網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（ppt146頁）

1、2 網(wǎng) 架 結(jié) 構(gòu) 主要內(nèi)容網(wǎng)架結(jié)構(gòu)概述網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的荷載、作用與一般設(shè)計(jì)原則網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的基本理論和分折方法網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的有限元法空間桁架位移法網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的擬夾層板分析法網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的抗震分析網(wǎng)架結(jié)構(gòu)桿件設(shè)計(jì)與節(jié)點(diǎn)構(gòu)造 2.1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)概述2.1.1網(wǎng)格結(jié)構(gòu)與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)定義 空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)是由多根桿件按照某種有規(guī)律的幾何圖形通過節(jié)點(diǎn)連接起來的空間結(jié)構(gòu)。 空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)通常可分為雙層(多層)平板網(wǎng)格結(jié)構(gòu)(網(wǎng)架結(jié)構(gòu)或網(wǎng)架)，單層和雙層的曲面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)(網(wǎng)殼)，網(wǎng)格結(jié)構(gòu)是網(wǎng)架與網(wǎng)殼的總稱。 2.1.2 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性1.空間工作，傳力途徑簡捷，是一種較好的大跨度、大柱網(wǎng)屋蓋結(jié)構(gòu)。 2.重量輕，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好 。3.剛度大，抗

2、震性能好。 4.施工安裝簡便。 5.桿件和節(jié)點(diǎn)便于定型化、商品化，可在工廠中成批生產(chǎn)，有利于提高生產(chǎn)效率。 6.網(wǎng)架的平面布置靈活，屋蓋平整，有利于吊頂、安裝管道和設(shè)備。 2.1.3 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的形式與分類 主要有15種網(wǎng)架，根據(jù)其組成可劃分為四大類。1、由平面桁架系組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，它是由平面桁架發(fā)展和演變過來的。由于平面桁架系的數(shù)量和設(shè)置方位不同。這類網(wǎng)架又可分成四種： (1)兩向正交正放網(wǎng)架；(2)兩向正交斜放網(wǎng)架；(3)兩向斜交斜放網(wǎng)架；(4)三向網(wǎng)架。2、由四角錐體組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，它的基本單元是由4根弦桿、4根斜桿構(gòu)成的正四角錐體。由這些四角錐體排列組成網(wǎng)架時(shí)，還要用上弦桿或下弦桿把相鄰

3、的錐頂連接起來。根據(jù)錐體的組合方式和連接錐頂弦桿的方向不同，這類四角錐體組成的網(wǎng)架又可分為六種：（1）正放四角錐網(wǎng)架；（2）正放抽空四角錐網(wǎng)架；（3）斜放四角錐網(wǎng)架；（4）棋盤形四角錐網(wǎng)架； （5）星形四角錐網(wǎng)架；（6）單向折線形網(wǎng)架，又稱折板型網(wǎng)架。3、由三角錐體組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，它的基本單元是由3根弦桿、3根斜桿所構(gòu)成的正三角錐體，即四面體。三角錐體可以順置，也可以倒置。根據(jù)三角錐體的組合方式和連接錐頂弦桿的方法不同，這類三角錐體組成的網(wǎng)架又可分為四種：（1） 三角錐網(wǎng)架：由順置的錯(cuò)格排列的三角錐體與三向互成60的上弦桿系連接而成。（2）抽空三角錐網(wǎng)架I型：它可由三角錐網(wǎng)架跳格式地抽去錐體的

4、3根斜桿和相應(yīng)的6根下弦桿而成。 （3）抽空三角錐網(wǎng)架型：它可由三角錐網(wǎng)架采用另一種跳格方式，抽去錐體的3根斜桿和相應(yīng)的6根下弦桿而成。（4）蜂窩形三角錐網(wǎng)架：這是由倒置的三角錐體兩兩相連而成 。4.由六角錐體組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，它的基本單元體是由6根弦桿、6根斜桿構(gòu)成的正六角錐體，即七面體。 2.1.5 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的選型 影響網(wǎng)架選型的因素是多方面的，如網(wǎng)架制作、安裝方法、用鋼指標(biāo)、跨度大小、剛度要求、平面形狀、支承條件等都在一定程度上影響著確定采用哪一種網(wǎng)架形式。 1如節(jié)點(diǎn)采用焊接，由平面桁架系組成的網(wǎng)架，其制作比由四角錐體組成的網(wǎng)架較為方便；兩向正交網(wǎng)架又比兩向斜交網(wǎng)架及三向網(wǎng)架方便；四角錐網(wǎng)

5、架比三角錐網(wǎng)架方便。 2安裝方法不采用整體提升或吊裝，采用分條或分塊安裝，或采用高空滑移法時(shí)，選用兩向正交正放網(wǎng)架、正放四角錐網(wǎng)架、正放抽空四角錐網(wǎng)架等三種正交正放類網(wǎng)架比選用斜放類網(wǎng)架有利。3用鋼指標(biāo)是衡量網(wǎng)架選型的一項(xiàng)重要標(biāo)志。4計(jì)算表明，跨度大小對網(wǎng)架選型的影響不大。但大跨度網(wǎng)架一般都是重要的建筑，目前在我國用得較多的是兩向正交正放網(wǎng)架、兩向正交斜放網(wǎng)架和三向網(wǎng)架等一類平面格架系組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。因?yàn)檫@幾種大跨度網(wǎng)架的設(shè)計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn)比較豐富，技術(shù)比較熟練。三向網(wǎng)架、三角錐網(wǎng)架、六角錐網(wǎng)架、一般構(gòu)造較為復(fù)雜，用鋼量大，故在中小跨度中宜少采用。 5.網(wǎng)架的剛度比平面屋架好得多，但各種網(wǎng)架之間，

6、不論是水平剛度還是垂直剛度，其差別是不小的。如斜放四角錐網(wǎng)架，它本身是幾何可變的，在增設(shè)邊緣構(gòu)件或有強(qiáng)大的圈梁時(shí)才能保證其幾何不變性。一般地說，節(jié)點(diǎn)數(shù)和桿件數(shù)較多的網(wǎng)架，如三角錐網(wǎng)架、六角錐網(wǎng)架、三向網(wǎng)架、正放四角錐網(wǎng)架，其剛度較大；反之，如斜放四角錐網(wǎng)架、棋盤形四角錐網(wǎng)架、抽空三角錐網(wǎng)架I、II型、蜂窩形三角錐網(wǎng)架，其節(jié)點(diǎn)數(shù)和桿件致較少，則剛度也較小。6平面形狀為圓形、正六邊形和接近圓形的多邊形網(wǎng)架，從平面布置及建筑造型看，比較適宜采用三向網(wǎng)架、六角錐網(wǎng)架、三角錐網(wǎng)架、抽空三角維網(wǎng)架 I、II型和蜂窩形三角錐網(wǎng)架。特別是當(dāng)平面形狀為正六邊形時(shí)，這幾種網(wǎng)架的網(wǎng)格規(guī)整，桿件類型少，施工方便；如采

7、用其他類型網(wǎng)架，則邊界附近網(wǎng)格不規(guī)整，比較零亂，桿件類型增多，施工制作不便。 7多點(diǎn)支承的網(wǎng)架，選用正交正放類網(wǎng)架較為合適。多點(diǎn)支承時(shí)這種正交正放類網(wǎng)架的受力性能比斜放類網(wǎng)架合理，撓度也小。經(jīng)過四點(diǎn)支承網(wǎng)架計(jì)算表明，在條件相同的情況下，兩向正交正放網(wǎng)架與兩向正交斜放網(wǎng)架的最大內(nèi)力比約為5/7，撓度比約為6/7，而且斜放類網(wǎng)架在自由邊界還要增設(shè)封邊的邊緣桿件，增加了桿件數(shù)量和材料用量。三邊支承一邊開口的網(wǎng)架，也宜選用正交正放類網(wǎng)架。周邊支承和多點(diǎn)支承相結(jié)合的網(wǎng)架，則可采用正交正放類網(wǎng)架，也可選用斜放類網(wǎng)架，但一般不宜采用三向網(wǎng)架和三角錐體、六角錐體組成的網(wǎng)架。 8對跨度不大于40m多層建筑的樓層

