大跨空間結(jié)構(gòu)-網(wǎng)架結(jié)構(gòu)（天津大學(xué)119）

大跨跨空空間間結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)網(wǎng)架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)容容1、網(wǎng)網(wǎng)架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的分分類類2、網(wǎng)網(wǎng)架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)3、網(wǎng)網(wǎng)架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)計(jì)計(jì)算算分分析析方方法法4、網(wǎng)網(wǎng)架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的抗抗震震分分析析內(nèi)容容1、網(wǎng)網(wǎng)架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的分分類類2、網(wǎng)網(wǎng)架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)3、網(wǎng)架結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)算算分析方方法4、網(wǎng)架結(jié)結(jié)構(gòu)的抗抗震分析析由多根桿件件按照某種種有規(guī)律的的幾何圖圖形通過節(jié)點(diǎn)點(diǎn)連接起起來的空空間結(jié)構(gòu)構(gòu)。分為雙層（多多層）平平板網(wǎng)格格結(jié)構(gòu)（（網(wǎng)架）），單層和雙雙層的曲曲面網(wǎng)格格結(jié)構(gòu)（（網(wǎng)殼）），網(wǎng)格結(jié)構(gòu)構(gòu)是網(wǎng)架架與網(wǎng)殼殼的總稱稱。絕大部分分網(wǎng)格結(jié)結(jié)構(gòu)采用用鋼管或型鋼材料制作作而成。。4/371.1定義（1）交叉桁桁架體系系5/371.2分類兩向正交正放網(wǎng)架兩向正交交正放網(wǎng)網(wǎng)架兩向正交交斜放網(wǎng)網(wǎng)架兩向斜交交斜放網(wǎng)網(wǎng)架三向網(wǎng)架架基本單元元（1）交叉桁桁架體系系6/371.2分類（a）有角角柱（（b）無角角柱兩向正交交斜放網(wǎng)網(wǎng)架（1）交叉桁桁架體系系7/371.2分類（a）有角角柱（（b）無角角柱兩向正交交斜放網(wǎng)網(wǎng)架（1）交叉桁桁架體系系8/371.2分類兩向斜交交斜放網(wǎng)網(wǎng)架（1）交叉桁桁架體系系9/371.2分類三向網(wǎng)架架適用于三三角形、、六邊形形、梯形形、八邊邊形等平平面（2）四角錐錐體系10/371.2分類正放四角角錐網(wǎng)架架正放四角角錐網(wǎng)架架正放抽空空四角錐錐網(wǎng)架單向折線線形網(wǎng)架架斜放四角角錐網(wǎng)架架棋盤形四四角錐網(wǎng)網(wǎng)架星形四角角錐網(wǎng)架架上、下節(jié)節(jié)點(diǎn)均分分別連接接8根桿件，，節(jié)點(diǎn)構(gòu)構(gòu)造較統(tǒng)統(tǒng)一，桿桿件標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化、節(jié)節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一一化，便便于工廠廠生產(chǎn)。。（2）四角錐錐體系11/371.2分類正放抽空四角錐網(wǎng)架網(wǎng)架的桿桿件數(shù)量量少（腹腹桿總數(shù)數(shù)為正放放四角錐錐網(wǎng)架腹腹桿總數(shù)數(shù)的3/4左右，下下弦桿減減少1/2左右）、、構(gòu)造簡簡單、經(jīng)經(jīng)濟(jì)效果果較好，，但剛度度稍弱。。（2）四角錐錐體系12/371.2分類

單向折線形網(wǎng)架在周邊支支承的情情況下，，當(dāng)長寬寬比較大大時(shí)，沿長方方向上上、下下弦桿桿內(nèi)力力很小小，而而沿短短方向向上、、下弦弦桿受受力較較大，處于于明顯顯的單單向受受力狀狀態(tài)，，故可可取消消縱向上上、下下弦桿桿，形成成單向向折線線形網(wǎng)網(wǎng)架。。（2）四角角錐體體系13/371.2分類斜放四四角錐錐網(wǎng)架架上弦桿桿長度度等于于下弦弦桿長長度的的0.717倍。在周邊邊支承承情況況下，，上弦桿桿受壓壓，下下弦桿桿受拉拉，該網(wǎng)架架體現(xiàn)現(xiàn)了長長桿受受拉、、短桿桿受壓壓，因因而桿桿件受受力合合理。。上弦桿桿長度度等于于下弦弦桿長長度的的比值值？（2）四角角錐體體系14/371.2分類棋盤形四角錐網(wǎng)架在正放放四角角錐基基礎(chǔ)上上，除除周邊邊四角角錐不不變外外，中中間四四角錐錐間隔隔抽空空，下弦桿桿呈正正交斜斜放，，上弦弦桿呈呈正交交正放放，下弦弦桿與與邊界界呈45°°夾角。。上弦短短下弦弦長，，且節(jié)節(jié)點(diǎn)上上匯交交桿件件少，，用鋼鋼量省省，屋屋面板板規(guī)格格單一一，空間剛剛度比比斜放放四角角錐好好。（2）四角角錐體體系15/371.2分類星形四四角錐錐網(wǎng)架架兩個(gè)小小桁架架的底底邊構(gòu)構(gòu)成網(wǎng)網(wǎng)架上上弦，，上弦正正交斜斜放，各單單元頂頂點(diǎn)相相連即即為下下弦，，下弦正正交正正放，在兩兩個(gè)小小桁架架交匯匯處設(shè)設(shè)有豎豎桿，，斜腹腹桿與與上弦弦桿在在同一一平面面內(nèi)。。網(wǎng)架具具有上弦短短下弦弦長特特點(diǎn)，，桿件件受力力合理理。當(dāng)網(wǎng)架架高度度等于于上弦弦桿長長度時(shí)時(shí)，上上弦桿桿與豎豎桿等等長，，斜腹腹桿與與下弦弦桿等等長。。（3）三角角錐體體系16/371.2分類三角錐錐網(wǎng)架架抽空三三角錐錐網(wǎng)架架蜂窩形形三角角錐網(wǎng)網(wǎng)架三角錐網(wǎng)架三角錐錐網(wǎng)架架受力力比較較均勻勻，整整體抗抗扭、、抗彎彎剛度度好，，取網(wǎng)架架高度度為網(wǎng)網(wǎng)格尺尺寸的的0.816倍，則則網(wǎng)架架的上上、下下弦桿和和腹桿桿等長長。上上、下下弦節(jié)節(jié)點(diǎn)處處匯交交桿件件數(shù)均均為9根，節(jié)節(jié)點(diǎn)構(gòu)構(gòu)造類類型統(tǒng)統(tǒng)一。三角錐錐網(wǎng)架架一般般適用用于大大中跨跨度及及重屋屋蓋的的建筑筑，當(dāng)當(dāng)建筑筑平面面為三三角形形、六六邊形形或圓圓形時(shí)時(shí)最為為適宜宜。（3）三角角錐體體系17/371.2分類抽空三三角錐錐網(wǎng)架架整體剛剛度不不如三三角錐錐網(wǎng)架架，適適用于于中小小跨度度的三三角形形、六六邊形形和圓圓形的的建筑筑平面面。（3）三角角錐體體系18/371.2分類蜂窩形形三角角錐網(wǎng)網(wǎng)架蜂窩形形三角角錐網(wǎng)網(wǎng)架是是改進(jìn)進(jìn)了的的由四面體體和十四面面體相相結(jié)合的的一種種網(wǎng)格格。上上弦網(wǎng)網(wǎng)格為為三角角形和和六邊邊形，，下弦弦網(wǎng)格格為六六邊形形。網(wǎng)架的的上弦弦桿較較短，，下弦弦桿較較長，，受力力合理理。每每個(gè)節(jié)節(jié)點(diǎn)均均只匯匯交6根桿件件，節(jié)節(jié)點(diǎn)構(gòu)構(gòu)造統(tǒng)統(tǒng)一，，用鋼鋼量省省。內(nèi)容1、網(wǎng)架架結(jié)構(gòu)構(gòu)的分分類2、網(wǎng)架架結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)3、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)計(jì)算分析析方法4、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)的抗震分分析（1）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)的形式、、尺寸及厚厚度無檁體系（（即鋼絲網(wǎng)網(wǎng)水泥板或或帶肋鋼筋筋混凝土屋屋面板），，網(wǎng)格尺寸寸不宜超過過4m；有檁體系，，網(wǎng)格尺寸寸不宜超過過6m。