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1、大跨空间结构 网架结构 芦燕大跨空间结构 Spatial Structures2015年9月23日2/120 内容 1、网架结构的分类 2、网架结构设计 3、网架结构计算分析方法 4、网架结构的抗震分析 芦燕大跨空间结构 Spatial Structures2015年9月23日3/120 内容 1、网架结构的分类 2、网架结构设计 3、网架结构计算分析方法 4、网架结构的抗震分析 芦燕大跨空间结构 Spatial Structures2015年9月23日4/120 n 由多根杆件按照某种有规律的几何图形通过节点连接起来 的空间结构。 n 分为双层（多层）平板网格结构（网架），单层和双层的 曲面
2、网格结构（网壳），网格结构是网架与网壳的总称。 n 绝大部分网格结构采用钢管或型钢材料制作而成。 4/37 1.1定义 芦燕大跨空间结构 Spatial Structures2015年9月23日5/120 （1）交叉桁架体系 5/37 1.2分类 两向正交正放网架 两向正交正放网架 两向正交斜放网架 两向斜交斜放网架 三向网架 基本单元 芦燕大跨空间结构 Spatial Structures2015年9月23日6/120 （1）交叉桁架体系 6/37 1.2分类 （a） 有角柱 （b） 无角柱 两向正交斜放网架 芦燕大跨空间结构 Spatial Structures2015年9月23日7/12
3、0 （1）交叉桁架体系 7/37 1.2分类 （a） 有角柱 （b） 无角柱 两向正交斜放网架 芦燕大跨空间结构 Spatial Structures2015年9月23日8/120 （1）交叉桁架体系 8/37 1.2分类 两向斜交斜放网架 芦燕大跨空间结构 Spatial Structures2015年9月23日9/120 （1）交叉桁架体系 9/37 1.2分类 三向网架 适用于三角形、六边形 、梯形、八边形等平面 芦燕大跨空间结构 Spatial Structures2015年9月23日10/120 （2）四角锥体系 10/37 1.2分类 正放四角锥网架 正放四角锥网架 正放抽空四角锥
4、网架 单向折线形网架 斜放四角锥网架 棋盘形四角锥网架 星形四角锥网架 上、下节点均分别连接8根 杆件，节点构造较统一，杆 件标准化、节点统一化，便 于工厂生产。 芦燕大跨空间结构 Spatial Structures2015年9月23日11/120 （2）四角锥体系 11/37 1.2分类 正放抽空四角锥网架 网架的杆件数量少（腹杆总数为正 放四角锥网架腹杆总数的3/4左右，下 弦杆减少1/2左右）、构造简单、经济 效果较好，但刚度稍弱。 芦燕大跨空间结构 Spatial Structures2015年9月23日12/120 （2）四角锥体系 12/37 1.2分类 单向折线形网架 在周边支
5、承的情况下， 当长宽比较大时，沿长方向 上、下弦杆内力很小，而沿 短方向上、下弦杆受力较大 ，处于明显的单向受力状态 ，故可取消纵向上、下弦杆 ，形成单向折线形网架。 芦燕大跨空间结构 Spatial Structures2015年9月23日13/120 （2）四角锥体系 13/37 1.2分类 斜放四角锥网架 上弦杆长度等于下弦杆长度的 0.717倍。在周边支承情况下，上 弦杆受压，下弦杆受拉，该网架体 现了长杆受拉、短杆受压，因而杆 件受力合理。 上弦杆长度等 于下弦杆长度 的比值？ 芦燕大跨空间结构 Spatial Structures2015年9月23日14/120 （2）四角锥体系
6、14/37 1.2分类 棋盘形四角锥网架 在正放四角锥基础上，除周边四角锥不变外，中间四角 锥间隔抽空，下弦杆呈正交斜放，上弦杆呈正交正放，下弦 杆与边界呈45夹角。上弦短下弦长，且节点上汇交杆件少 ，用钢量省，屋面板规格单一，空间刚度比斜放四角锥好。 芦燕大跨空间结构 Spatial Structures2015年9月23日15/120 （2）四角锥体系 15/37 1.2分类 星形四角锥网架 n两个小桁架的底边构成网架上弦，上弦正交斜放，各单元顶 点相连即为下弦，下弦正交正放，在两个小桁架交汇处设有竖 杆，斜腹杆与上弦杆在同一平面内。 n网架具有上弦短下弦长特点，杆件受力合理。当网架高度等
7、 于上弦杆长度时，上弦杆与竖杆等长，斜腹杆与下弦杆等长。 芦燕大跨空间结构 Spatial Structures2015年9月23日16/120 （3）三角锥体系 16/37 1.2分类 三角锥网架 抽空三角锥网架 蜂窝形三角锥网架 三角锥网架 n三角锥网架受力比较均匀 ，整体抗扭、抗弯刚度好， 取网架高度为网格尺寸的 0.816倍，则网架的上、下 弦杆和腹杆等长。上、下弦 节点处汇交杆件数均为9根 ，节点构造类型统一。 n 三角锥网架一般适用于大 中跨度及重屋盖的建筑，当 建筑平面为三角形、六边形 或圆形时最为适宜。 芦燕大跨空间结构 Spatial Structures2015年9月23日
