空間網(wǎng)架結構四

第二章空間網(wǎng)架結構

2.1網(wǎng)架的形式由多根桿件按照一定的網(wǎng)格形式通過節(jié)點連結而成的平板空間結構。具有空間受力、重量輕、剛度大、抗震性能好等優(yōu)點；網(wǎng)架結構廣泛用作體育館、展覽館、俱樂部、影劇院、食堂、會議室、候車廳、飛機庫、車間等的屋蓋結構。具有工業(yè)化程度高、自重輕、穩(wěn)定性好、外形美觀的特點。缺點是匯交于節(jié)點上的桿件數(shù)量較多，制作安裝較平面結構復雜。1.網(wǎng)架按弦桿層的形式按弦桿層數(shù)不同可分為雙層網(wǎng)架和三層網(wǎng)架2.雙層網(wǎng)架的常用形式

（1）平面桁架系網(wǎng)架兩向正交正放網(wǎng)架兩向正交斜放、斜交斜放網(wǎng)架三向網(wǎng)架特點：由平面桁架相互交叉所組成，其上、下弦桿長度相等，桿件類型少，且上、下弦桿和腹桿在同一平面內(nèi)。一般應使斜腹桿受拉，豎桿受壓。斜腹桿與弦桿間的夾角宜在40°～60°之間。

兩向正交正放網(wǎng)架

由兩組分別與邊界平行的平面桁架互成90°交叉組成。同一方向的各平面桁架長度一致。

網(wǎng)架本身屬幾何可變體系。適用于建筑平面為正方形或接近正方形且跨度較小的情況。兩個方向的桿件內(nèi)力差別不大，受力較均勻。

兩向正交斜放網(wǎng)架

短桁架對長桁架有嵌固作用，受力有利。角部產(chǎn)生拔力，常取無角部形式。比正交正放網(wǎng)架空間剛度大，受力均勻，用鋼省。適用于建筑平面為矩形的情況。三向網(wǎng)架

特點：幾何不變體系，網(wǎng)架空間剛度大，受力性能好，內(nèi)力分布也較均勻。桿件數(shù)量多，節(jié)點構造比較復雜。三向網(wǎng)架適用于大跨度且建筑平面為三角形、六邊形、多邊形和圓形的情況。

（2）四角錐體系網(wǎng)架

正放四角錐網(wǎng)架正放抽空四角錐網(wǎng)架棋盤形四角錐網(wǎng)架斜放四角錐網(wǎng)架星形四角錐網(wǎng)架正放四角錐網(wǎng)架正放抽空四角錐網(wǎng)架

桿件受力較均勻，空間剛度比其它類型的四角錐網(wǎng)架及兩向網(wǎng)架好。適用于建筑平面接近正方形的周邊支承及點支承情況。

周邊網(wǎng)格錐體不動外，跳格地抽掉一些四角錐單元中的腹桿和下弦桿，使下弦網(wǎng)格尺寸擴大一倍。適用于中、小跨度或屋面荷載較輕的周邊支承、點支承以及周邊支承與點支承結合的網(wǎng)架。

棋盤形四角錐網(wǎng)架

正放四角錐網(wǎng)架周邊四角錐不變，中間四角錐間隔抽空，下弦桿呈正交斜放，上弦桿呈正交正放。上弦桿比下弦桿短，受力合理?？朔诵狈潘慕清F網(wǎng)架屋面板類型多，屋面組織排水較困難的缺點。適用于中、小跨度周邊支承方形或接近方形平面的網(wǎng)架。

斜放四角錐網(wǎng)架上弦桿比下弦桿短，受力合理。桿件數(shù)量少，屋面板類型多，屋面組織排水較困難。適用于中、小跨度周邊支承，或周邊支承與點支承相結合的矩形平面情況。

星形四角錐網(wǎng)架

由兩個倒置的三角形小桁架相互正交單元組成。適用于中、小跨度周邊支承方形或接近方形平面的網(wǎng)架。

（3）三角錐體系網(wǎng)架三角錐網(wǎng)架抽空三角錐網(wǎng)架蜂窩形三角錐網(wǎng)架

三角錐網(wǎng)架

上、下弦平面均為三角形網(wǎng)格。桿件受力均勻，本身為幾何不變體，整體抗扭、抗彎剛度好。適用于大中跨度及重屋蓋建筑物，當建筑平面為三角形、六邊形和圓形時最為適宜。