桿件的長長度一般在在3m左右。網(wǎng)架厚度與與結(jié)構(gòu)跨度度及屋面荷荷載大小直直接相關(guān)，，一般取短短向跨度的的1/18~1/10。（2）支承形式式（數(shù)字考考的比較少少、概念性性的比較多多eg.）周邊支承或或周邊點(diǎn)支支承三邊支承或或?qū)呏С谐悬c(diǎn)支承周邊支承與與點(diǎn)支承的的組合20/372.1初步設(shè)計(jì)（2）支承形式式21/372.1初步設(shè)計(jì)（a）周邊支支承（（b）周邊點(diǎn)點(diǎn)支承周邊支承（2）支承形式式22/372.1初步設(shè)計(jì)（a）三邊支支承（（b）對(duì)邊支支承三邊及對(duì)邊邊支承（2）支承形式式23/372.1初步設(shè)計(jì)點(diǎn)支承周邊支承與與點(diǎn)支承組組合（3）屋面排水水（以及各各個(gè)排水方方式的優(yōu)缺缺點(diǎn)）整個(gè)網(wǎng)架起起拱網(wǎng)架變厚度度（上弦桿桿及腹桿的的種類增多多）小立柱找坡坡24/372.1初步設(shè)計(jì)整個(gè)網(wǎng)架起拱小立柱找坡網(wǎng)架變厚度（4）容許撓度度和起拱網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的的容許撓度度不應(yīng)超過過下列數(shù)值值：L2/250（用作屋蓋蓋）或L2/300（用作樓層層）。L2為網(wǎng)架的短短向跨度。。當(dāng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)的最大撓撓度值不滿滿足容許撓撓度限值時(shí)時(shí)，需重新新調(diào)整結(jié)構(gòu)構(gòu)剛度或通通過適當(dāng)起起拱的方法法來解決。。當(dāng)有起拱拱要求時(shí)，，其拱度不不得大于短短向跨度的的1/300。25/372.1初步設(shè)計(jì)（1）永久荷載載網(wǎng)架自重荷荷載標(biāo)準(zhǔn)值值：式中：gok—網(wǎng)架自重荷荷載標(biāo)準(zhǔn)值值（kN/m2）；qw—除網(wǎng)架自重重以外的屋屋面荷載或或樓面荷載載的標(biāo)準(zhǔn)值值（kN/m2）；L2—網(wǎng)架的短向向跨度（m）。屋面或樓面面自重根據(jù)使用材材料查《建筑結(jié)構(gòu)荷荷載規(guī)范》（GB50009）取用，如如采用夾芯芯板材，一一般取0.30kN/m2（含檁條））；若采用用鋼筋混凝凝土屋面板板，一般取取1.0~2.5kN/m2。26/372.2荷載分類（1）永久荷載載吊頂材料自自重根據(jù)實(shí)際情情況選用。。一般取0.30kN/m2。設(shè)備管道自自重主要包括通通風(fēng)管道、、風(fēng)機(jī)、消消防管道及及其他可能能存在的設(shè)設(shè)備自重，，一般可取取0.30~0.60kN/m2。27/372.2荷載分類（2）可變荷載載屋面或樓面面活荷載不上人屋面面的荷載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值為0.5kN/m2，而上人屋屋面的均布布荷載標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值取2.0kN/m2。雪荷載雪荷載與屋屋面活荷載載不必同時(shí)時(shí)考慮，取取兩者的大大值。對(duì)雪雪荷載敏感感的結(jié)構(gòu)，，基本雪壓壓應(yīng)適當(dāng)提提高。風(fēng)荷載積灰荷載工業(yè)廠房中中采用網(wǎng)架架時(shí)，應(yīng)根根據(jù)廠房性性質(zhì)考慮積積灰荷載。。積灰荷載載應(yīng)與屋面面活荷載或或雪荷載中中的較大值值同時(shí)考慮慮。28/372.2荷載分類（2）可變荷載載吊車荷載懸掛吊車：直接掛在在網(wǎng)架下弦弦節(jié)點(diǎn)上，，對(duì)網(wǎng)架產(chǎn)產(chǎn)生吊車豎豎向荷載和和水平荷載載；橋式吊車：在吊車梁梁上行走，，通過柱子子對(duì)網(wǎng)架產(chǎn)產(chǎn)生吊車水水平荷載。。（3）作用溫度作用地震作用29/372.2荷載分類最不利荷載載進(jìn)行組合合：無吊車荷載載和風(fēng)荷載載、地震作作用時(shí)，網(wǎng)網(wǎng)架應(yīng)考慮慮以下荷載載組合：（1）永久荷裁裁+可變荷載；；（2）永久荷載載+半跨可變荷荷載；（3）網(wǎng)架自重重+半跨屋面板板自重+施工荷載。。后兩種荷載載組合主要要考慮斜腹腹桿的變號(hào)號(hào)。當(dāng)采用用輕屋面（（如壓型鋼鋼板）或屋屋面板對(duì)稱稱鋪設(shè)時(shí)，，可不計(jì)算算。30/372.2荷載組合（1）桿件材料料和截面形形式常采用鋼材材或鋁合金金材料。鋼鋼材的品種種主要有低低碳鋼（如如Q235）、、低低合合金金鋼鋼（（如如Q345）和和不不銹銹鋼鋼（（0Cr18Ni9）等等。。31/372.3桿件件設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)

（a）圓管（b）方管（c）角鋼（d）H型鋼桿件截面形式（2）桿桿件件的的計(jì)計(jì)算算長長度度和和容容許許長長細(xì)細(xì)比比32/372.3桿件件設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)桿件件計(jì)計(jì)算算長長度度系系數(shù)數(shù)連接形式弦桿腹桿支座腹桿其他腹桿板節(jié)點(diǎn)1.01.00.8焊接球節(jié)點(diǎn)0.90.90.8螺栓節(jié)點(diǎn)1.01.01.0（2）桿桿件件的的計(jì)計(jì)算算長長度度和和容容許許長長細(xì)細(xì)比比①受受壓壓桿桿件件[]≤≤180②受拉拉桿桿件件一般般桿桿件件[]≤≤300支座座附附近近桿桿件件[]≤≤250直接接承承受受動(dòng)動(dòng)力力荷荷載載桿桿件件[]≤≤250壓桿桿：防防止止桿桿件件過過于于細(xì)細(xì)長長易易產(chǎn)產(chǎn)生生初初彎彎曲曲，，降降低低桿桿件件承承載載力力；；拉桿桿：保保證證桿桿件件在在制制作作、、運(yùn)運(yùn)輸輸、、安安裝裝和和使使用用過過程程中中有有一一定定的的剛剛度度。。33/372.3桿件件設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)（3）桿桿件件設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)原原則則每個(gè)個(gè)網(wǎng)網(wǎng)架架所所選選桿桿件件規(guī)規(guī)格格不不宜宜太太多多，，一一般般較較小小跨跨度度網(wǎng)網(wǎng)架架以以2～3種規(guī)規(guī)格格為為宜宜，，較較大大跨跨度度網(wǎng)網(wǎng)架架以以6～7種為為宜宜，，一一般般不不超超過過8種。。宜選選用用厚厚度度較較薄薄截截面面，，可可獲獲得得較較大大的的回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)半半徑徑，，對(duì)對(duì)桿桿件件受受壓壓有有利利。。應(yīng)選選用用市市場場能能供供應(yīng)應(yīng)的的規(guī)規(guī)格格，，常常用用的的桿桿件件鋼鋼管管規(guī)規(guī)格格有有?48×3.5，?60×3.5，?75.5×3.75，?89×4，?14×4，?108×6，?133×8，?159××10，?168××12，?180××14等。鋼管出廠一般般都有負(fù)公差差，選擇截面面時(shí)應(yīng)適當(dāng)留留有余量。網(wǎng)架桿件的最最小截面尺寸寸不宜小于48×2或∟50×3。34/372.3桿件設(shè)計(jì)（3）桿件設(shè)計(jì)原原則軸心拉力：軸心壓力：35/372.3桿件設(shè)計(jì)有一道計(jì)算題題——驗(yàn)算承載力——例題（書P47）（1）節(jié)點(diǎn)應(yīng)該滿滿足的要求受力合理、傳傳力明確，安安全可靠；保證匯交桿件件交于一點(diǎn)．．不產(chǎn)生附加加彎矩；構(gòu)造簡單，制制作簡便，安安裝方便；耗鋼量少，造造價(jià)低廉。（2）節(jié)點(diǎn)類型按節(jié)點(diǎn)連接方方式劃分：①焊接連接、、②螺栓連接接。