構(gòu)）長懸臂結(jié)構(gòu)8、9度時取重力荷載代表值的度時取重力荷載代表值的10%、20%、15%作作為結(jié)構(gòu)豎向地震作用標(biāo)準值。為結(jié)構(gòu)豎向地震作用標(biāo)準值。6l地震作用（水平）地震作用（水平） 在抗震設(shè)防烈度為在抗震設(shè)防烈度為7 7度度的地區(qū)，的地區(qū)，可不進行可不進行網(wǎng)架結(jié)構(gòu)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)水平水平抗震驗算；抗震驗算； 在抗震設(shè)防烈度為在抗震設(shè)防烈度為8 8度度的地區(qū)，對于的地區(qū)，對于周邊支承的中小跨周邊支承的中小跨度度網(wǎng)架網(wǎng)

4、架可不進行可不進行水平抗震驗算；水平抗震驗算； 在抗震設(shè)防烈度為在抗震設(shè)防烈度為9 9度的地區(qū)，對各種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)均應(yīng)進度的地區(qū)，對各種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)均應(yīng)進行水平抗震驗算。行水平抗震驗算。水平地震作用水平地震作用下網(wǎng)架的內(nèi)力、位移可采用下網(wǎng)架的內(nèi)力、位移可采用空間空間桁架位移法桁架位移法計算。計算。7l溫度作用溫度作用可不考慮由于溫度作用產(chǎn)生內(nèi)力的情況可不考慮由于溫度作用產(chǎn)生內(nèi)力的情況支座節(jié)點支座節(jié)點的構(gòu)造允許網(wǎng)架側(cè)移，且側(cè)移值不小于下的構(gòu)造允許網(wǎng)架側(cè)移，且側(cè)移值不小于下式的計算值：式的計算值：3.在在單位力單位力作用下，作用下，柱頂位移柱頂位移大于或等于上式的計算值大于或等于上式的計算值2.周邊支承的

5、網(wǎng)架，當(dāng)網(wǎng)架周邊支承的網(wǎng)架，當(dāng)網(wǎng)架驗算方向驗算方向跨度小于跨度小于40m，且支承結(jié)構(gòu)為且支承結(jié)構(gòu)為獨立柱獨立柱或磚壁柱；或磚壁柱；1038. 02ftEEALum8 對非抗震設(shè)計的網(wǎng)架，荷載及對非抗震設(shè)計的網(wǎng)架，荷載及荷載效應(yīng)組合荷載效應(yīng)組合應(yīng)按國應(yīng)按國家標(biāo)準家標(biāo)準建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB 50009-2001的規(guī)的規(guī)定進行計算。定進行計算。 抗震設(shè)計的網(wǎng)架，荷載及荷載效應(yīng)組合尚應(yīng)符合國抗震設(shè)計的網(wǎng)架，荷載及荷載效應(yīng)組合尚應(yīng)符合國家標(biāo)準家標(biāo)準建筑抗震設(shè)計規(guī)范建筑抗震設(shè)計規(guī)范 GB 50011-2001的規(guī)定。的規(guī)定。 考慮溫度內(nèi)力計算方法考慮溫度內(nèi)力計算方法可采用可采用空間桁架位移

6、法空間桁架位移法，或近似計算方法。，或近似計算方法。93.3.2網(wǎng)架內(nèi)力分析方法網(wǎng)架內(nèi)力分析方法 計算原則計算原則假定節(jié)點為假定節(jié)點為鉸節(jié)點鉸節(jié)點，桿件只受軸向力，按彈性方法計算，桿件只受軸向力，按彈性方法計算計算方法計算方法空間桁架位移法又稱矩陣位移法?？臻g桁架位移法又稱矩陣位移法。10 它取網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的各它取網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的各桿件桿件作為作為基本單元基本單元，以，以節(jié)點三個線位節(jié)點三個線位移移作為基本未知量，先對桿件作為基本未知量，先對桿件單元進行分析單元進行分析，根據(jù)虎克定律，根據(jù)虎克定律建立單元桿件內(nèi)力與位移之間的關(guān)系，形成建立單元桿件內(nèi)力與位移之間的關(guān)系，形成單元剛度矩陣單元剛度矩陣；然后進