抽空三角錐網(wǎng)架

抽去部分三角錐單元的腹桿和下弦桿。下弦桿內(nèi)力較大，用鋼量省，但空間剛度較三角錐網(wǎng)架小。適用于中、小跨度的三角形、六邊形和圓形等平面的建筑。

蜂窩形三角錐網(wǎng)架

上弦為正三角形和正六邊形網(wǎng)格，下弦為正六邊形網(wǎng)格。本身幾何可變。其上弦桿短，下弦桿長，受力合理。適用于中、小跨度周邊支承的情況，可用于六邊形、圓形或矩形平面。

2.2網(wǎng)架選型

根據(jù)建筑平面形狀和跨度大小，支承方式、荷載大小、屋面構造和材料、制作安裝方法等因素。

《網(wǎng)架結構設計與施工規(guī)程》JGJ7-91

大跨度為60m以上中跨度為30～60m小跨度為30m以下

1網(wǎng)架結構的支承及其選型支承方式:周邊支承點支承周邊支承與點支承相結合兩邊和三邊支承等。周邊支承點支承點支承網(wǎng)架受力與鋼筋混凝土無梁樓蓋相似。

為減小跨中正彎矩及撓度，設計時應盡量帶有懸挑，多點支承網(wǎng)架的懸挑長度可取跨度的1／4～1／3。

周邊支承與點支承結合

各種柱帽形式點支承網(wǎng)架與柱子相連宜設柱帽以減小沖剪作用。柱帽可設置于下弦平面之下(圖a)，也可設置于上弦平面之上(圖b)。當柱子直接支承上弦節(jié)點時，也可在網(wǎng)架內(nèi)設置傘形柱帽(圖c)，這種柱帽承載力較低，適用于中小跨度網(wǎng)架。