按節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造造劃分①十字交叉鋼鋼板節(jié)點(diǎn)、②②焊接空心球球節(jié)點(diǎn)、③③螺栓球節(jié)點(diǎn)點(diǎn)、④直直接匯交節(jié)點(diǎn)點(diǎn)、⑤焊接接鋼管節(jié)點(diǎn)。。36/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)37/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)十字交叉鋼板節(jié)點(diǎn)焊接空心球節(jié)點(diǎn)螺栓球節(jié)點(diǎn)38/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)直接匯交節(jié)點(diǎn)點(diǎn)焊接鋼管節(jié)點(diǎn)點(diǎn)39/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)（a）不加肋空心心球（b）加肋空心球球焊接空心球節(jié)節(jié)點(diǎn)適用于圓鋼管管連接，構(gòu)造造簡單、傳力力明確、連接接方便；但節(jié)節(jié)點(diǎn)用鋼量較較大，且現(xiàn)場場焊接工作量量大，焊縫質(zhì)質(zhì)量要求高。。40/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)焊接空心球破破壞形式（a）受拉破壞（（強(qiáng)度破壞））（b）受壓破壞（（失穩(wěn)破壞））空心球破壞形形態(tài)示意圖41/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)（1）焊接空心球球節(jié)點(diǎn)：承載載力滿不滿足足要求《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)與施工規(guī)規(guī)程》（JGJ7-91）中規(guī)定：Nt——受拉空心心球的軸向拉拉力設(shè)計(jì)值（（N）ηt——不加肋時(shí)時(shí)取1.0，，加肋時(shí)取1.1；Nc——受壓空心球的的軸向壓力設(shè)設(shè)計(jì)值（N）；ηc——不加肋時(shí)時(shí)取1.0，，加肋時(shí)取1.4；D—空心球外徑徑（mm）；；t—空心球壁厚厚（mm）；；d—與空心球相相連的主鋼管管桿件的外徑徑（mm）；；f—鋼材的抗拉拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值值（N/mm2）?？招那蛑睆剑?20mm~500mm42/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)（1）焊接空心球球節(jié)點(diǎn)《天津市空間網(wǎng)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)術(shù)規(guī)程》（DB29-140-2005）：Nt——受拉空心球的的軸向拉力設(shè)設(shè)計(jì)值（N）；ηt——不加肋時(shí)取1.0，加肋時(shí)取1.1；Nc——受壓空心球的的軸向壓力設(shè)設(shè)計(jì)值（N）；ηc——不加肋時(shí)取1.0，加肋時(shí)取1.4；D—空心球外徑（（mm）；t—空心球壁厚（（mm）；d—與空心球相連連的主鋼管桿桿件的外徑（（mm）；f—鋼材的抗拉強(qiáng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（（N/mm2）?？招那蛑睆剑海?20mm~900mm43/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)（1）焊接空心球球節(jié)點(diǎn)《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ7-2010）：η0—大直徑空心球球節(jié)點(diǎn)承載力力調(diào)整系數(shù)，，當(dāng)空心球直直徑≤500mm，η0=1.0；當(dāng)空心球直直接＞500mm時(shí)，η0=0.9；D—空心球外徑（（mm）；t—空心球壁厚（（mm）；d—與空心球相連連的主鋼管桿桿件的外徑（（mm）；f—鋼材的抗拉強(qiáng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（（N/mm2）?？招那蛑睆剑海?20mm~900mm44/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)空心球構(gòu)造要要求a.空心球外徑D匯交鋼管構(gòu)造造圖45/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)空心球構(gòu)造要要求b.空心球壁厚空心球外徑（（D）與其壁厚（（t）的比值，一一般可取25～45。空心球壁厚厚與鋼管最大大壁厚的比值值一般取1.2～2.0，空心球壁厚厚一般不宜小于4mm。c.空心球加勁肋肋空心球外徑等等于或大于300mm且桿件內(nèi)力較較大需要提高高承載能力時(shí)時(shí)，球內(nèi)可加設(shè)設(shè)肋板，其厚度不應(yīng)小于于球壁厚。內(nèi)力較大的的桿件應(yīng)位于于肋板平面內(nèi)內(nèi)。d.空心球外徑與與鋼管外徑根據(jù)構(gòu)造要求求，空心球外徑一一般取鋼管外外徑的2倍以上。46/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)允許部分腹桿桿與腹桿或腹腹桿與弦桿相相匯交。匯交桿件的軸軸線必須通過過空心球形心心，匯交兩桿桿中截面積大大的桿件必須須全截面焊在在球上。當(dāng)兩桿截面面面積相等時(shí)，，取拉桿稱為為主桿另一桿坡口焊焊在主桿上，，但必須保證證有3/4截面焊在球上上。如果匯交桿件件受力較大，，可設(shè)置加勁勁肋47/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)球管連接焊縫縫鋼管桿件與空空心球的連接接，鋼管應(yīng)開開坡口，在鋼鋼管與空心球球之間應(yīng)留有有一定縫隙予予以焊透，以以實(shí)現(xiàn)焊縫與與鋼管等強(qiáng)。。鋼管加套管的的連接套管壁厚不應(yīng)應(yīng)小于3mm，長度可為30～50mm。48/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)球管連接焊縫縫鋼管不加套管管的連接49/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)球管連接焊縫縫hf尚應(yīng)滿足下列列規(guī)定：當(dāng)鋼管壁厚tc≤4mm，1.5tc≥hftc；當(dāng)鋼管壁厚tc4mm，1.2tc≥hftc。角焊縫縫示意意圖若不滿滿足上上述要要求，，則鋼鋼管與與球面面連接接焊縫縫應(yīng)按按斜角角角焊焊縫計(jì)計(jì)算。。50/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)設(shè)計(jì)（2）螺栓栓球節(jié)節(jié)點(diǎn)螺栓球球連接接節(jié)點(diǎn)點(diǎn)圖示示51/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)的的構(gòu)造原原理第①步步：將將置有有螺栓栓的錐錐頭或或封板板焊在在鋼管管桿件件的兩兩端。。第②步步：伸伸出錐錐頭或或封板板的螺螺桿上上套有有長形形六角角套筒筒。第③步步：通過銷銷子或或緊固固螺釘釘帶動(dòng)動(dòng)螺栓栓轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)，從從而使使螺栓栓旋入入球體體，直直至螺螺栓頭頭與封封板或或錐頭頭貼緊緊為止止。第④步步：各匯交交桿件件均按按此連連接后后即形形成節(jié)節(jié)點(diǎn)。。螺栓栓擰緊緊程度度靠銷銷子或或螺釘釘來控控制。。52/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)的的傳力力路線線當(dāng)桿件件受拉拉時(shí)，，其傳傳力路路線為為：（套筒筒不受受力））拉力→鋼管→錐頭或或封板板→螺栓→鋼球當(dāng)桿件件受壓壓時(shí)，，其傳傳力路路線為為：壓力→鋼管→錐頭或或封板板→套筒→鋼球（螺栓不不受力力，壓壓力通通過零零件之之間接接觸面面來傳傳遞。。銷子子或緊緊固螺螺釘僅僅在安安裝過過程中中發(fā)揮揮作用用，檢查螺螺栓伸伸入球球體長長度是是否到到位，，當(dāng)安安裝完完畢后后，它它的作作用也也終止止。））53/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)設(shè)計(jì)零件名稱推薦材料材料標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)備注鋼球45鋼《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB/T699毛坯鋼球鍛造成型錐頭或封板Q235B鋼