8、及跨度不大于60m的屋蓋，可以采用以鋼筋泥凝土板代替鋼上弦的組合網(wǎng)架；組合網(wǎng)架宜選用正放四角錐組合網(wǎng)架、正放抽空四角錐組合網(wǎng)架、兩向正交正放組合網(wǎng)架、斜放四角錐組合網(wǎng)架及蜂窩形三角錐組合網(wǎng)架。 網(wǎng)架選型是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，必須根據(jù)實(shí)用與經(jīng)濟(jì)的原則，進(jìn)行多方案綜合分析比較確定。最主要的影響因素是施工制作和用鋼指標(biāo)這兩個(gè)因素。2.2網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的荷載、作用與一般設(shè)計(jì)原則2.2.1 荷載類型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的荷載主要是永久荷載、可變荷載、偶然荷載。對永久荷載應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)值作為代表值。對可變荷載應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用標(biāo)準(zhǔn)值、組合值、頻遇值或準(zhǔn)永久值作為代表值。對偶然荷載應(yīng)按建筑結(jié)構(gòu)使用的特點(diǎn)確定其代表值。1.永久荷載

9、作用在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)上的永久荷載：(1) 網(wǎng)架自重：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(dòng)形成。也可預(yù)先估算網(wǎng)架單位面積自重節(jié)點(diǎn)自重一般占網(wǎng)架桿件總重的15一25。如果網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)的連接形式己定，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) 樓面或屋面覆蓋材料自重：根據(jù)實(shí)際使用材料查建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB 50009取用。如采用鋼筋混凝土屋面板，其自重取1.01.5kN/m2；采用輕質(zhì)板，其自重取0.30.7kN/m2。(3) 吊頂材料自重。 設(shè)備管道自重。 上述荷載中，（1）、（2）兩項(xiàng)必須考慮，（3）、（4）兩項(xiàng)根據(jù)實(shí)際工程情況而定。 2 .可變荷載作用在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)上的可變荷載：(1)屋面或樓

10、面活荷載：網(wǎng)架的屋面，一般不上人，屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.5kNm2。樓面活荷載根據(jù)工程性質(zhì)查荷載規(guī)范取用。(2)雪荷載：雪荷載與屋面活荷載不必同時(shí)考慮，取兩者的大值。對雪荷載敏感的結(jié)構(gòu)，基本雪壓應(yīng)適當(dāng)提高，并應(yīng)由有關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范具體規(guī)定。雪荷載的組合值系數(shù)可取0.7；頻遇值系數(shù)可取0.6；準(zhǔn)永久值系數(shù)應(yīng)按雪荷載分區(qū)I、II和III的不同，分別取0.5、0.2和0。 (3)風(fēng)荷載：對于周邊支承且支座節(jié)點(diǎn)在上弦的網(wǎng)架，風(fēng)載由四周墻面承受，計(jì)算時(shí)可不考慮風(fēng)荷載。其他支承情況，應(yīng)根據(jù)實(shí)際工程情況考慮水平風(fēng)荷載作用。 (4)積灰荷載：工業(yè)廠房中采用網(wǎng)架時(shí)，應(yīng)根據(jù)廠房性質(zhì)考慮積灰荷載。(5)吊車荷載：懸

11、掛吊車直接掛在網(wǎng)架下弦節(jié)點(diǎn)上，對網(wǎng)架產(chǎn)生吊車豎向荷載。橋式吊車在吊車梁上行走，通過柱子對網(wǎng)架產(chǎn)生吊車水平荷載。2.2.2 溫度作用溫度作用是指由于溫度變化，使網(wǎng)架桿件產(chǎn)生附加溫度應(yīng)力，必須在計(jì)算和構(gòu)造措施中加以考慮。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是超靜定結(jié)構(gòu)，在均勻溫度場變化下，由于桿件不能自由熱脹冷縮，桿件會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，這種應(yīng)力成為網(wǎng)架的溫度應(yīng)力。溫度場變化范圍是指施工安裝完畢(網(wǎng)架支座與下部結(jié)構(gòu)連接固定牢固)時(shí)的氣溫與當(dāng)?shù)爻Ｄ曜罡呋蜃畹蜌鉁刂睢Ａ硗夤S車間生產(chǎn)過程中引起溫度場變化，這可由工藝提出。 目前溫度應(yīng)力的計(jì)算方法有：采用空間桿系有限元法的精確計(jì)算方法和把網(wǎng)架簡化為平板或夾層板構(gòu)造的近似分析法。 符合下列

12、條件之一者，可不考慮由于溫度變化而引起的內(nèi)力：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)等于或大于下式的計(jì)算值：當(dāng)周邊支承的網(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； 在單位力作用下，柱頂位移大于或等于上式的計(jì)算值。當(dāng)網(wǎng)架支座節(jié)點(diǎn)構(gòu)造沿邊界法向不能相對位移時(shí)，由溫度變化而引起的柱頂水平力可按下式計(jì)算：2.2.3 地震作用網(wǎng)架由地震引起的振動(dòng)稱為網(wǎng)架的地震反應(yīng)，它包括內(nèi)力、變形和位移。網(wǎng)架的地震反應(yīng)大小不僅與外來干擾作用(地震波)的大小及其隨時(shí)間的變化規(guī)律有關(guān)，還取決于網(wǎng)架本身的動(dòng)力特性，即網(wǎng)架的自振周期和阻尼。由于地震的地面運(yùn)動(dòng)為一種隨機(jī)過程，運(yùn)動(dòng)極不規(guī)則，網(wǎng)架又是空間結(jié)構(gòu)

13、，動(dòng)力特性十分復(fù)雜，要正確分析網(wǎng)架的動(dòng)力反應(yīng)比較困難，常作以下簡化假定：(1)結(jié)構(gòu)可離散為多個(gè)集中質(zhì)量的彈性體系；(2) 結(jié)構(gòu)振動(dòng)屬于微幅振動(dòng)，即結(jié)構(gòu)的振動(dòng)變形很小，仍屬于小變形范疇。線性疊加原理可以適用；(3) 振動(dòng)時(shí)結(jié)構(gòu)的地基各部分作同一運(yùn)動(dòng)，即不考慮地面運(yùn)動(dòng) 的相位差的影響；(4) 結(jié)構(gòu)的阻尼很小，可以忽略結(jié)構(gòu)各振型之間的耦聯(lián)影響。網(wǎng)架的地震作用取決于地面運(yùn)動(dòng)的加速度和網(wǎng)架自身固有的動(dòng)力特性，可采用振型分解反應(yīng)譜法和時(shí)程法進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)我國 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程 JGJ7 - 91 規(guī)定：在抗震設(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。在抗震設(shè)防烈度為 8 度的地區(qū)，對于

14、周邊支承的中小跨度網(wǎng)架可不進(jìn)行水平抗震驗(yàn)算；在抗震設(shè)防烈度為 9 度的地震區(qū)，對各種網(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。2.2.4 荷載效應(yīng)組合 根據(jù)使用和施工過程中可能出現(xiàn)的最不利荷載進(jìn)行組合。荷載組合的一般表達(dá)式為無吊車荷載和風(fēng)荷載、地震作用時(shí)，網(wǎng)架應(yīng)考慮以下荷載組合：(1)永久荷裁十可變荷載； (2)永久荷載十半跨可變荷載； (3)網(wǎng)架自重十半跨屋面板自重十施工荷載。后兩種荷載組合主要考慮斜腹桿的變號。當(dāng)采用輕屋面（如壓型鋼板）或屋面板對稱鋪設(shè)時(shí)，可不計(jì)算。當(dāng)考慮風(fēng)荷載和地震作用時(shí)，其組合形式可按上式計(jì)算。 考慮多臺吊車豎向荷載組合時(shí)，對

15、一層吊車的單跨廠房的網(wǎng)架，參與組合的吊車臺數(shù)不應(yīng)多于2臺；對于一層吊車的多跨廠房的網(wǎng)架，不多于4臺。吊車荷載是移動(dòng)荷載，目前采用的組合方法是由設(shè)計(jì)人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選定幾種吊車組合及位置，作為單獨(dú)的荷載工況進(jìn)行計(jì)算，在此基礎(chǔ)上選出桿件的最大內(nèi)力，作為吊車荷載的最不利組合值，再與其他工況的內(nèi)力進(jìn)行組合。另一種方法是使吊車荷載簡化為均布荷載和其他工況進(jìn)行組合。精確計(jì)算是根據(jù)吊車行走位置，以每一位置作為單獨(dú)荷載工況進(jìn)行計(jì)算，找出各種位置時(shí)網(wǎng)架桿件的最大內(nèi)力，再與其他工況的內(nèi)力進(jìn)行組合。這種計(jì)算必須進(jìn)行幾十種、甚至幾百種組合，計(jì)算工作量大。 2.2.5一般設(shè)計(jì)計(jì)算原則高次超靜定結(jié)構(gòu)，應(yīng)進(jìn)行外荷載作用下的內(nèi)力