7、行結(jié)構(gòu)然后進行結(jié)構(gòu)整體分析整體分析，根據(jù)各，根據(jù)各節(jié)點的變形協(xié)調(diào)條件節(jié)點的變形協(xié)調(diào)條件和和靜力靜力平衡條件平衡條件建立結(jié)構(gòu)上建立結(jié)構(gòu)上節(jié)點荷載節(jié)點荷載與與節(jié)點位移節(jié)點位移之間的關(guān)系，形成之間的關(guān)系，形成結(jié)構(gòu)總剛度矩陣結(jié)構(gòu)總剛度矩陣和和結(jié)構(gòu)總剛度方程結(jié)構(gòu)總剛度方程。這樣的結(jié)構(gòu)總剛度方程。這樣的結(jié)構(gòu)總剛度方程是一組以是一組以節(jié)點位移節(jié)點位移為未知量的線性代數(shù)為未知量的線性代數(shù)方程組。引進給定的方程組。引進給定的邊界條件邊界條件，利用計算機求得各節(jié)點的位移值，進而可由單元，利用計算機求得各節(jié)點的位移值，進而可由單元桿件的內(nèi)力與位移關(guān)系求得各桿件內(nèi)力桿件的內(nèi)力與位移關(guān)系求得各桿件內(nèi)力基本原理基本原理3

8、.43.4空間桿系有限元法空間桿系有限元法11 網(wǎng)架桿件網(wǎng)架桿件節(jié)點位移節(jié)點位移單元剛度矩陣單元剛度矩陣總剛度矩陣總剛度矩陣總剛度方程總剛度方程節(jié)點位移值節(jié)點位移值桿件內(nèi)力桿件內(nèi)力單元內(nèi)力與節(jié)點位移間關(guān)系單元內(nèi)力與節(jié)點位移間關(guān)系引入邊界條件引入邊界條件節(jié)點平衡及變形協(xié)調(diào)條件節(jié)點平衡及變形協(xié)調(diào)條件基本單元基本單元基本未知量基本未知量123.5 3.5 網(wǎng)架桿件設(shè)計網(wǎng)架桿件設(shè)計1.桿件截面形式桿件截面形式鋼管鋼管、熱軋型鋼、冷彎薄壁型鋼、熱軋型鋼、冷彎薄壁型鋼2.桿件的長細比桿件的長細比 （1）一般桿件）一般桿件400 （2）支座附近處桿件）支座附近處桿件300 （3）直接承受動力荷載的桿件）直接

9、承受動力荷載的桿件250受壓桿件：受壓桿件：180受拉桿件：受拉桿件：3.桿件截面設(shè)計桿件截面設(shè)計13（1）受力合理，傳力明確；）受力合理，傳力明確；（2）保證桿件匯交于一點，不產(chǎn)生附加彎矩；）保證桿件匯交于一點，不產(chǎn)生附加彎矩；（3）構(gòu)造簡單，制作安裝方便，耗鋼量?。唬?gòu)造簡單，制作安裝方便，耗鋼量??；（4）避免難于檢查、清刷、涂漆和容易積留濕氣）避免難于檢查、清刷、涂漆和容易積留濕氣或灰塵的死角或凹槽。或灰塵的死角或凹槽。3.6 3.6 節(jié)點設(shè)計節(jié)點設(shè)計 網(wǎng)架的節(jié)點構(gòu)造要求網(wǎng)架的節(jié)點構(gòu)造要求143.6.1焊接空心球節(jié)點焊接空心球節(jié)點 焊接空心球節(jié)點焊接空心球節(jié)點15焊接空心球節(jié)點焊接空心球