《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB/T700鋼號(hào)宜與桿件一致Q345鋼《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》GB/T1591套筒Q235B鋼GB/T700套筒內(nèi)孔徑為13~34mmQ345鋼GB/T1591套筒內(nèi)孔徑為37~65mm45號(hào)鋼GB/T699高強(qiáng)度螺栓20MnTiB，40Cr，35CrMo《合金結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T3077）螺紋規(guī)格M12~M2435VB，40Cr，35CrMo螺紋規(guī)格M27~M3635CrMo，40Cr螺紋規(guī)格M39~M64緊固螺釘20MnTiB《合金結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T3077）螺釘直徑宜盡量小40Cr螺栓球球節(jié)點(diǎn)點(diǎn)零件件材料料54/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)設(shè)計(jì)螺栓球球節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的設(shè)設(shè)計(jì)a.高強(qiáng)螺螺栓設(shè)設(shè)計(jì)受拉承承載力力設(shè)計(jì)計(jì)值ftb—高強(qiáng)度度螺栓栓經(jīng)熱熱處理理后的的受拉拉強(qiáng)度度設(shè)計(jì)計(jì)值，，對(duì)10.9S，取430MPa，對(duì)9.8S，取385MPa；Aeff—高強(qiáng)度度螺栓栓的有有效截截面面面積，，當(dāng)螺螺栓上上鉆有有鍵槽槽或鉆鉆孔時(shí)時(shí)，取取螺紋紋處或或鍵槽槽、鉆鉆孔處處二者者中的的較小小值。。55/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)設(shè)計(jì)鋼球的的設(shè)計(jì)計(jì)鋼球按按其加加工成成型方方法可可分為為鍛壓球球和鑄鋼球球兩種。。（原理理）鋼球的的大小小取決決于螺栓的的直徑徑、相鄰桿桿件的的夾角角和螺栓伸伸入球球體的的長度度等因素，，同時(shí)時(shí)要求伸伸入球球體的的相鄰鄰兩個(gè)個(gè)螺栓栓不相相碰。另外外還應(yīng)應(yīng)保證證相鄰兩兩根桿桿件的的套筒筒不相相碰。56/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)設(shè)計(jì)鋼球的的設(shè)計(jì)計(jì)鋼球的的有關(guān)關(guān)參數(shù)數(shù)螺栓不不相碰碰—套筒筒外接接圓直直徑與與螺栓栓直徑徑之比比一般般取1.8。此此外<30。57/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)設(shè)計(jì)鋼球的的設(shè)計(jì)計(jì)鋼球的的切削削面套筒不相碰碰—套筒筒外接接圓直直徑與與螺栓栓直徑徑之比比一般般取1.8。此此外<30。58/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)設(shè)計(jì)鋼球的的設(shè)計(jì)計(jì)≤30。雖然能能保證證相鄰鄰兩個(gè)個(gè)套筒筒不相相碰，，但不不能保保證相相鄰兩兩根桿桿件（（采用用圓鋼鋼管和和封板板）不不相碰碰。59/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)設(shè)計(jì)套筒的的設(shè)計(jì)計(jì)套筒是是六角角形的的無紋紋螺母母，主要要用以擰擰緊螺螺栓和和傳遞遞桿件件軸向向壓力力。設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)其其外形形尺寸寸應(yīng)符符合扳手開開口尺尺寸系系列，端部部應(yīng)保保持平平整。。套筒筒內(nèi)孔孔徑一一般比螺栓栓直徑徑大1mm。滑槽寬度一一般比銷釘釘直徑大1.5~2mm。套筒端到到開槽端（（或釘孔端端）距離應(yīng)應(yīng)不小于1.5倍開槽的寬寬度或6mm。（a）設(shè)設(shè)滑槽（（b）設(shè)設(shè)螺孔套筒的幾何何尺寸60/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)銷子或螺釘釘銷子或螺釘釘是套筒和和螺栓聯(lián)系系的媒介，在旋轉(zhuǎn)套套筒時(shí)通過過它推動(dòng)螺螺栓伸入鋼鋼球內(nèi)。在旋轉(zhuǎn)套筒筒過程中，，銷子和螺螺釘承受剪剪力，剪力力大小與螺螺栓伸入鋼鋼球的摩阻阻力有關(guān)。。為減少銷孔孔對(duì)螺栓有有效截面的的削弱，銷銷子或螺釘釘直徑盡可可能小些，，宜采用高高強(qiáng)鋼制作作，其銷子直徑一一般取螺栓栓直徑的1/8~1/7倍，不宜小小于3mm，也不宜大大于8mm。采用螺釘?shù)闹睆綇綖槁菟ㄖ敝睆降?/5~1/3倍，不宜小小于4mm，也不宜大大于10mm。61/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)封板與錐頭頭封板和錐頭頭承受桿件件傳來的拉拉力和壓力力。當(dāng)桿件管徑徑大于或等等于76mm時(shí)，宜采用用錐頭連接接；當(dāng)桿件管徑徑小于76mm時(shí)，可采用用封板連接接。錐頭任何截截面上的強(qiáng)強(qiáng)度應(yīng)與連連接鋼管等等強(qiáng)。封板板或錐頭與與桿件連接焊縫寬寬度可根據(jù)據(jù)連接鋼管管壁厚取2～5mm。（a）錐頭與鋼管連接（b）封板與鋼管連接桿件端部連接焊縫62/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)封板與錐頭頭錐頭的承載載力主要與錐頂厚度度、連接桿桿件外徑、、錐頭斜率率等有關(guān)，提出出當(dāng)鋼管直直徑為75～219mm時(shí)，錐頭材材料采用Q235，錐頭受拉拉承載力設(shè)設(shè)計(jì)值可按按下式驗(yàn)算算：錐頭錐頭斜率63/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)（3）支座節(jié)點(diǎn)點(diǎn)支座節(jié)點(diǎn)的的形式及其其適用范圍圍支座節(jié)點(diǎn)傳傳遞的支承承反力：壓壓力支座節(jié)節(jié)點(diǎn)、拉力力支座節(jié)點(diǎn)點(diǎn)a.壓力支座節(jié)節(jié)點(diǎn)（形式式）平板壓力支支座單面弧形壓壓力支座雙面弧形壓壓力支座球鉸壓力支支座板式橡膠支支座64/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)（a）不帶過過渡板（（b）帶過渡渡板平板壓力支支座具有構(gòu)造簡單、、加工方便便、用鋼量量省等優(yōu)點(diǎn)，是目目前中小跨跨度網(wǎng)架中中應(yīng)用最多多的一種支支座形式。。它具有支承底板與與結(jié)構(gòu)支承承面間的應(yīng)應(yīng)力分布不不均勻及精精度不高等等缺點(diǎn)。65/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)（a）2個(gè)錨栓連接接（b）4個(gè)錨拴連接接單面弧形壓壓力支座使支承底板板下的反力力分布比較較均勻，但但摩擦力仍仍較大。