16、、位移計(jì)算，并應(yīng)根據(jù)具體情況，對地震、溫度變化、支座沉降及施工安裝荷載等作用下的內(nèi)力、位移進(jìn)行計(jì)算。1結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算一般原則 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的材料都按彈性受力狀態(tài)考慮，即不考慮材料的非線性性質(zhì)(研究網(wǎng)架的極限承載力時(shí)要考慮這一因素)。基本假定：(1)節(jié)點(diǎn)為鉸接，桿件只承受軸向力；(2)按小撓度理論計(jì)算；(3)按彈性方法分析。非抗震設(shè)計(jì)，荷載及荷載效應(yīng)組合按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB 50009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)力計(jì)算值；在位移計(jì)算中應(yīng)按短期效應(yīng)組合確定其撓度?？拐鹪O(shè)計(jì)，荷載及荷載效應(yīng)組合應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50011確定內(nèi)力設(shè)計(jì)。 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的外荷載按靜力等

17、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。 根據(jù)跨度大小、網(wǎng)架類型及工程情況可分別按下列規(guī)定選用不同方法進(jìn)行內(nèi)力、位移計(jì)算：(1)空間桁架位移法：適用于各種類型、各種支承條件的網(wǎng)架；(2)交叉梁系差分法：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；(3)擬夾層板法：可用于跨度在40m以下的由平面桁架系組成的網(wǎng)架或正放四角錐體組成的網(wǎng)架的計(jì)算；(4)假想彎矩法：可用于斜放四角錐網(wǎng)架、棋盤形四角錐網(wǎng)架的估算。 2抗震設(shè)計(jì)一般原則 (1) 一般情況下，應(yīng)允

18、許在建筑結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主軸方向分別計(jì)算水平地震作用，并進(jìn)行抗震驗(yàn)算，各方向的水平地震作用應(yīng)由該方向抗側(cè)力構(gòu)件承擔(dān)。 (2) 有斜交抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，當(dāng)相交角度大于15時(shí)，應(yīng)分別計(jì)算各抗側(cè)力構(gòu)件方向的水平地震作用。 (3) 質(zhì)量和剛度分布明顯不對稱的結(jié)構(gòu)，應(yīng)計(jì)入雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響，其他情況，應(yīng)允許采用調(diào)整地震作用效應(yīng)的方法計(jì)入扭轉(zhuǎn)影響。 (4) 8、9度抗震設(shè)防時(shí)的大跨度和長懸臂結(jié)構(gòu)，應(yīng)計(jì)算豎向地震作用。 3其他設(shè)計(jì)原則網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的支撐條件，可根據(jù)支撐結(jié)構(gòu)的剛度、支座節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造情況，分別假定為二向可側(cè)移、一向可側(cè)移、無側(cè)移的鉸接支座或彈性支承。 2.3網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的基本理論和分析方法2.3.1

19、基本假定和計(jì)算模型網(wǎng)架是空間桿系結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)連接假定為鉸接，忽略節(jié)點(diǎn)剛度的影響，。模型試驗(yàn)和工程實(shí)踐都表明，鉸接假定是完全許可的，所帶來的誤差可忽略不計(jì)。網(wǎng)架屬于平板形，受荷后網(wǎng)架在板平面內(nèi)的水平變位小于網(wǎng)架撓度，撓度遠(yuǎn)小于網(wǎng)架的厚度，屬于小撓度范疇，不必考慮因大變位、大撓度所引起的結(jié)構(gòu)幾何非線性性質(zhì)。此外，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的材料都按處于彈性受力狀態(tài)而非進(jìn)入彈塑性狀態(tài)和塑性狀態(tài)計(jì)算，即不考慮材料的非線性性質(zhì)。因此，對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的一般靜動(dòng)力計(jì)算，其基本假定可歸納為：(1)節(jié)點(diǎn)為鉸接，桿件只承受軸向力，(2)按小撓度理論計(jì)算；(3)按彈性方法分析。網(wǎng)架的計(jì)算模型大致可分為4種。 1鉸接桿系計(jì)算模型把網(wǎng)架看為鉸

20、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(gè)網(wǎng)架的工作狀態(tài)，所以每根鉸接桿件可作為網(wǎng)架計(jì)算的基本單元。稱這種鉸接桿系計(jì)算模型為計(jì)算模型A。2桁架系計(jì)算模型根據(jù)網(wǎng)架組成的規(guī)律，把網(wǎng)架作為桁架系的集合，分析時(shí)可把一段桁架作為基本單元。由于桁架系有平面桁架系和空間桁架系之分，故桁架系計(jì)算模型也可分為乎面桁架系計(jì)算模型和空間桁架系計(jì)算模型，前者稱計(jì)算模型B1，后者稱計(jì)算模型B2。3梁系計(jì)算模型計(jì)算模型除基本假定外，還通過折算的方法把網(wǎng)架等代為梁系，再以梁段作為分析的基本單元。4平板計(jì)算模型計(jì)算模型也與梁系計(jì)算模型相類似，要有一個(gè)把網(wǎng)架折算等代為平板的過程，計(jì)算后也要有一個(gè)回代過程。平板有單層普

21、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。前者稱計(jì)算模型D1，后者稱計(jì)算模型D2。上述四種計(jì)算模型A、B、C、D中，前兩者是離散型的計(jì)算模型，比較符合網(wǎng)架本身離散構(gòu)造的特點(diǎn)，如果不再引入新的假定，采用合適的分析方法，就有可能求得網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的精確解答。后兩者是連續(xù)化的計(jì)算模型，在分析計(jì)算中，必然要增加從離散折算成連續(xù)，再從連續(xù)回代到離散這樣兩個(gè)過程，而這種折算和回代過程通常會(huì)影響結(jié)構(gòu)計(jì)算的精度。所以采用連續(xù)化的計(jì)算模型，一般只能求得網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的近似解。但是，連續(xù)化的計(jì)算模型往往比較單一，不復(fù)雜，分析計(jì)算方便，或可直接利用現(xiàn)有的解答，雖然所求得的解答為近似解，只要計(jì)算

22、結(jié)果能滿足工程所需的精度要求，這種連續(xù)化的計(jì)算模型仍是可取的。2.3.2 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)計(jì)算方法概述及其分類建立了網(wǎng)架的計(jì)算模型，下一步就需要尋找合適的分析方法來反映和描述網(wǎng)架的內(nèi)力和變位狀態(tài)，并求得內(nèi)力和變位。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的分析方法大致有五類：1有限元法(分析方法I)。包括鉸接桿元法、梁元法等。2力法(分析方法II)。3差分法(分析方法III)。差分法有兩種含義，一種是微分方程的差分解法；另一種是根據(jù)節(jié)點(diǎn)和桿件的間距(類似差分的步長)，給出網(wǎng)架的內(nèi)力平衡方程和變位協(xié)調(diào)方程，其組成形式與差分方程類同，故把這種分析方法也歸納在差分法中。前者稱差分法(1)，后者稱差分法(2)。 4微分方程解析解法(分析方法

23、IV)。5微分方程近似解法(分析方法V)。如變分法、加權(quán)殘數(shù)法等，但不包括微分方程的差分解法。 由上述四種計(jì)算模型及五種分析方法，使其一一對應(yīng)結(jié)合，可形成網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有各種具體計(jì)算方法，即空間桁架位移法、交叉梁系梁元法、交叉梁系力法、交叉梁系差分法、混合法、網(wǎng)板法、假想彎矩法、下弦內(nèi)力法、擬板法及擬夾層板法共十種具體計(jì)算方法。1. 空間桁架位移法鉸接桿系結(jié)構(gòu)的有限元分析法，以網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)的三個(gè)線位移為未知數(shù)，采用適合于電子計(jì)算機(jī)運(yùn)算的矩陣表達(dá)式分析計(jì)算網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。2. 交叉梁系梁元法 適用于由平面桁架系組成網(wǎng)架的一種計(jì)算方法。它把單元網(wǎng)片等代為梁元，以交叉梁系節(jié)點(diǎn)的撓度和轉(zhuǎn)角為未知量，用有限元法來分