2網(wǎng)素架高度及見網(wǎng)格尺寸網(wǎng)架的喪高度與血屋面荷張載、跨堆度、平椒面形狀放、支承魯條件、設備管道挑等因素有方關。3網(wǎng)挺架的撓度量要求及屋幼面排水坡士度容許撓攤度：用作屋蓋—L2/25上0，用作樓蓋—L2/300排水坡度壞：3%～5%起拱要求扣：L2/30抬02.3不網(wǎng)架甩的計算鈴要點1.直騙接作用卷（荷載犧）和間碑接作用對使用合階段荷載作用下的內(nèi)力和問位移進行計算弦，并應根她據(jù)具體情池況對地震作囑用、溫貸度變化竄、支座生沉降等間接刑作用及施工安朵裝荷載引起的內(nèi)障力和位移宵進行計算退。（1）哀永久荷家載：①網(wǎng)架自軌重；②屋溫面（或樓鬼面）材料蛇重力；③皮吊頂材料筒的重力；怕④設備管愁道的重力悼。雙層網(wǎng)標架自重gok（kN/晚m2）式中，gok——網(wǎng)運架自重巧（kN千/m2）；L2——網(wǎng)架渠的短向跨襲度（m）糕；qw——除網(wǎng)丑架自重外就的屋面荷蛛載或樓面品荷載的標性準值（k陶N/m2）；嘗ξ——系拉數(shù)。對桿腐件采用鋼描管的網(wǎng)架遮取ξ=1掉.0；束采用型鋼頑的網(wǎng)架取脈ξ=1.秒2。（2）可易變荷載：活荷載芹、雪荷勺載、積扁灰荷載縱、風荷狡載及吊項車荷載（3）宋抗震驗援算：豎向抗弦震驗算設防烈偶度為8度或9度的地區(qū)這，周邊支仗承及多底點支承取和周邊柔支承相史結合的認網(wǎng)架v為豎向地海震作用系瞇數(shù)。懸挑長度哲較大的網(wǎng)架屋標蓋結構以昨及用于樓層的網(wǎng)架結蔑構，當設防烈采度為8度或9度時，涌其豎向紛地震作墓用標準訊值可分辣別取該是結構重力荷載身代表值的10%或20%。設計旅基本地彈震加速耐度為0.3g時，可閥取該結謀構重力旨荷載代薪表值的15%。計算重董力荷載代簽表值時，永久荷載狡取100%，雪荷推載和屋輛面積灰脖荷載取50%，不計屋賄面活荷載異。水平抗琴震驗算在抗震位設防烈駛度為8度的地鬧區(qū)，對廟于周邊滿支承的屢中小跨證度網(wǎng)架晝可不進揉行水平供抗震驗乓算；在昏抗震設看防烈度鵲為9度的地司區(qū)，對夾各種網(wǎng)但架結構掃均應進疏行水平濾抗震驗陣算。（4）男溫度內(nèi)鮮力：不計算斜的條件①支座惡節(jié)點的雨構造允虹許網(wǎng)架賠側移，屆且側移警值不小兵于下式乞的計算蛋值（例惠如板式套橡膠支演座）；②周邊支訂承的網(wǎng)架柜，當網(wǎng)架謹驗算方向胡跨度小于40m，且支純承結構蠶為獨立談柱或磚胸壁柱；③在單位愁力作用下寫，柱頂位旋移大于或升等于下式帖的計算值需要計基算時，采用空間券桁架位移宜法，或近關似計算方別法。（5）你荷載及沫荷載效挽應組合對非抗死震設計畫，《建嫌筑結構略荷載規(guī)食范》G許B5杏000下9；對抗震設女計，《晶建筑抗震雹設計規(guī)范薄》GB撈5001誦12.網(wǎng)架內(nèi)力聚分析方法按彈性墾階段計霞算（1）空腸間桁架位鬧移法（空火間桿系有倦限元法）（2）交懶叉梁系差餐分法是一初種簡化計惰算方法（3）擬遲夾層板法族是又一種升簡化計算棄方法（4）假桃想彎矩法減也屬簡化蘆計算方法2.4屈空間桿系老有限元法以網(wǎng)架的桿件為基本單尊元，以節(jié)點位世移為基本霜未知量博。先由鮮桿件內(nèi)講力與節(jié)淺點位移藍之間的拼關系建尋立單元晃剛度矩敞陣，然軋后根據(jù)覺各節(jié)點升平衡及徹變形協(xié)山調(diào)條件唉建立結煮構的節(jié)鐮點荷載交和節(jié)點蓬位移間拘關系，軋形成結塘構總剛潮度矩陣去和總剛資度方程掉。總剛刪度方程丈是以節(jié)贊點位移謊為未知線量的線臥性方程查組。引酷入邊界拳條件后樣，求解紋出各節(jié)藝點位移懼值。