為使支座轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，，當(dāng)采用兩個(gè)錨錨栓時(shí)，可可將它們置置于弧形支支座板的中中心線上；當(dāng)支座反力較較大，支座座節(jié)點(diǎn)體量量較大，而而需設(shè)四個(gè)個(gè)錨栓時(shí)，可將它它們置于支支座底板的的四角，并并在錨栓上上部加設(shè)彈簧，以調(diào)節(jié)支支座在弧面面上的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)。為防止彈簧簧銹蝕，應(yīng)應(yīng)加彈簧盒予以保護(hù)。。彌補(bǔ)平板壓壓力支座節(jié)節(jié)點(diǎn)不能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的缺陷陷。66/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)（a）側(cè)視圖圖（（b）正視圖圖雙面弧形壓壓力支座構(gòu)造較復(fù)雜雜、加工麻麻煩、造價(jià)價(jià)較高，且且只能沿一一個(gè)方向轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，也不不利于抗震震要求。上海體育館館等工程的的網(wǎng)架曾采采用過這種種形式的節(jié)節(jié)點(diǎn)。它適適用于跨度大，且且下部支承承結(jié)構(gòu)剛度度較大或溫溫度變化較較大、要求求支座節(jié)點(diǎn)點(diǎn)既能轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)又有一定定側(cè)移的網(wǎng)網(wǎng)架?？呻S鑄鋼塊塊上、下弧弧面轉(zhuǎn)動(dòng)并并能沿上弧弧面作一定定的側(cè)移。。不動(dòng)圓柱鉸支承的約束條件67/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)球鉸壓力支支座由一個(gè)置于支支承面上的的凸形實(shí)心心半球與一一個(gè)連于節(jié)節(jié)點(diǎn)支承底底板的凹形形半球相互互嵌合，并以錨栓栓相連而成成。錨栓螺母下下設(shè)有彈簧，以適應(yīng)節(jié)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)。使支座節(jié)點(diǎn)沿沿兩個(gè)水平平方向自由由轉(zhuǎn)動(dòng)，而而不產(chǎn)生線線位移。它它既能較好好地承受水水平力，又又能自由轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，比較較符合不動(dòng)動(dòng)球鉸支承承的約束條條件，且有有利于抗震震，但構(gòu)造造較復(fù)雜。適用于四點(diǎn)支承及及多點(diǎn)支承承網(wǎng)架。68/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)（a）側(cè)視視圖（b））橡膠墊做做法橡膠支座不出現(xiàn)過大大豎向壓縮縮變形，有有足夠的承承載能力，，可產(chǎn)生較大的的剪切變位位。適應(yīng)網(wǎng)架支支座節(jié)點(diǎn)的的轉(zhuǎn)動(dòng)要求求，又能適適應(yīng)由于溫溫度變化、、地震作用用所產(chǎn)生的的水平變位位。減小或消除除溫度應(yīng)力力、減輕地地震作用的的影響以及及改善下部部支承結(jié)構(gòu)構(gòu)的受力狀狀態(tài)都是有利的的。構(gòu)造簡單、、安裝方便便、節(jié)省鋼鋼材、造價(jià)價(jià)較低等優(yōu)優(yōu)點(diǎn)。橡膠雖有有老化問題題，但防護(hù)護(hù)處理得當(dāng)當(dāng)也可使用用相當(dāng)長的的年限。支承底板與與支承面頂頂板間設(shè)置置一塊由多多層橡膠片片與薄鋼板板粘合、壓壓制。69/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)70/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)b.拉力支支座節(jié)點(diǎn)平板拉力支支座節(jié)點(diǎn)和和單面弧形形拉力支座座節(jié)點(diǎn)。利利用連接支支座節(jié)點(diǎn)與與下部支承承結(jié)構(gòu)的錨栓來傳遞拉力力。單面弧形拉力支座當(dāng)支座拉力力較大，且且對(duì)支座節(jié)節(jié)點(diǎn)有轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)要求時(shí)，，可在單面面弧形壓力力支座節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的基礎(chǔ)上上構(gòu)成拉力力支座節(jié)點(diǎn)點(diǎn)。錨栓拉力力較大時(shí)時(shí)，應(yīng)設(shè)設(shè)置錨栓栓承力架架，即在在錨栓附近近的節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板上加加設(shè)適當(dāng)當(dāng)?shù)乃狡戒摪搴秃拓Q向加加勁肋。它主要要適用于于大、中中跨度的的網(wǎng)架。。71/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)計(jì)支座節(jié)點(diǎn)點(diǎn)設(shè)計(jì)a.平板板支座節(jié)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)計(jì)①底板尺尺寸及厚厚度R——網(wǎng)架架全部荷荷載在支支座引起起的反力力設(shè)計(jì)值值；fc——混凝凝土軸心心抗壓強(qiáng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)值；c——混凝凝土強(qiáng)度度影響系系數(shù)，當(dāng)當(dāng)混凝土土強(qiáng)度等等級(jí)不超超過C50時(shí)取取1.0，當(dāng)混混凝土強(qiáng)強(qiáng)度等級(jí)級(jí)為C80時(shí)取取0.8，其間間按線性性內(nèi)插法法確定；；1——混凝凝土局部部受壓時(shí)時(shí)的強(qiáng)度度提高系系數(shù)；A0——錨栓栓孔面積積，按實(shí)實(shí)際開孔孔形狀計(jì)計(jì)算。底板寬度度不宜小小于200mm，底底板長度度可與寬寬度相同同或稍長長。72/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)計(jì)t應(yīng)滿足底底板在支支承反力力作用下下的抗彎彎要求（（不得小小于16-20mm））：Mb——支座座底板彎彎矩計(jì)算算值。其中73/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)計(jì)②十字節(jié)節(jié)點(diǎn)板及及其連接接的計(jì)算算（a）屈屈曲前（（b））屈曲后后十字節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板的受受壓屈曲曲十字節(jié)點(diǎn)點(diǎn)板的高高度取決決于板間豎向向焊縫長長度。豎向焊焊縫承受受板底支支承壓力力所引起起的剪力力及相應(yīng)應(yīng)的偏心心彎矩，，應(yīng)滿足足以下強(qiáng)強(qiáng)度條件件：74/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)計(jì)③十字節(jié)節(jié)點(diǎn)板與與底板間間的連接接焊縫計(jì)計(jì)算式中∑lw——十字字節(jié)點(diǎn)板板與底板板間連接接焊縫的的總計(jì)算算長度。。④錨栓及及彈簧的的計(jì)算錨栓直徑徑一般為為20~36mm。錨栓個(gè)個(gè)數(shù)一般般為2~4個(gè)個(gè)。支座底底板上的的錨栓孔孔徑宜取取錨栓直直徑2~2.5倍，通常采采用40~60mm，也可采采用橢圓圓孔。