24、析計(jì)算。3.交叉梁系力法主要適用于由兩向平面桁架系組成網(wǎng)架的一種計(jì)算方法。它把桁架系等代為梁系，在交叉點(diǎn)處認(rèn)為設(shè)有豎向連桿相連。切開連桿并以贅余力代替，使交叉梁系成為兩個(gè)方向的靜定梁系，根據(jù)交叉點(diǎn)豎向撓度相等的條件，即可按一般結(jié)構(gòu)力學(xué)的力法來計(jì)算。交叉梁系力法一般不考慮網(wǎng)架的剪切變形，未知數(shù)約為空間桁架位移法的1/6，計(jì)算比較簡便 。4交叉梁系差分法用于由兩向平面桁架系組成的網(wǎng)架的一種計(jì)算方法。6070年代沒有電算網(wǎng)架之前，工程設(shè)計(jì)中這類網(wǎng)架的計(jì)算，幾乎都采用這種簡化為梁系的差分分析法。在計(jì)算中以交叉梁系節(jié)點(diǎn)的撓度為未知數(shù)，不考慮網(wǎng)架的剪切變形，所以未知數(shù)的數(shù)量較小，約為空間桁架位移法的16、

25、交叉梁系梁元法的13。我國曾采用此法編制了一些計(jì)算圖表，查用方便。 5混合法直接以交叉平面桁架系為計(jì)算模型的差分分析法，適用于平面桁架系組成的網(wǎng)架計(jì)算。以平面桁架系的節(jié)點(diǎn)撓度、桁架彎矩及豎桿內(nèi)力為未知數(shù)，未知數(shù)的數(shù)量約為空間桁架位移法的1223。分析時(shí)可考慮網(wǎng)架的剪切變形和變剛度的影響，因此可求得與空間桁架位移法計(jì)算結(jié)果相同的精確解。如果不考慮網(wǎng)架的剪切變形和變剛度的影響，該法的基本方程便退化為交叉梁系差分法的基本方程。6假想彎矩法 以交叉空間桁架系為計(jì)算模型的差分分析法，適用于斜放四角錐網(wǎng)架及棋盤形四角錐網(wǎng)架的計(jì)算。分析時(shí)假定兩個(gè)方向的空間桁架在交接處的假想彎矩相等，從而使基本方程可簡化為二

26、階的差分方程。在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)發(fā)展初期建成的不少中小跨度的斜放四角錐網(wǎng)架，都曾采用此法計(jì)算，并編有供計(jì)算用的假想彎矩系數(shù)表。該法的基本假定過于簡單，其計(jì)算精度是網(wǎng)架簡化計(jì)算法中最差的一種，建議只在網(wǎng)架估算時(shí)采用。7網(wǎng)板法一種以空間桁架系為計(jì)算模型的差分分析法，適用于正放四角錐網(wǎng)架計(jì)算。分析時(shí)以網(wǎng)架某一方向的上、下弦桿內(nèi)力及上弦節(jié)點(diǎn)撓度為未知數(shù)，基本方程為四階的差分方程。當(dāng)考慮剪切變形和變剛度影響時(shí)，可求得較精確的計(jì)算結(jié)果。 8下弦內(nèi)力法用于計(jì)算蜂窩形三角錐網(wǎng)架的差分分析法。一般情況下，蜂窩形三角錐網(wǎng)架的下弦桿、腹桿以及支座豎向反力是靜定的，周邊簡支時(shí)上弦桿也是靜定的，從而可以建立以下弦桿內(nèi)力為未知數(shù)

27、的基本方程式，無需根據(jù)協(xié)調(diào)方程可直接求得網(wǎng)架內(nèi)力。因此，這種以離散型的空間桁架系計(jì)算模型為依據(jù)的下弦內(nèi)力法是求解蜂窩形三角錐網(wǎng)架的一種精確解法。對于周邊簡支網(wǎng)架已編制有計(jì)算圖表可直接查用，計(jì)算方便。 9擬板法把網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等代為一塊正交異性或各向同性的普通平板，按經(jīng)典的平板理論求解，可適用于由平面桁架系組成的網(wǎng)架及大部分由角錐體組成的網(wǎng)架計(jì)算。擬板法一般未考慮網(wǎng)架剪切變形及變剛度的影響，對周邊簡支等一些常遇邊界條件的網(wǎng)架，可求得基本微分方程的解析解，或利用現(xiàn)有的平板計(jì)算圖表來計(jì)算。網(wǎng)架桿件的最終內(nèi)力，要通過等效關(guān)系由擬板的彎矩和剪力回代求得。10擬夾層板法把網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等代為一塊由上下表層與夾心層組成

28、的夾層板，以一個(gè)撓度、兩個(gè)轉(zhuǎn)角共三個(gè)廣義位移為未知函數(shù)，采用非經(jīng)典的板彎曲理論來求解。擬夾層板法考慮了網(wǎng)架剪切變形，可提高網(wǎng)架計(jì)算的精度。擬夾層板法的適用范圍及網(wǎng)架桿件最終內(nèi)力計(jì)算，與擬板法基本相同。2.3.3 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)各種計(jì)算方法的比較2. 4 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的有限元法空間桁架位移法2.4.1空間桁架位移法概述空間桁架位移法分析網(wǎng)架結(jié)構(gòu)作了如下的基本假定：(1)節(jié)點(diǎn)為鉸接，桿件只能承受軸力，忽略節(jié)點(diǎn)剛度的影響；(2)網(wǎng)架位移遠(yuǎn)小于網(wǎng)架厚度，按小撓度理論進(jìn)行計(jì)算；(3)材料符合虎克定律，按彈性方法分析；(4)網(wǎng)架只作用節(jié)點(diǎn)荷載，如在桿件上作用有荷載時(shí)要等效地轉(zhuǎn)化為節(jié)點(diǎn)荷載。 空間桁架位移法計(jì)算步驟的

29、粗框圖 空間桁架位移法采用鉸接桿系計(jì)算模型，以節(jié)點(diǎn)位移為未知函數(shù)，通過單元分析，建立桿端力和桿端位移關(guān)系，形成單元?jiǎng)偠染仃?。由?jié)點(diǎn)的平衡條件，可建立基本方程即總剛度方程，形成總剛度矩陣。根據(jù)邊界條件對基本方程進(jìn)行修正，求解后可得節(jié)點(diǎn)位移，進(jìn)而可計(jì)算得出桿件內(nèi)力。因此，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的空間桁架位移法，實(shí)質(zhì)上是結(jié)構(gòu)力學(xué)中的位移法。 2.4.2 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的單元分析2.4.3 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)基本方程的建立從網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中取出任一節(jié)點(diǎn)i，與該節(jié)點(diǎn)相交的桿件有ij、ikim，作用在節(jié)點(diǎn)上的外荷載為Pi 。交于i節(jié)點(diǎn)各桿端力的表達(dá)式為： 對網(wǎng)架的每一節(jié)點(diǎn)都可建立類似的平衡方程，經(jīng)合并后可得或簡寫為KU=P上式為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的總

30、剛度方程，K為總剛度矩陣，且有如下一些特性： (1)主對角元素均為ni項(xiàng)疊加而成，ni為交于i節(jié)點(diǎn)的桿件數(shù)；(2)矩陣的元素具有對稱性，即KijKji ；(3)矩陣的元素具有稀疏性，每個(gè)方程中的非零元素只有ni+1項(xiàng)，而且這些非零元素均密集在主對角線附近。以上這些特性有利于計(jì)算機(jī)緊湊存儲、節(jié)省內(nèi)存、方便求解。2.4.4 邊界條件處理網(wǎng)架結(jié)構(gòu)要根據(jù)邊界條件，先對總剛度短陣K修正到K,再當(dāng)滿足 0,才可求解總剛度方程網(wǎng)架結(jié)構(gòu)通常的邊界條件可分成兩類： 1剛性支承。修正總剛度矩陣K的辦法有兩種：一是劃去相應(yīng)的行和列，二是把相應(yīng)的主元素改為一個(gè)大數(shù)，如1016 ，這可達(dá)到某一相應(yīng)支座位移為零的目的。但

31、在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)這一目的，采用第二種辦法比較方便。2彈性支承。當(dāng)支承結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且必須要考慮支承結(jié)構(gòu)的彈性作用時(shí)，可根據(jù)支承點(diǎn)的協(xié)調(diào)條件，把網(wǎng)架與支承結(jié)構(gòu)作為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。當(dāng)支承結(jié)構(gòu)比較簡單，如為獨(dú)立柱時(shí)，可把支承結(jié)構(gòu)換算為在支承點(diǎn)處的等效彈簧，并求出彈簧的剛度，按彈簧支承下的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。 2.4.5 對稱條件利用如網(wǎng)架結(jié)構(gòu)(包括邊界條件)對稱，在對稱荷載作用下，對稱面oyz內(nèi)的反對稱位移為零。對稱的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在反對稱荷載作用下，對稱面內(nèi)的對稱位移為零。 2.4.6 溫度作用影響計(jì)算2.4.7 桿件內(nèi)力計(jì)算求解總剛度方程后，便求得網(wǎng)架各節(jié)點(diǎn)的位移，從而可由下式計(jì)算網(wǎng)架任一桿件的內(nèi)