10、節(jié)點a 無肋無肋b 有肋有肋 a 球面上連接桿件之間的縫隙不宜小于球面上連接桿件之間的縫隙不宜小于10匯交于球節(jié)點任意兩鋼管桿件間的夾角匯交于球節(jié)點任意兩鋼管桿件間的夾角d 1，d 2 組成組成角的鋼管外徑角的鋼管外徑空心球節(jié)點桿件間隙空心球節(jié)點桿件間隙 1.空心球外徑空心球外徑D212dadD172. D300，且桿件內(nèi)力較大，球內(nèi)可加，且桿件內(nèi)力較大，球內(nèi)可加環(huán)肋環(huán)肋3. 120D500時，受壓、受拉承載力設(shè)計值時，受壓、受拉承載力設(shè)計值受壓受壓DdttdNcc223 .13400受拉受拉fdtNtt55. 0加襯管連接加襯管連接4. 空心球壁厚空心球壁厚4524tD由球承載力計算公式確定

11、，且由球承載力計算公式確定，且D 4mm5. 鋼管桿件與空心球連接鋼管桿件與空心球連接等強連接等強連接wwtdffANc或19不加襯管連接不加襯管連接斜角角焊縫計算斜角角焊縫計算wffefdhN3.6.2螺栓球結(jié)點螺栓球結(jié)點螺栓球連接節(jié)點示意圖螺栓球連接節(jié)點示意圖1. 結(jié)點構(gòu)造結(jié)點構(gòu)造21馬馬 道道螺栓球節(jié)點螺栓球節(jié)點2.鋼球尺寸鋼球尺寸23 球體內(nèi)螺栓不相碰的最小鋼球直徑球體內(nèi)螺栓不相碰的最小鋼球直徑D為為 滿足套筒接觸面要求的鋼球直徑滿足套筒接觸面要求的鋼球直徑D為為21221122cotsinddddD212212cotsindddD帶封板管件的幾何關(guān)系帶封板管件的幾何關(guān)系相鄰兩桿夾角相

12、鄰兩桿夾角30211221212)(4cotsindDSDDDD253.螺栓計算螺栓計算btebtfAN單個高強螺栓受拉承載力單個高強螺栓受拉承載力螺栓桿長度螺栓桿長度Sdlb4.套筒承壓驗算套筒承壓驗算fANncc265.錐頭和封板錐頭和封板錐頭與鋼管等強錐頭與鋼管等強（1）錐頭）錐頭（2）封板）封板錐頭錐頭封板封板由封板強度條件，得封板厚度由封板強度條件，得封板厚度RfSRN)(2273.6.3 焊接鋼板節(jié)點焊接鋼板節(jié)點2829303.6.4 支座節(jié)點支座節(jié)點平板支座平板支座a a 角鋼桿件角鋼桿件b b 鋼管桿件鋼管桿件31單面弧形壓力支座單面弧形壓力支座a a 兩個螺栓連接兩個螺栓連接b b 四個螺栓連接四個螺栓連接32單面弧形拉力支座單面弧形拉力支座33雙面弧形壓力支座雙面弧形壓力支座34球鉸壓力支座球鉸壓力支座35板式橡膠支座板式橡膠支座361.平板支座節(jié)點設(shè)計平板支座節(jié)點設(shè)計（1）支座板的平面尺寸、厚度，肋板的尺寸和焊縫）支座板的平面尺寸、厚度，肋板的尺寸和焊縫（2）拉力支座的錨栓）拉力支座的錨栓有效截面面積有效截面面積attenfRA25. 137 R-支座反力支座反力 f- -鋼材（或鑄鋼）抗壓強度設(shè)計值鋼材（或鑄鋼）抗壓強度設(shè)計值a1，b1-弧形支座寬度、長度弧形支座寬度、長度弧形支座尺寸弧形支座尺寸2.單面弧形支座設(shè)計單面弧形支座設(shè)計（1）平面尺寸