75/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)計(jì)（a）兩個(gè)錨栓（不居中）（b）兩個(gè)錨栓（居中）（c）四個(gè)錨栓錨栓設(shè)置方式彈簧可根根據(jù)普通圓柱柱螺旋彈彈簧尺寸寸參數(shù)系列中給給出的彈簧鋼絲絲直徑、、彈簧平平均直徑徑、有效效工作圈圈數(shù)及自自由高度度按構(gòu)造造要求選用。76/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)計(jì)b.弧形形支座設(shè)設(shè)計(jì)弧形支座座板計(jì)算算簡圖77/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)計(jì)①弧形支支座板的的平面尺尺寸必須須滿足局部承壓壓的強(qiáng)度度條件。②確定弧弧形支座座板厚度度時(shí)，考考慮到節(jié)節(jié)點(diǎn)的支支座底板板與弧形形支座板板間接近近于線接接觸，按按雙懸臂梁梁來計(jì)算弧弧形支座座板中央央截面的的彎矩。。78/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)計(jì)③弧形支支座板與與支座底底板間的的接觸應(yīng)力力可按赫赫茲公式式計(jì)算，其強(qiáng)度度條件為為flb——鑄鋼或鋼鋼材自由由接觸時(shí)時(shí)的局部部受壓強(qiáng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)值。假想截面2rb上的局部擠壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，如其值取為鑄鋼或鋼材抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f的4％。79/372.4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)計(jì)c.球鉸鉸支座的的設(shè)計(jì)在球鉸支支座中，，當(dāng)下支支座板的的凸球與與上支座座板的凹凹球二者者曲率半半徑基本本相同時(shí)時(shí)，他們們之間呈呈面接觸觸，隨著著上半球球體的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)產(chǎn)生滑動(dòng)動(dòng)摩擦，，接觸處處的承壓壓力可按按有滑動(dòng)動(dòng)的面接接觸來計(jì)計(jì)算。當(dāng)二者曲曲率半徑徑不同時(shí)時(shí)，則呈呈局部接接觸，借借助于滾滾動(dòng)作用用而轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)，摩擦擦較少，，可按赫赫茲公式式計(jì)算。。此時(shí)最最大接觸觸應(yīng)力球鉸支座座板內(nèi)容1、網(wǎng)架結(jié)結(jié)構(gòu)的分分類2、網(wǎng)架結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)3、網(wǎng)架結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)算算分析方方法4、網(wǎng)架結(jié)結(jié)構(gòu)的抗抗震分析析81/373.1基本假定定及分析析方法（1）基本假假定①節(jié)點(diǎn)為為鉸接，，桿件只只承受軸軸向力，，忽略節(jié)節(jié)點(diǎn)剛度度的影響響。②按小撓撓度理論論計(jì)算，，不考慮慮節(jié)點(diǎn)大大位移的的影響。。③按彈性性方法分分析，不不允許桿桿件進(jìn)入入塑性。。（2）分析方方法有限元法法空間桁架架位移法法，它是是以網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的三個(gè)線線位移為為未知量量，所有有桿件為為承受軸軸向力的的鉸接桿桿系有限限元法。。簡化分析析方法①交叉梁梁系差分分法（跨度40m以下，平平面桁架架系網(wǎng)架架或正放放四角錐錐網(wǎng)架））②擬夾層層板法（（跨度在在40m以下，由由平面桁桁架系或或角錐體體組成的的網(wǎng)架計(jì)計(jì)算，此此法可考考慮剪切切變形和和剛度變變化的影影響）。。③假想彎彎矩法（（斜放四四角錐網(wǎng)網(wǎng)架和棋棋盤形四四角錐網(wǎng)網(wǎng)架的計(jì)計(jì)算。））82/373.2有限元法法-單元?jiǎng)偠榷染仃囌潘慕清F網(wǎng)架（1）桿件局局部坐標(biāo)標(biāo)系單剛剛矩陣軸向力Nij、Nji與位移的的關(guān)系：：桿件局部部坐標(biāo)系系單剛矩矩陣ij桿的力和和位移83/373.1有限元法法-單元?jiǎng)偠榷染仃嚕?）坐標(biāo)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換i點(diǎn)上Nij在x，y，z軸上的分分力Fxi，F(xiàn)yi，F(xiàn)zi的表達(dá)式式為同樣軸向力的的分力84/373.2有限元法法-單元?jiǎng)偠染鼐仃囎鴺?biāo)轉(zhuǎn)換矩矩陣桿端位移列列矩陣85/373.2有限元法-單元?jiǎng)偠染鼐仃嚕?）桿件長度度和夾角ij桿與坐標(biāo)軸軸夾角的方方向余弦節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)86/373.2有限元法-單元?jiǎng)偠染鼐仃嚕?）桿件整體體坐標(biāo)系的的單剛矩陣陣

桿件ij

由于j端，i端發(fā)生單位位移在i端、j端產(chǎn)生的內(nèi)力。

桿件ij

由于i端，j端發(fā)生單位位移在i端、j端產(chǎn)生的內(nèi)力。87/373.3有限元法-結(jié)構(gòu)總剛矩矩陣建立總剛矩矩陣時(shí)，應(yīng)應(yīng)滿足變形協(xié)調(diào)條條件和節(jié)點(diǎn)內(nèi)外力力平衡條件件。將單剛矩陣的的子矩陣以以行列編號(hào)號(hào)（即節(jié)點(diǎn)點(diǎn)號(hào)），對(duì)對(duì)號(hào)入座形形成總剛度度矩陣。作用在i節(jié)點(diǎn)上的外外荷載根據(jù)變形協(xié)協(xié)調(diào)條件，，連接在同同一節(jié)點(diǎn)i上的所有桿桿件的i端位移都相相等。節(jié)點(diǎn)的外力力88/373.3有限元法-結(jié)構(gòu)總剛矩矩陣寫出各桿件件在i端的內(nèi)力與與位移關(guān)系系c——匯交于i點(diǎn)的桿件數(shù)數(shù)。89/373.3有限元法-結(jié)構(gòu)總剛矩矩陣總剛度矩陣陣中i行的元素90/373.3有限元法-結(jié)構(gòu)總剛矩矩陣結(jié)構(gòu)總剛度度矩陣具有有以下特點(diǎn)點(diǎn)：①矩陣具有對(duì)對(duì)稱性②矩陣具有稀稀疏性網(wǎng)架的矩陣陣方程中，，除主對(duì)角元元及其附近近元素為非非零元素外外，其他均均為零元素素，零元素素與求解方方程無關(guān)。因此，在在建立矩陣陣各元素時(shí)時(shí)，可將零零元素取消消，將二維維數(shù)組改為為變帶寬一一維數(shù)組存存放，這樣樣可大大節(jié)節(jié)約計(jì)算機(jī)機(jī)容量。91/373.4有限元法-邊界條件（1）各種支承承情況的邊邊界條件①周邊支承承網(wǎng)架平面圖圖及立面圖圖計(jì)算簡圖92/373.4有限元法-邊界條件梁和柱的豎豎向剛度很很大，忽略略梁的豎向向變形和柱柱子軸向變變形，因此此網(wǎng)架支座豎豎向位移為為零。在網(wǎng)架支座座的徑向（（a點(diǎn)y向，c點(diǎn)x向）應(yīng)將下部部結(jié)構(gòu)作為為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)隨彈性約約束，柱子子水平位移移方向的等等效彈簧系系數(shù)Ez，Iz，Hz為支承柱的的材料彈性性模量、截截面慣性矩矩和柱子長長度。在網(wǎng)網(wǎng)架支座的的切向，考慮周邊邊桿件共同同工作，認(rèn)認(rèn)為是自由由的。93/373.4有限元法-邊界條件（1）各種支承承情況的邊邊界條件①周邊支承承②點(diǎn)支承點(diǎn)支承是指指網(wǎng)架擱置置在獨(dú)立柱柱子上，柱柱子與其他他結(jié)構(gòu)無聯(lián)聯(lián)系。點(diǎn)支承的網(wǎng)網(wǎng)架水平x向：水平y(tǒng)向：豎向?yàn)楣潭ǘs束。