32、力 對于與斜邊界有關(guān)的桿件，先得由下式求出總體坐標(biāo)系下的位移： Uij=TAijUij 當(dāng)有溫度作用時(shí)，網(wǎng)架桿件內(nèi)力計(jì)算公式為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)精確分析方法空間桁架位移法小結(jié)：1網(wǎng)架結(jié)構(gòu)空間桁架位移法(即鉸接桿系結(jié)構(gòu)有限元法)的基本方程為KUP，其實(shí)質(zhì)便是結(jié)構(gòu)力學(xué)中位移法的準(zhǔn)則方程式，從力學(xué)的觀點(diǎn)來說是平衡方程，從數(shù)學(xué)的觀點(diǎn)來說是線代數(shù)方程。2網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的總剛度矩陣K是由鉸接桿件的單元?jiǎng)偠韧ㄟ^坐標(biāo)變換，然后對號入座疊加而成。 3網(wǎng)架結(jié)構(gòu)基本方程(即總剛度方程)要根據(jù)邊界條件對總剛度矩陣K修正為K，并要求K的行列式不等于零時(shí)才能求解。4空間桁架位移法是網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的精確解法，它可分析計(jì)算任意形式、任意邊界條件(

33、包括剛性支承、彈性支承、斜邊界)、任意外載作用(包括溫度作用、支座沉降、預(yù)加應(yīng)力)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。 2.5 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的擬夾層板分析法對于平板形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，從結(jié)構(gòu)整體、外形尺寸等宏觀角度來看，可用一塊平板模擬，并采用平板理論及其分析方法進(jìn)行計(jì)算。擬板法有兩種：一種是普通的擬板法，它與解一般的實(shí)體板相同，不考慮網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的橫向剪切變形，采用經(jīng)典平板理論來分析，其基本微分方程式為四階；另一種是擬夾層板法，它如同求解一塊具有夾心層的平板，要考慮夾心層的橫向剪切變形，采用非經(jīng)典的平板理論分析。 2.6 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的抗震分析 2.6.1 概述 網(wǎng)架由地震引起的振動(dòng)稱為網(wǎng)架的地震反應(yīng)，包括地震在結(jié)構(gòu)中引起的內(nèi)力和變形

34、。地震反應(yīng)的大小不僅與外來干擾作用(地震波)的大小、頻率、相位和作用時(shí)間等有關(guān)，而且還取決于網(wǎng)架本身的動(dòng)力特性，即網(wǎng)架的自振周期與阻尼。2.6.2 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的振動(dòng)方程和動(dòng)力特性1.基本假定對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力特性分析作如下假定：(1)節(jié)點(diǎn)均為空間鉸接節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)具有三個(gè)自由度；(2)質(zhì)量集中在各個(gè)節(jié)點(diǎn)上，(3)桿件只承受軸力；(4)基礎(chǔ)為一剛性體，各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)完全一致 沒有相位差。2.自由振動(dòng)方程及求解根據(jù)擬靜力法，將慣性力看成等效外力施加到結(jié)構(gòu)上，由平衡方程得網(wǎng)架結(jié)構(gòu)用矩陣表示的自由振動(dòng)方程。網(wǎng)架的節(jié)點(diǎn)數(shù)較多，因此自由度也很多，根據(jù)資料分析，對工程有影響的是前面幾個(gè)自振頻率和振型，一般取前1

35、0階自振頻率進(jìn)行動(dòng)力分析即可滿足工程設(shè)計(jì)精度要求。3.網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的自由振動(dòng)特點(diǎn)基本周期隨網(wǎng)架的短向跨度增大而加大，周邊支承網(wǎng)架，基本周期約在0.30.7s左右。網(wǎng)架的自振頻率和振型具有如下特點(diǎn)：(1)頻譜非常密集，特別在水平振型類密集區(qū)域，會(huì)出現(xiàn)相鄰兩個(gè)頻率相等或接近情況。(2)基本周期與網(wǎng)架的短向跨度關(guān)系很大，且與支座約束的強(qiáng)弱等有關(guān)。(3)網(wǎng)架的振型可分為兩大類，以水平振動(dòng)為主的稱為水平振型類，其節(jié)點(diǎn)水平分量較大，豎向分量較小。以豎向振動(dòng)為主的稱為豎向振型類，其節(jié)點(diǎn)豎向分量較大，水平分量較小。一般情況下，網(wǎng)架以豎向振型為主。2.6.3 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)分析1振型分解反應(yīng)譜法振型分解反應(yīng)譜法

36、求網(wǎng)架的地震作用效應(yīng)，是目前網(wǎng)架地震反應(yīng)分析中精度較高的分析方法之一。這種方法就是利用振型分解的概念，以單質(zhì)點(diǎn)體系在地震作用下的反應(yīng)理論為基礎(chǔ)，先求出對應(yīng)于每一個(gè)振型的最大地震作用及其相應(yīng)的地震作用效應(yīng)，然后將這些效應(yīng)進(jìn)行組合，求得網(wǎng)架桿件的最大地震反應(yīng)。2.時(shí)程法時(shí)程法是一種直接積分方法，它對所得到的動(dòng)力方程進(jìn)行直接積分，從而求得每一瞬時(shí)結(jié)構(gòu)的位移、速度和加速度。直接積分法有線性加速度法、威爾遜一(Wilson一)法、Newmark一法等。2.7 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)桿件設(shè)計(jì)與節(jié)點(diǎn)構(gòu)造2.7.1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的桿件設(shè)計(jì)1桿件常用材料及截面形式(1)桿件的材料大多數(shù)網(wǎng)架的材料為鋼材。Q345鋼強(qiáng)度高，用于大跨

37、度的網(wǎng)架。一般的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)采用Q235鋼。兩種鋼材力學(xué)性能、焊接性能均很好，材質(zhì)也比較穩(wěn)定。 (2)桿件截面形式桿件的截面形式很多，但以空腹截面為最優(yōu)，如圓鋼管、方鋼管等。圓鋼管有高頻電焊鋼管及無縫鋼管兩種。盡量采用高額電焊鋼管。圓鋼管各方向慣性矩相同、截面封閉、回轉(zhuǎn)半徑大，對受壓受扭有利。端部封閉后，內(nèi)部不易銹蝕，表面也難以積灰和積水，具有較好的防腐性能。 2桿件的計(jì)算長度和容許長細(xì)比(1)桿件的計(jì)算長度網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)匯集了較多的桿件，因此節(jié)點(diǎn)的嵌固作用較大。網(wǎng)架桿件的計(jì)算長度如按平面桁架的有關(guān)規(guī)定采用，偏于安全。網(wǎng)架規(guī)程中規(guī)定的計(jì)算長度取值是經(jīng)過模型試驗(yàn)和分析研究確定的。桿件的計(jì)算長度與網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)的

38、形式有關(guān)，對于螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架，桿件兩端可視為鉸接，弦桿和腹桿均取桿件的幾何長度l，即節(jié)點(diǎn)中心點(diǎn)之間的距離l。焊接空心球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架，弦桿和支座腹桿的計(jì)算長度取0.9l，而其他腹桿的計(jì)算長度取0.8l。對于板節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)架則取和平面桁架相同的計(jì)算長度，即弦桿取l，腹桿取0.8 l。(2)桿件的容許長細(xì)比網(wǎng)架的桿件的長細(xì)比不應(yīng)該超過容許長細(xì)比。對于受壓的桿件，容許長細(xì)比主要是防止桿件過于細(xì)長容易產(chǎn)生初彎曲，初彎曲對壓桿穩(wěn)定極限承載力有較大影響，對于受拉的桿件，容許長細(xì)比主要是保證桿件在制作、運(yùn)輸、安裝和使用過程中有一定的剛度。網(wǎng)架規(guī)程中規(guī)定的桿件容許長細(xì)比如下：受壓桿件： 180 受拉桿件：1)一般桿件

39、4002)支座附近的桿件 3003)直接承受動(dòng)力荷載的桿件 2503桿件的截面選擇和構(gòu)造要求(1)桿件的截面選擇 桿件的選取應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)： 1)一個(gè)網(wǎng)架桿件的截面規(guī)格不宜過多，一般較小跨度以23種為宜，大跨度的網(wǎng)架也不宜超過67種。 2)桿件在相同截面面積的條件下，宜選擇薄壁截面，這樣增加回轉(zhuǎn)半徑對穩(wěn)定有利。 3）桿件截面規(guī)格的選擇宜用市場上經(jīng)常供應(yīng)的規(guī)格。 4）桿件長度與網(wǎng)架網(wǎng)格尺寸有關(guān)，確定網(wǎng)格尺寸時(shí)，除考慮最優(yōu)尺寸及屋面板制作條件等因素外，也應(yīng)考慮一般常用的定尺長度，以避免剩頭過長造成浪費(fèi)。5)鋼管出廠一般均有負(fù)公差，所以在選擇載面時(shí)應(yīng)當(dāng)適當(dāng)留有余地。(2)桿件的構(gòu)造要求桿件截面過小