最乏后由桿癥件單元左內(nèi)力與鋤節(jié)點位匯移間關于系求出扭桿件內(nèi)俯力。1.基屆本假定（1）網(wǎng)介架的節(jié)點趙為空間鉸村接節(jié)點，槍桿件只承頌受軸力；（2）結尤構材料為構完全彈性陰，在荷載翼作用下網(wǎng)籮架變形很立小，符合雹小變形理總論。2.空間污桿系有限齒元法要點（1）單元剛度輩矩陣空間桿威系有限單元雀：每個桿蛾件共有戲6個自虹由度：對應6個何桿端力：它們之卻間的關叢系是式中即單元剛敬度矩陣。煎和結構力極學的矩陣冰位移法一收致，只是相應錘于剪力拌的各項改均為零暈。（2）坐標轉逗換桿單元識在整體孕坐標系維中的位獨置坐標轉換凍矩陣[T]為：（3）結構總剛遙度矩陣及毀總剛度方業(yè)程（4）結構總剛辛矩陣中邊棟界條件的膝處理方法位移為零塑：劃行劃游列法和乘心大數(shù)法。彈性約束蔑：將彈簧幕剛度K0疊加到鏟總剛矩擺陣中對蠅應的主質對角元任上。指定位報移：主智對角元尚和右端溜項乘以米大數(shù)R（5）網(wǎng)架的邊耽界條件及蒜對稱性利渴用當網(wǎng)架紋結構（索包括支舉座）和青外荷載藏有n個對稱面崗時，可利告用對稱條車件只分析串網(wǎng)架的1櫻/(2n)。對稱面繳內(nèi)各桿濱件的截余面積應街取原截供面面積塑的一半引，n個對稱面胖交線上的灶中心豎桿挺，其截面音面積應取胸原截面面源積的1/邊(2n)。在對稱荷左載作用下亮，對稱面攀內(nèi)網(wǎng)架節(jié)鬧點的反對院稱位移為驢零；在反生對稱荷載枯作用下，渾對稱面內(nèi)籮網(wǎng)架節(jié)點備的對稱位串移應取為室零。（6）斜邊界窄處理根據(jù)邊界榮點的位移捏情況設置麗具有一定頁截面積的霉附加桿對斜邊毀界上的脅節(jié)點位犬移做坐縣標變換（7）桿件內(nèi)力展開為：3.空拔間桿系辯有限元我法計算朱步驟（1）田計算簡扣圖，對材節(jié)點和訓桿件進懷行編號堵；（2）侄計算桿可件單元田長度及碌桿件與石整體坐祥標軸夾劫角余弦挽；（3）初拳選各桿的緒截面積；（4）赤建立局廣部和整膠體坐標側系下的遞單元剛厚度矩陣滾；（5）祖集合總容剛矩陣擊；（6）建雪立荷載列往陣；（7）引控入邊界條儲件對總剛載度方程進的行處理；（8）求裹解總剛度報方程，得衣出各節(jié)點喉位移值；（9）根趟據(jù)節(jié)點位或移計算桿匆件內(nèi)力；（10）劍按桿件內(nèi)端力調(diào)整桿蔑件截面，拴并重新計筋算，迭代存次數(shù)宜不垂超過4～潮5次。2.5修網(wǎng)架桿件掠設計截面鋼管、菜熱軋型蕉鋼和冷未彎薄壁虧型鋼計算長畜度（l為桿件幾竟何長度）容許長府細比（1）受壓悟桿件：[]=18腸0（2）受拉壇桿件：企一般桿否件[]=4駁00，支座附殲近處桿件[]=3曠00，直接承典受動力荷挺載桿件[]=2研50。網(wǎng)架節(jié)或點型式暑主要有漆：（1）柜按節(jié)點負在網(wǎng)架榴中的位雪置可分拜為：中護間節(jié)點冊和支座鴉節(jié)點。（2）啊按節(jié)點塑的連接擁方式可宿分為：及焊接連嗓接節(jié)點紛、高強劣螺栓連灣接節(jié)點根、焊接詞和高強而螺栓混汽合連接諒節(jié)點。（3）銅按節(jié)點突的構造梯形式可擴分為：阿焊接空饑心球節(jié)插點；螺兼栓球節(jié)蠻點；焊庸接鋼板縱節(jié)點；紐奉焊接鋼像管節(jié)點枕；桿件滑直接匯夫交節(jié)點公。我國常番用的是只鋼板節(jié)苗點、焊窮接空心青球節(jié)點療、螺栓槍球節(jié)點蛛。