94/373.4有限元法-邊界條件（2）處理方法法①支座某方方向固定采用劃行劃列方法，即在在總剛度矩矩陣中，將將位移等于零的行行號(hào)和列號(hào)號(hào)劃去，使使總剛矩陣陣階數(shù)減少少，但也帶帶來總剛度度矩陣元素素地址的變變動(dòng)。例：i點(diǎn)z方向位移為為零，將c行（c=3*（i-1）+3）和c列去掉。采用充大數(shù)數(shù)方法，即即在c行對(duì)角元素素充大數(shù)R=108~1012。95/373.4有限元法-邊界條件②支座某方方向彈性約約束支座某方向向彈性約束束是指沿某某方向（該該方向平行行于結(jié)構(gòu)坐坐標(biāo)系）設(shè)設(shè)有彈性支支承Kz，在總剛度度矩陣對(duì)角角元素的相相應(yīng)位置上上加Kz。96/373.4有限元法-邊界條件③支座沉降降的處理設(shè)支座i節(jié)點(diǎn)發(fā)生豎豎向沉降，即即i=，則則在在對(duì)應(yīng)應(yīng)行行號(hào)號(hào)c=3××（i-1）+3充大大數(shù)數(shù)R，并并將將行行右右端端項(xiàng)項(xiàng)Pzi改為為R*。97/373.4有限限元元法法-邊界界條條件件④斜斜邊邊界界處處理理斜邊邊界界是是指指沿沿著著與與整整體體坐坐標(biāo)標(biāo)系系斜斜交交的的方方向向有有約約束束的的邊邊界界。。在在網(wǎng)網(wǎng)架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)中中結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)平平面面為為圓圓形形、、三三邊邊形形或或其其他他任任意意多多邊邊形形，，都都會(huì)會(huì)存存在在斜斜邊邊界界。。在在結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的對(duì)對(duì)稱稱性性利利用用中中，，也也存存在在對(duì)對(duì)稱稱面面上上是是斜斜邊邊界界。。（a）結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)平平面面為為圖圖形形（（b）對(duì)對(duì)稱稱性性利利用用98/373.4有限限元元法法-邊界界條條件件④斜斜邊邊界界處處理理（a）附附加加桿桿件件（（b）位位移移變變換換斜邊邊界界處處理理99/373.5網(wǎng)架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的溫溫度度應(yīng)應(yīng)力力網(wǎng)架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)是是超靜靜定定結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，在在均均勻勻溫溫度度場場變變化化下下。。由由于于桿桿件件不不能能自自由由熱熱脹脹冷冷縮縮，，桿桿件件會(huì)會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生生應(yīng)應(yīng)力力，這這種種應(yīng)應(yīng)力力稱稱為為網(wǎng)網(wǎng)架架的的溫溫度度應(yīng)應(yīng)力力。。溫度度場場變變化化范范圍圍是是指施施工工安安裝裝完完畢畢（（網(wǎng)網(wǎng)架架支支座座與與下下部部結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)連連接接固固定定牢牢固固））時(shí)時(shí)的的氣氣溫溫與與當(dāng)當(dāng)?shù)氐爻３Ｄ昴曜钭罡吒呋蚧蜃钭畹偷蜌鈿鉁販刂畈?。工廠廠車車間間生生產(chǎn)產(chǎn)過過程程中中引引起起的的溫溫度度場場變變化化，，也也是是網(wǎng)網(wǎng)架架設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)中中應(yīng)應(yīng)加加以以考考慮慮的的，，這這可可由由工工藝藝提提出出。。目前前，，溫溫度度應(yīng)應(yīng)力力的的計(jì)計(jì)算算方方法法有有采采用用空間間桿桿系系有有限限元元法法的的精精確確計(jì)計(jì)算算方方法法和和把把網(wǎng)網(wǎng)架架簡簡化化為為平平面面構(gòu)構(gòu)架架的的近近似似分分析析法法。100/373.5網(wǎng)架結(jié)結(jié)構(gòu)的的溫度度應(yīng)力力1）精確計(jì)計(jì)算法法——空間桿桿系有有限元元法首先將將網(wǎng)架架各節(jié)節(jié)點(diǎn)加加以約約束，，求出出因溫度度變化化而引引起的的的桿桿件固固端內(nèi)內(nèi)力和和各節(jié)節(jié)點(diǎn)的的不平平衡力力；然后后取消消約束束，將將節(jié)點(diǎn)點(diǎn)不平平衡力力反向向作用用在節(jié)節(jié)點(diǎn)上上，用用空間間桿系系有限限元法法求出出節(jié)點(diǎn)不不平衡衡力引引起的的桿件件內(nèi)力力；最后后將桿件件固端端內(nèi)力力與由由節(jié)點(diǎn)點(diǎn)不平平衡力力引起起的桿桿件內(nèi)內(nèi)力疊疊加，即求求得網(wǎng)網(wǎng)架的的桿件件溫度度應(yīng)力力。（1）溫度度變化化引起起的桿桿件固固端內(nèi)內(nèi)力桿端節(jié)節(jié)點(diǎn)力力101/373.5網(wǎng)架結(jié)結(jié)構(gòu)的的溫度度應(yīng)力力（2）節(jié)點(diǎn)點(diǎn)不平平衡力力引起起的桿桿件內(nèi)內(nèi)力設(shè)與i節(jié)點(diǎn)相相連的的桿件件有m根，則則固定定端節(jié)節(jié)點(diǎn)力力引起起的i節(jié)點(diǎn)不不平衡衡力的的公式式為：：求得網(wǎng)網(wǎng)架其其余節(jié)節(jié)點(diǎn)上上的不不平衡衡力，，將各各節(jié)點(diǎn)點(diǎn)不平平衡力力反向向作用用于對(duì)對(duì)應(yīng)節(jié)節(jié)點(diǎn)上上，建建立由由節(jié)點(diǎn)點(diǎn)不平平衡力力引起起的結(jié)結(jié)構(gòu)總總剛矩矩陣方方程，，并考考慮邊邊界條條件的的影響響，求求出由由節(jié)點(diǎn)點(diǎn)不平平衡力力引起起的桿桿件內(nèi)內(nèi)力。。102/373.5網(wǎng)架結(jié)結(jié)構(gòu)的的溫度度應(yīng)力力（3）網(wǎng)架架桿件件的溫溫度應(yīng)應(yīng)力桿件固固端內(nèi)內(nèi)力節(jié)點(diǎn)不不平衡衡力103/373.5網(wǎng)架結(jié)結(jié)構(gòu)的的溫度度應(yīng)力力2）簡化化計(jì)算算適用于于周邊簡簡支的各種種網(wǎng)架架結(jié)構(gòu)構(gòu)。把空間間網(wǎng)架架簡化化為平面構(gòu)構(gòu)架來分析析。在網(wǎng)架架桿件件中，，將與支支承結(jié)結(jié)構(gòu)相相連的的弦桿桿組成成的平平面稱稱為支支承平平面弦弦桿，，其他他桿件件稱為為非支支承平平面桿桿件。支承平平面弦弦桿的的溫度度應(yīng)力力受支支座約約束的的影響響最顯顯著，，其溫溫度應(yīng)應(yīng)力也也最大大，非非支承承平面面桿件件受支支座約約束影影響較較小。。（a）下弦弦支承承（b）上弦弦支承承網(wǎng)架的的支承承平面面104/373.5網(wǎng)架結(jié)結(jié)構(gòu)的的溫度度應(yīng)力力3）網(wǎng)架架不考考慮溫溫度應(yīng)應(yīng)力的的條件件網(wǎng)架的的溫度度應(yīng)力力計(jì)算算分為為中間間區(qū)域域和邊邊緣區(qū)區(qū)域。。網(wǎng)架中間區(qū)區(qū)域支支承平平面弦弦桿的的溫度度應(yīng)力力大小小，作為為是否否考慮慮溫度度應(yīng)力力的依依據(jù)。。各種形形式網(wǎng)網(wǎng)架支支承平平面弦弦桿中中間區(qū)區(qū)域的的溫度度應(yīng)力力：——系數(shù)，，支承承平面面弦桿桿為正正交正正放時(shí)時(shí)=1.0，正交交斜放放時(shí)，，=√2，三向向時(shí)，，=2.0。Am——支承平平面弦弦桿截截面面面積的的算術(shù)術(shù)平均均值。。