40、，容易產(chǎn)生初彎曲，所以對網(wǎng)架的桿件有最小截面的規(guī)定。普通型鋼不宜小于L503，圓鋼管不宜小于482，較大跨度的網(wǎng)架桿件的外徑不宜小于60。此外，為了便于施焊和防腐要求，圓鋼管的壁厚不宜太薄，一般不小于2mm。由于網(wǎng)架的桿件為軸向受力桿，因此，桿件上不可承受橫向荷載。網(wǎng)架桿件在構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)，宜避免難于檢查、清刷、油漆以及積留濕氣或灰塵的死角或凹槽。對于管形截面，應(yīng)將兩端封閉。 受拉桿件一般不宜設(shè)有接頭，受壓桿件也只容許有一個(gè)接頭，且該接頭應(yīng)設(shè)在受力較小區(qū)域，并避免接頭過于集中4 桿件的設(shè)計(jì)計(jì)算網(wǎng)架桿件主要承受軸向拉力和軸向壓力（1）軸心受拉：(2)軸心受壓：當(dāng)桿件截面不能滿足強(qiáng)度或穩(wěn)定的要求時(shí)，應(yīng)

41、當(dāng)加大截面的規(guī)格。截面的規(guī)格改變將引起桿件內(nèi)力的改變，因此，桿件截面的計(jì)算由計(jì)算機(jī)完成，截面的選擇也是根據(jù)提供的截面規(guī)格，按滿應(yīng)力原則選擇最經(jīng)濟(jì)截面。 2.7.2網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)與設(shè)計(jì) 節(jié)點(diǎn)起連接桿件、傳遞荷載的作用，因此，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)是網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。通常節(jié)點(diǎn)用鋼量占整個(gè)網(wǎng)架桿件用量的20-25。合理的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的安全性能、制作安裝、工程進(jìn)度和工程造價(jià)都有著直接的影響。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和構(gòu)造均應(yīng)符合以下一些原則：（1）受力合理，傳力明確、可靠，實(shí)際構(gòu)造與所采用的計(jì)算假定吻合。 （2）保證各桿件交匯于一點(diǎn)，不產(chǎn)生附加彎矩。 （3）構(gòu)造簡單、制作和安裝方便。 （4）盡量減少用鋼量。 1網(wǎng)架節(jié)

42、點(diǎn)的類型 （1）焊接鋼板節(jié)點(diǎn)主要用于弦桿呈兩向布置的各類網(wǎng)架，如兩向正交正放網(wǎng)架、兩向正交斜放網(wǎng)架以及各種類型的四角錐網(wǎng)架。網(wǎng)架中，上、下弦桿均成兩向正交布置，斜腹桿或位于弦桿的豎平面內(nèi)或與弦桿豎平面成45。角相交。桿件端部均在節(jié)點(diǎn)處相交。為使這些匯交的桿件能在節(jié)點(diǎn)上有效地連成一體，桿件內(nèi)力得到可靠的傳遞，應(yīng)沿桿件方向設(shè)置相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)板，各節(jié)點(diǎn)板間則以焊縫連成整體，從而形成了焊接鋼板節(jié)點(diǎn)。這種節(jié)點(diǎn)與鋼桁架的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造較為相似，有時(shí)為了增加節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度和剛度，也可以在十字節(jié)點(diǎn)板中心加設(shè)一段圓鋼管，將十字節(jié)點(diǎn)板直接焊于中心鋼管上，從而形成一個(gè)由中心鋼管加強(qiáng)的焊接鋼板節(jié)點(diǎn)。 （2）焊接空心球節(jié)點(diǎn)由兩個(gè)半球

43、對焊而成。半球有冷壓和熱壓成型兩種方法。熱壓成型簡單，不需要很大的壓力，采用多；冷壓不僅需要很大的壓力，要求鋼材的材質(zhì)好，而且對模具的磨損也較大，目前很少采用。當(dāng)焊接空心球的直徑較大時(shí)，為了增加球體的承載力，可以在兩個(gè)半球的對焊處增加肋板，三者焊成整體。網(wǎng)架桿件通過角焊縫或?qū)雍缚p與空心球相連。（3）螺栓球節(jié)點(diǎn)將網(wǎng)架桿件通過高強(qiáng)螺栓、套筒、螺釘或銷釘、錐頭、封板與實(shí)心鋼球連接起來的一種節(jié)點(diǎn)形式。（4）直接相貫節(jié)將網(wǎng)架腹桿(支管)的端部經(jīng)機(jī)械加工成相貫面后，直接焊在弦桿（主管)壁上，也可以將一個(gè)方向的弦桿焊在另一個(gè)方向弦桿的管壁上。這種節(jié)點(diǎn)因?yàn)槭∪チ巳魏喂?jié)點(diǎn)連接部件，因而節(jié)點(diǎn)的用鋼量少，但是它要

44、求的加工精度很高。桿件可以是圓鋼管，也可以是方鋼管。 （5）焊接鋼管節(jié)點(diǎn)它是由空心圓柱體組成的節(jié)點(diǎn)，桿件直接焊在圓柱體的表面上，由于網(wǎng)架桿件的端部要加工成與圓柱體表面相交的曲面，因此，它對桿件的加工精度要求較高。 目前用得最為廣泛的是焊接空心球節(jié)點(diǎn)和螺栓球節(jié)點(diǎn)。2焊接球節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與構(gòu)造 焊接空心球節(jié)點(diǎn)是在我國應(yīng)用較早、也最為廣泛的節(jié)點(diǎn)形式之一，它分為加肋和不加肋兩種。（1）焊接空心球的承載力設(shè)計(jì)計(jì)算1）受壓承載力設(shè)計(jì)計(jì)算 以受壓為主的空心球，其破壞機(jī)理屬于殼體的穩(wěn)定問題，應(yīng)該采用非線性分析方法進(jìn)行其極限承載力的分析，計(jì)算工作量大，難以在設(shè)計(jì)中應(yīng)用。目前的計(jì)算公式是在大量試驗(yàn)資料的基礎(chǔ)上經(jīng)回歸分析

45、確定的。試驗(yàn)表明，雙向受壓空心球的承載力與單向受壓空心球的承載力基本接近，并且空心球的鋼種對其受壓承載力的影響不顯著。 球體的受壓承載力都以單向受壓的試驗(yàn)為依據(jù)。對于空心球外徑D120500mm時(shí)，其受壓承載力設(shè)計(jì)值按下式計(jì)算：D空心球外徑(mm)； t空心球壁厚(mm)； d鋼管外徑(mm)；c受壓空心球加肋承載力提高系數(shù)，不加肋時(shí)c1.0, 加肋時(shí)c1.4。從以上公式可以看出，球體受壓承載力與空心球壁厚t、空心球外徑D和連接的鋼管外徑d有關(guān)： a當(dāng)D、d不變時(shí)，隨t的增大，受壓承載力也相應(yīng)地增大；b當(dāng)D、t不變時(shí)，隨d的增大，受壓承載力也相應(yīng)地增大； c當(dāng)t 、d不變時(shí)，隨D的增大，受壓承

46、載力也相應(yīng)地增大， d空心球加肋時(shí)，其受壓承載力可以提高40。 交匯于空心球有多根桿件，可以用受力最大的桿件來驗(yàn)算 。 2)受拉承載力設(shè)計(jì)計(jì)算 空心球受拉破壞其機(jī)理屬于強(qiáng)度破壞。試驗(yàn)表明，其破壞具有沖切破壞的特征，破壞面多為球體沿桿件管壁拉出。對于空心球外徑D120500mm時(shí)，其受拉承載力設(shè)計(jì)值按下式計(jì)算： Nt0.55ttdfNt受拉空心球所受的軸向拉力設(shè)計(jì)值(N)；f鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(Nmm2)；t受拉空心球加肋承載力提高系數(shù)，不加肋時(shí)t 1.0，加肋時(shí)t1.1。（2）焊接空心球的構(gòu)造1)不加肋空心球和加肋空心球兩個(gè)半球的焊接以及兩個(gè) 半球與加肋圓環(huán)的焊接構(gòu)造 2)空心球球徑的大小應(yīng)該能在