2.6銜節(jié)點警設計焊接空心瘦球節(jié)點螺栓球節(jié)鴿點焊接鋼板軍節(jié)點焊接鋼巴管節(jié)點桿件直譜接匯交申節(jié)點網(wǎng)架的占節(jié)點構頂造應滿崗足下列鍋要求受力合犧理，傳烘力明確仇；保證桿件列匯交于一蕉點，不產(chǎn)德生附加彎脹矩；構造簡單刻，制作安易裝方便，策耗鋼量小嬌；避免難于絲式檢查、清乎刷、涂漆淺和容易積勇留濕氣或搬灰塵的死椒角或凹槽仙，管形截江面應在兩族端封閉。焊接空心訴球節(jié)點是隱用兩塊圓職鋼板（鋼起號Q23融5鋼或Q蠻345鋼抵）經(jīng)熱壓謹或冷壓成喜兩個半球襯后對焊而英成的。鋼竊球外徑一捆般為16盒0㎜～5稈00㎜。詳分加肋與婆不加肋兩范種（圖）拌，當焊接榨空心球的補直徑大于愈300，缺且桿件內(nèi)況力較大時嚇，采用加奴肋球。肋虛板厚度不凱應小于球至壁等厚。焊接空心月球的優(yōu)點鮮是傳力明察確，構造佳簡單，造鐘型美觀，差連接方便艘，適應性棋強。1.渴焊接空播心球節(jié)豆點焊接空真心球直加徑：D＝（d1＋2a＋d2）/θ空心球罷節(jié)點桿束件間縫第隙焊接空心蠟球節(jié)點構父造受壓空搭心球承音載力設捎計值：受拉空心疼球承載力稼設計值：焊縫可按厭對接焊縫淺計算，質宋量應達到區(qū)Ⅱ級要求億：否則只奶能作為斜橋角角焊縫鈔按下式計野算：螺栓球昏節(jié)點由聲鋼球、份高強螺胳栓、緊登固螺栓械、套筒醬、錐頭上或封板吹等零件畢組成，橋適合于穩(wěn)連接圓類鋼管桿墾件。螺栓球節(jié)罩點的優(yōu)點泡是節(jié)點小輝，重量輕足，節(jié)點用攝鋼量約占抬網(wǎng)架用鋼閃量的10趁％?？捎檬酚谌魏涡嗡Ｊ降木W(wǎng)架議，特別適嫌合于四角柴錐、三角蛇錐體系的扇網(wǎng)架。這統(tǒng)種節(jié)點安絲式裝極為方強便，可拆絕卸，安裝爭質量宜達貼到保證。膠可以根據(jù)臉具體情況搭采用散裝幕、分條拼噴裝和整體糞拼裝等安弓裝方法。良螺栓球節(jié)激點的缺點虧是，球體沉加工復雜廊，零部件慮多，加工判精度高；為價格貴；終所需鋼號患不一，工詳序復雜。2.饑螺栓落球節(jié)點螺栓球醋連接節(jié)秧點圖示鋼球尺纏寸螺栓不路碰要求撐：套筒接觸琴面要求：鋼球直徑宇取式以上趕兩式的較仁大值。當相鄰徑兩桿夾難角θ＜30壯°時，撒還要保包證相鄰犯兩根桿育件（管鋸端為封肥板）不浩相碰要甚求：螺栓尺寸當桿件巡壽管徑較鐵大時采斧用錐頭頃連接。首管徑較什小時采垂用封板慌連接。娘連接焊閘縫以及柏錐頭的趣任何截篇面應與般連接鋼哄管等強谷。桿件端去部連接序焊縫錐頭和紐奉封板套筒通毅常開有衡縱向滑余槽(圖)，滑槽榜寬度一漫般比銷竟釘直徑權大1.5-矮2mm。套筒獎應進行愿承壓驗覆算：套筒端部總到開槽端封部(或釘孔喇端)距離應使舌該處有效衛(wèi)截面抗剪顛力不低于錫銷釘(或螺釘)抗剪力，幼且不小于1.5倍開槽的綿寬度或6mm。套筒嚴端部要予保持平夠整，內(nèi)誓孔L徑可比螺待栓直徑大1mm。套筒幾朝何尺寸3.焊接鋼板白節(jié)點鋼板節(jié)笨點的構舟造及設潑計鋼板節(jié)點碰的節(jié)點板刺及蓋板所鐵采用的鋼遺材應與網(wǎng)拆架桿件一議致。鋼板拳節(jié)點的構辦造及設計荷要點如下繞：（1）桿集件重心線脹在節(jié)點處卻宜交與一尊點，否則礎應考慮其敘偏心影響（2）桿年件與節(jié)點夜連接焊縫偵的分布，緩應使焊縫要截面的重妙心與桿件阻重心重合夾，否則應滋考慮其偏淘心影響；（3）桐便于制饞作和拼懇裝。網(wǎng)為架弦桿夸應與蓋襪板和節(jié)翼點板共騙同連接糕，當網(wǎng)厭架跨度她較小時提，弦桿境也可只昏與節(jié)點誕板連接坐；（4）階節(jié)點板嶄厚度的從選擇與醉平面桁棍架的方媽法相同陪，應根攜據(jù)網(wǎng)架蹈最大桿窄件內(nèi)力抹確定。宰節(jié)點板四厚度應服比連接煎桿件的私厚度大損2㎜，錦且不得京小于6壺㎜。節(jié)霧點板的館平面尺爆寸應適云當考慮愛制作和漏