105/373.5網(wǎng)架結(jié)結(jié)構(gòu)的的溫度度應(yīng)力力3）網(wǎng)架架不考考慮溫溫度應(yīng)應(yīng)力的的條件件計(jì)算的的溫度度應(yīng)力力小u表示柱柱子在在單位位力作作用下下的柱柱頂位位移，，則106/373.5網(wǎng)架結(jié)結(jié)構(gòu)的的溫度度應(yīng)力力3）網(wǎng)架架不考考慮溫溫度應(yīng)應(yīng)力的的條件件《空間網(wǎng)網(wǎng)格結(jié)結(jié)構(gòu)技技術(shù)規(guī)規(guī)程》（JGJ7）中規(guī)規(guī)定，，當(dāng)網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)結(jié)構(gòu)符符合下下列條條件之之一者者，可可不考考慮由由于溫溫度變變化而而引起起的內(nèi)內(nèi)力。。①支座節(jié)節(jié)點(diǎn)的的構(gòu)造造允許許網(wǎng)架架側(cè)移移時(shí)，，其側(cè)側(cè)移值值應(yīng)等等于或或大于于相應(yīng)應(yīng)公式式的計(jì)計(jì)算值值。②當(dāng)周邊邊支承承的網(wǎng)網(wǎng)架，，且網(wǎng)網(wǎng)架驗(yàn)驗(yàn)算方方向跨跨度小小于40m時(shí)，支支承結(jié)結(jié)構(gòu)為為獨(dú)立立柱或或磚壁壁柱。③在單位位力作作用下下，柱柱頂位位移大大于或或等于于相應(yīng)應(yīng)公式式的計(jì)計(jì)算值值。內(nèi)容1、網(wǎng)架架結(jié)構(gòu)構(gòu)的分分類2、網(wǎng)架架結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)3、網(wǎng)架架結(jié)構(gòu)構(gòu)計(jì)算算分析析方法法4、網(wǎng)架架結(jié)構(gòu)構(gòu)的抗抗震分分析108/374.1概述分析方方法：：振型分分解反反應(yīng)譜譜法，，時(shí)程程分析析法。其基本本假定定為：：①結(jié)構(gòu)構(gòu)是可可以離離散為為多個(gè)個(gè)集中中質(zhì)量量的彈彈性體體系；；②結(jié)構(gòu)③振動(dòng)時(shí)地基的各部分做同一運(yùn)動(dòng)，忽略地面運(yùn)動(dòng)相位差的影響；④結(jié)構(gòu)的阻尼很小，可以忽略各振型之間的耦聯(lián)影響。109/374.2網(wǎng)架結(jié)結(jié)構(gòu)的的自振振特性性①頻譜相相當(dāng)密密集。網(wǎng)架架結(jié)構(gòu)構(gòu)頻率率密集集這個(gè)個(gè)特點(diǎn)點(diǎn)尤其其在低低頻階階段更更為顯顯著。。因此此，在在網(wǎng)架架結(jié)構(gòu)構(gòu)抗震震計(jì)算算中選選擇合合適的的截?cái)鄶囝l率率格外外重要要。②常用用周邊邊支承承網(wǎng)架架結(jié)構(gòu)構(gòu)的基基頻一一般約約在1.5~3.5Hz之間，即基基本周周期約約在0.3至0.7s左右。。網(wǎng)架架的第第二個(gè)個(gè)自振振周期期約為為0.1～0.35s，而第三三個(gè)自振振周期約約0.1～0.3s。③網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)的基頻頻或基本本周期與與結(jié)構(gòu)的的短向跨跨度大小小有關(guān)，跨度越越大則基基頻越小小，也就就是基本本周期越越大，這這也意味味著結(jié)構(gòu)構(gòu)因跨度度增大而而變“柔柔”。網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)的基頻頻或基本本周期與與結(jié)構(gòu)的的長向跨跨度的大大小也有有關(guān)，但但改變的的幅度不不大。然然而除基基本周期期外其他他各模態(tài)態(tài)的周期期隨網(wǎng)架架長向跨跨度的增增加會(huì)有有所增長長。110/374.2網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)的自振振特性④振型可以以分為水水平振型型及豎向向振型兩兩類。振型類類型與網(wǎng)網(wǎng)架邊界界的約束束條件很很有關(guān)系系。當(dāng)邊邊界的水水平約束束較強(qiáng)時(shí)時(shí)，網(wǎng)架架結(jié)構(gòu)的的前幾個(gè)個(gè)振型皆皆為豎向向振型，，亦即振振型的豎豎向分量量絕對(duì)大大于水平平分量。。⑤各種不同同類型網(wǎng)網(wǎng)架的豎豎向振型型曲面基基本上相相似。⑥不同類型型但具有有相同跨跨度的網(wǎng)網(wǎng)架基本本周期比比較接近近。⑦邊界約束束的強(qiáng)弱弱對(duì)網(wǎng)架架結(jié)構(gòu)基基本周期期略有影影響，而對(duì)其其他各自自振周期期影響不不大。⑧荷載（附附加質(zhì)量量）的大大小對(duì)網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)的基本本周期111/37網(wǎng)架類型尺寸（m）高度（m）T1T2T3T4T5T6T7T8T9T10正交正放24×242.30.3290.1170.1130.0900.0840.0830.0750.0740.0720.06724×362.30.3700.1620.1350.1110.1060.1000.0970.0950.0910.08624×482.60.3550.2560.1860.1790.1770.1380.1260.1090.0980.09136×363.10.4700.1740.1630.1310.1120.1110.1040.1020.0970.09336×543.60.4750.2190.1950.1730.1470.1440.1400.1370.1280.12436×723.60.4800.3600.2620.2580.2490.2440.2390.1680.1840.14048×484.00.5660.2550.1990.1760.1560.1550.1550.1440.1250.11148×724.20.5890.2940.2690.2580.2230.1930.1770.1760.1730.17160×605.10.6460.2380.2350.2290.2130.1760.1710.1690.1470.14472×726.00.7180.2950.2910.2620.2360.2040.2000.1910.1850.185正放四角錐36×363.00.4120.2010.1890.1720.1660.1420.1170.1110.1030.10048×484.00.5050.2550.2310.2190.1960.1770.1630.1480.1380.12760×605.10.600.3080.2800.2790.2370.2330.2160.1710.1600.15224×242.30.3270.0920.0860.0680.0680.0670.0600.0600.0560.05624×362.30.3500.1470.0990.0860.0800.0780.0760.0670.0650.06336×363.10.4440.1230.1200.0950.0900.0860.0790.0770.0730.07236×483.60.4550.2100.1490.1280.1140.1090.1030.0990.0930.08948×484.00.5500.1530.1490.1210.1160.1110.1080.0930.0900.08960×605.10.6300.1860.1750.1510.1420.1360.1250.1180.1120.108斜放四角錐36×363.00.4350.1830.1610.1510.1330.1140.1070.1060.1000.09248×484.00.5230.2080.1890.1610.1470.1340.1290.1260.1180.11560×605.10．6100.2510.2250.1890.1770.1590.1520.1520.1410.140正方抽空四角錐36×363.10.4720.1500.1470.1120.1070.0950.0870.0910.0920.09248×724.00.6010.3150.2010.1800.1760.1630.1510.1390.1330.127星形四角錐37×382.10.5390.1680.1610.1140.1010.0870.0810.0760.0740.06948×484.00.5170.1810