47、球的表面排列所連接的全部鋼管，為了便于施焊及母材不致過熱連接于同一節(jié)點(diǎn)上的各桿件之間的空隙不宜小于10mm。按此要求近似有以下關(guān)系式： 所以有 3)空心球外徑與壁厚的比值可按設(shè)計(jì)要求在2545范圍內(nèi)選用，同時(shí)空心球壁厚與鋼管最大壁厚的比值宜選用1.22.0，空心球壁厚不宜小于4mm。4)當(dāng)空心球的外徑不小于300mm，且桿件內(nèi)力較大需要提高承載力時(shí)，球內(nèi)可加環(huán)肋，其厚度不應(yīng)小于球壁的厚度，內(nèi)力較大的桿件應(yīng)位于肋板平面內(nèi)。5)鋼管桿件與空心球連接，鋼管應(yīng)開坡口。在鋼管與空心球之間應(yīng)留有一定空隙予以焊透，以實(shí)現(xiàn)焊縫與鋼管等強(qiáng)，否則應(yīng)按角焊縫計(jì)算。為了保證焊縫質(zhì)量，鋼管端頭可加套管與空心球焊接。 3

48、螺栓球節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與構(gòu)造螺栓球節(jié)點(diǎn)也是我國應(yīng)用較早且很廣泛的節(jié)點(diǎn)形式之一，它由螺栓、鋼球、銷子(或螺釘)、套筒和錐頭或封板等零件組成，這種節(jié)點(diǎn)適用于鋼管連接。在螺栓球球體的同一個(gè)坐標(biāo)平面內(nèi)，若每個(gè)螺栓孔夾角為450，則整個(gè)球具有18個(gè)孔。采用這種螺栓球進(jìn)行組合相當(dāng)靈活，既適用于一般的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，也適用于任何形式的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。此外，對于雙層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、塔架、平臺和腳手架等也都可以采用螺栓球節(jié)點(diǎn)。目前我國螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架的桿件內(nèi)力最大拉力值一般可達(dá)到70t，最大懸掛吊車約為5t。 螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架的桿件長度一般在23m左右，包裝簡單，可以用集裝箱運(yùn)輸；因?yàn)闆]有現(xiàn)場焊接，安裝方便，不產(chǎn)生焊接變形和焊接應(yīng)力，無

49、節(jié)點(diǎn)偏心，受力狀態(tài)好；能夠在工廠生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量容易保證，也可減少施工現(xiàn)場作業(yè)量，大大加快建設(shè)速度。 螺栓球節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與構(gòu)造包括：(1)螺栓球零件材料的選擇鋼球、封板、錐頭、套筒的材料可按表2.7.2-1采用。 (2)鋼球直徑的確定采用鍛壓球。大小取決于螺栓的直徑、相鄰桿件的夾角和螺栓伸入球體的長度等因素，同時(shí)要求伸入球體的相鄰兩個(gè)螺栓不相碰。(3)高強(qiáng)度螺栓受拉承載力計(jì)算高強(qiáng)度螺栓承受拉力對于受壓桿件，高強(qiáng)度螺栓不承受桿件的壓力，此時(shí)高強(qiáng)度螺栓的直徑可按受拉計(jì)算所得值適當(dāng)減小。壓力主要由套筒承擔(dān)，套筒要進(jìn)行承壓計(jì)算，并驗(yàn)算其開槽處和端部有效截面的承壓力。 (4)套筒外形尺寸的確定 套筒是六角形

50、的無紋螺母，用以擰緊螺栓和傳遞桿件軸壓力。套簡外形尺寸應(yīng)符合扳手開口尺寸系列，端部保持平整，內(nèi)孔徑可比螺栓直徑大1mm。套筒端部到開槽端部的距離應(yīng)使該處有效截面抗剪承載力不低于銷釘(或螺釘)的抗剪承載力，且不應(yīng)小于1.5倍開槽孔的寬度。 (5)錐頭或封板的構(gòu)造 錐頭或封板主要起連接鋼管和螺栓的作用，承受桿件傳來的拉力或壓力。當(dāng)桿件管徑大于或等于76mm時(shí)，宜采用錐頭連接，否則采用封板連接。其連接焊縫以及錐頭的任何截面應(yīng)與連接的鋼管等強(qiáng)，其焊縫寬度b可根據(jù)連接鋼管壁厚取25mm，封板厚應(yīng)根據(jù)實(shí)際受力的大小計(jì)算確定，當(dāng)鋼管壁厚小于4mm時(shí)，其封板厚度不宜小于鋼管外徑的15。(6)銷釘或螺釘?shù)臉?gòu)造

51、銷釘或螺釘在網(wǎng)架安裝完成之后不受力。在旋轉(zhuǎn)套簡時(shí)，它承受剪力，該剪力的大小與螺栓伸入鋼球的摩阻力有關(guān)。銷釘或螺釘宜采用高強(qiáng)度鋼材，其直徑可取螺徑直徑的0.160.18倍，不宜小于3mm。螺釘直徑可采用68mm。4.支座節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與構(gòu)造 支座節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)架將荷載傳遞給下部結(jié)構(gòu)的連接部件，它是位于支承結(jié)構(gòu)上的網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)。 (1)支座節(jié)點(diǎn)的形式及其適用范圍 對網(wǎng)架進(jìn)行內(nèi)力分析時(shí)，要對支座節(jié)點(diǎn)加設(shè)一定的約束，這些約束的計(jì)算模式一般有可動(dòng)鉸支承、不動(dòng)圓柱鉸支承和不動(dòng)球鉸支承。實(shí)際構(gòu)造上，支座節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)應(yīng)傳力可靠、構(gòu)造簡單，并與其計(jì)算模型相同。根據(jù)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的工程實(shí)踐，支座節(jié)點(diǎn)通常有平板支座、弧形支座、球鉸支座和

52、橡膠支座等。根據(jù)支座節(jié)點(diǎn)的受力情況，也可以分為壓力支座節(jié)點(diǎn)和拉力支座節(jié)點(diǎn)兩大類。1)壓力支座節(jié)點(diǎn) 最為常見的一類支座節(jié)點(diǎn)，可以分為平板壓力、單面和雙面弧形壓力、球鉸壓力以及板式橡膠支座節(jié)點(diǎn)等。a、平板壓力支座節(jié)點(diǎn) 焊接鋼板節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架與焊接空心球節(jié)點(diǎn)或螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架的平板壓力支座節(jié)點(diǎn)。平板壓力支座節(jié)點(diǎn)，構(gòu)造簡單，加工方便，用鋼量較省，但是支承底板與結(jié)構(gòu)支承面的應(yīng)力分布不均勻，和計(jì)算假定相差較大。一般只適用于小跨度的網(wǎng)架。平板壓力支座節(jié)點(diǎn)構(gòu)造對網(wǎng)架制作、拼裝精度及錨栓埋設(shè)位置的尺寸控制要求較嚴(yán)，易造成網(wǎng)架正確就位的困難。在實(shí)際工程中為了使網(wǎng)架拼裝方便，常不設(shè)定位錨栓，而在支座節(jié)點(diǎn)的底板與支承面頂板(

53、預(yù)埋板)之間加設(shè)一塊連有埋頭螺栓的過渡板，安裝定位后將過渡板與支承面頂板(預(yù)埋板)在周邊焊接。 b單面弧形壓力支座節(jié)點(diǎn)在平板壓力支座節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，在支座底板與支承面頂板間加設(shè)一呈弧形的制作墊板而成。由于弧形支座板的設(shè)置，支座節(jié)點(diǎn)可沿弧面轉(zhuǎn)動(dòng)，從而彌補(bǔ)了平板壓力支座節(jié)點(diǎn)不能轉(zhuǎn)動(dòng)的缺點(diǎn)?；⌒沃ё逡话阌描T鋼制成，也可以用厚板加工而成。應(yīng)用于中小跨度的網(wǎng)架。 c雙面弧形壓力支座節(jié)點(diǎn)雙面弧形壓力支座節(jié)點(diǎn)又稱為搖擺支座節(jié)點(diǎn)。雙面弧形壓力支座節(jié)點(diǎn)與不動(dòng)圓柱鉸支承的約束條件比較接近，但其構(gòu)造較為復(fù)雜、加工麻煩、造價(jià)較高，且只能沿一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，不利于結(jié)構(gòu)的抗震。它適用于跨度大、且下部支承結(jié)構(gòu)剛度較大或溫度變化

54、較大、要求支座節(jié)點(diǎn)既能轉(zhuǎn)動(dòng)又有一定側(cè)移的網(wǎng)架。 d球鉸壓力支座節(jié)點(diǎn) 由一個(gè)置于支承面上的凸形實(shí)心半球與一個(gè)連于節(jié)點(diǎn)支承底扳的凹形半球相互嵌合，并以錨栓相連而成。螺母下設(shè)有彈簧，以適應(yīng)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)?？梢允怪ё?jié)點(diǎn)沿兩個(gè)水平方向自由轉(zhuǎn)動(dòng)，不產(chǎn)生線位移。既能較好地承受水平力，又能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，比較符合不動(dòng)球鉸支承的約束條件，對抗震有利，但構(gòu)造較為復(fù)雜，適用于四點(diǎn)支承及多點(diǎn)支承的網(wǎng)架。e. 板式橡膠支座節(jié)點(diǎn)在平板壓力支座的支承底板與支承面頂板間設(shè)置一塊由多層橡膠片與薄鋼板粘合、壓制成的矩形橡膠墊塊，并以錨栓連接成一體。這種支座節(jié)點(diǎn)不僅可以使網(wǎng)架支座在不出現(xiàn)過大的豎向壓縮變形的情況下獲得足夠的承載力，而且橡膠

55、墊板良好的彈性也可以產(chǎn)生較大的剪切變形，因而既可以適應(yīng)網(wǎng)架支座節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)要求，又能適應(yīng)網(wǎng)架支座節(jié)點(diǎn)由于溫度變化、地震作用所產(chǎn)生的水平變位。板式橡膠支座節(jié)點(diǎn)適用于大、中跨度的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。2)拉力支座節(jié)點(diǎn)分為平板拉力支座節(jié)點(diǎn)和單面弧形拉力支座節(jié)點(diǎn)，共同特點(diǎn)是利用連接支座節(jié)點(diǎn)與下部支承結(jié)構(gòu)的錨栓來傳遞拉力。a平板拉力支座節(jié)點(diǎn)當(dāng)支座拉力較小時(shí)，可以采用與平板壓力支座節(jié)點(diǎn)相同的構(gòu)造。此時(shí)的錨栓承受拉力。適用于跨度較小的網(wǎng)架。b單面弧形拉力支座節(jié)點(diǎn)當(dāng)支座拉力較小，且對支座的節(jié)點(diǎn)有轉(zhuǎn)動(dòng)要求時(shí)，可以在單面弧形壓力支座節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)之上構(gòu)成拉力支座節(jié)點(diǎn)。因?yàn)殄^栓承受的拉力較大，為了減小支座底板的受力，應(yīng)設(shè)置錨栓承力架

56、。這種節(jié)點(diǎn)主要適用于大、中跨度的網(wǎng)架。(2)支座節(jié)點(diǎn)板的設(shè)計(jì)計(jì)算支座節(jié)點(diǎn)板包括豎向的十字節(jié)點(diǎn)板和橫向的支座底板。網(wǎng)架的支座力就是通過這些支座節(jié)點(diǎn)板及其間的連接焊縫或再經(jīng)支座墊板傳遞到下部結(jié)構(gòu)的。因此，支座節(jié)點(diǎn)板的設(shè)計(jì)計(jì)算包括連接焊縫的計(jì)算、十字節(jié)點(diǎn)板的設(shè)計(jì)計(jì)算、支座底板面積和厚度的設(shè)計(jì)計(jì)算等。 (3)墊板及錨栓的設(shè)計(jì)計(jì)算支座節(jié)點(diǎn)中常用的支承墊板主要有單、雙面弧形支座板、球鉸和橡膠墊板等。它們除傳遞支承反力之外，主要是借以模擬支座計(jì)算簡圖的約束條件，使支座節(jié)點(diǎn)能做轉(zhuǎn)動(dòng)或水平移動(dòng)。 2.8 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)軟件2.8.1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)軟件發(fā)展概況與特點(diǎn)計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的發(fā)展產(chǎn)生了非常深遠(yuǎn)的影

57、響。與計(jì)算機(jī)技術(shù)密切相關(guān)的有限元法是網(wǎng)架結(jié)構(gòu)最有效、最精確的分析計(jì)算方法，結(jié)合計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，形成了當(dāng)前網(wǎng)架結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件(網(wǎng)架CAD)。目前，幾乎所有的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的計(jì)算和設(shè)計(jì)都是由計(jì)算機(jī)軟件完成的。最初的網(wǎng)架分析程序，只局限于有限元計(jì)算和滿應(yīng)力設(shè)計(jì)，沒有人機(jī)交互功能，需要人工輸入大量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算所需的數(shù)據(jù)，設(shè)法減少輸人工作量和人為失誤。分析計(jì)算部分主要是進(jìn)行有限元的分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)，并設(shè)法有效地提高計(jì)算速度和計(jì)算規(guī)模。后處理主要是提供設(shè)計(jì)制造所需的數(shù)據(jù)、計(jì)算書和圖形的輸出。 目前，國內(nèi)比較普遍采用的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)軟件有MSTCAD(輕軟登字第001號)、SFCAD(輕軟登字第002號)、MSG

58、S(輕軟登字第003號)等。 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)軟件主要特點(diǎn)：(1)適應(yīng)各種平面形狀和各種體型。網(wǎng)格結(jié)構(gòu)空間形狀多樣良好的三維顯示、交互功能，做到輸入、修改方便。(2)需要考慮各種復(fù)雜的荷載、約束條件。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)荷載除了靜荷載、活荷載外，還有風(fēng)荷載、吊車荷載、溫度作用、地震作用等，而且要進(jìn)行最不利工況組合。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的邊界約束也是多種多樣，有固定約束、彈性約束、強(qiáng)迫位移和斜邊界等。(3)充分提高計(jì)算效率。由于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體量大、單元多、工況多、計(jì)算量大，軟件應(yīng)采取必要措施以提高計(jì)算速度和規(guī)模，如節(jié)點(diǎn)編號優(yōu)化、剛度矩陣分塊求解等。 (4)以用鋼量最小為目標(biāo)的滿應(yīng)力優(yōu)化的桿件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。由于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)桿件成千上

59、萬，設(shè)計(jì)者預(yù)先很難指定各桿件的具體截面。所以，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)分析軟件中桿件的優(yōu)化設(shè)計(jì)是非常必要的。(5)需要繪制機(jī)械加工圖。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是由工廠加工制作，然后現(xiàn)場組裝，大量的工作在工廠完成。因此，軟件還具有桿件下料尺寸確定、螺栓球螺孔角度計(jì)算與配件統(tǒng)計(jì)等功能。2.8.2 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)軟件編程原理 1網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的建模網(wǎng)架結(jié)構(gòu)組成的基本元素是節(jié)點(diǎn)和桿件，節(jié)點(diǎn)又通常分為上弦節(jié)點(diǎn)和下弦節(jié)點(diǎn)。同一弦層節(jié)點(diǎn)相連桿件稱為弦桿，不同弦層節(jié)點(diǎn)相連桿件稱為腹桿。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的基本網(wǎng)格形式都是由節(jié)點(diǎn)和桿件按一定規(guī)律組成，除了可以采用一般的點(diǎn)、線圖形輸入外，許多網(wǎng)架軟件已經(jīng)提供了基本網(wǎng)格形式的自動(dòng)生成。操作者只需輸入如平面尺寸、網(wǎng)格數(shù)、

60、網(wǎng)架高度等少量參數(shù)，軟件即可自動(dòng)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)編號、單元編號，建立結(jié)構(gòu)拓?fù)潢P(guān)系，以及節(jié)點(diǎn)荷載和約束信息?；揪W(wǎng)格形式生成主要有以下三種方法： (1)形式代數(shù)法(Formex Algebra)形式代數(shù)法是用結(jié)構(gòu)外形處理的一種數(shù)學(xué)體系，它給出了一整套的運(yùn)算公式和規(guī)則，將結(jié)構(gòu)外形和數(shù)學(xué)聯(lián)系起來。其思想方法是：根據(jù)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的規(guī)律性，構(gòu)造一種反映網(wǎng)架成形特性的形式函數(shù)集，編制與函數(shù)集相應(yīng)的高級語言程序，將形式公式翻譯成計(jì)算機(jī)語言。這種方法在概念上比較簡單，但缺點(diǎn)針對每種網(wǎng)架形式都得構(gòu)造形式函數(shù)，對于復(fù)雜的平面及不規(guī)則網(wǎng)架構(gòu)造形式函數(shù)就變得困難，并且它對數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求頗高，不易于一般人所掌握。 (2)拓?fù)渚仃嚪ㄏ?/p>