8、17/120 （3）三角锥体系 17/37 1.2分类 抽空三角锥网架 n整体刚度不如三角锥网 架，适用于中小跨度的三 角形、六边形和圆形的建 筑平面。 芦燕大跨空间结构 Spatial Structures2015年9月23日18/120 （3）三角锥体系 18/37 1.2分类 蜂窝形三角锥网架 n蜂窝形三角锥网架是改进了 的由四面体和十四面体相结合 的一种网格。上弦网格为三角 形和六边形，下弦网格为六边 形。 n网架的上弦杆较短，下弦杆 较长，受力合理。每个节点均 只汇交6根杆件，节点构造统一 ，用钢量省。 芦燕大跨空间结构 Spatial Structures2015年9月23日19/
9、120 内容 1、网架结构的分类 2、网架结构设计 3、网架结构计算分析方法 4、网架结构的抗震分析 芦燕大跨空间结构 Spatial Structures2015年9月23日20/120 （1）网架结构的形式、尺寸及厚度 n 无檩体系（即钢丝网水泥板或带肋钢筋混凝土屋面板），网格 尺寸不宜超过4 m； n 有檩体系，网格尺寸不宜超过6m。杆件的长度一般在3m左右。 网架厚度与结构跨度及屋面荷载大小直接相关，一般取短向跨 度的1/181/10。 （2）支承形式（数字考的比较少、概念性的比较多eg.） n 周边支承或周边点支承 n 三边支承或对边支承 n 点支承 n 周边支承与点支承的组合 20
10、/37 2.1初步设计 芦燕大跨空间结构 Spatial Structures2015年9月23日21/120 （2）支承形式 21/37 2.1初步设计 （a） 周边支承 （b） 周边点支承 周边支承 芦燕大跨空间结构 Spatial Structures2015年9月23日22/120 （2）支承形式 22/37 2.1初步设计 （a） 三边支承 （b） 对边支承 三边及对边支承 芦燕大跨空间结构 Spatial Structures2015年9月23日23/120 （2）支承形式 23/37 2.1初步设计 点支承 周边支承与点支承组合 芦燕大跨空间结构 Spatial Structur
11、es2015年9月23日24/120 （3）屋面排水（以及各个排水方式的优缺点） n 整个网架起拱 n 网架变厚度（上弦杆及腹杆的种类增多） n 小立柱找坡 24/37 2.1初步设计 整个网架起拱小立柱找坡网架变厚度 芦燕大跨空间结构 Spatial Structures2015年9月23日25/120 （4）容许挠度和起拱 n 网架结构的容许挠度不应超过下列数值： L2/250（用作屋盖）或L2/300（用作楼层）。 L2为网架的短向跨度。 n 当网架结构的最大挠度值不满足容许挠度限值时，需重新调整 结构刚度或通过适当起拱的方法来解决。当有起拱要求时，其 拱度不得大于短向跨度的1/300。
12、 25/37 2.1初步设计 芦燕大跨空间结构 Spatial Structures2015年9月23日26/120 （1）永久荷载 n 网架自重荷载标准值： 式中：gok网架自重荷载标准值（kN/m2）； qw除网架自重以外的屋面荷载或楼面荷载的标准值 （kN/m2）； L2网架的短向跨度（m）。 n 屋面或楼面自重 根据使用材料查建筑结构荷载规范（GB 50009）取用，如 采用夹芯板材，一般取0.30 kN/m2 （含檩条）；若采用钢筋 混凝土屋面板，一般取1.02.5 kN/m2。 26/37 2.2荷载分类 芦燕大跨空间结构 Spatial Structures2015年9月23日2
13、7/120 （1）永久荷载 n 吊顶材料自重 根据实际情况选用。一般取0.30 kN/m2。 n 设备管道自重 主要包括通风管道、风机、消防管道及其他可能存在的设备 自重，一般可取0.300.60 kN/m2。 27/37 2.2荷载分类 芦燕大跨空间结构 Spatial Structures2015年9月23日28/120 （2）可变荷载 n 屋面或楼面活荷载 不上人屋面的荷载标准值为0.5 kN/m2，而上人屋面的均布荷 载标准值取2.0 kN/m2。 n 雪荷载 雪荷载与屋面活荷载不必同时考虑，取两者的大值。对雪荷 载敏感的结构，基本雪压应适当提高。 n 风荷载 n 积灰荷载 工业厂房中
14、采用网架时，应根据厂房性质考虑积灰荷载。积 灰荷载应与屋面活荷载或雪荷载中的较大值同时考虑。 28/37 2.2荷载分类 芦燕大跨空间结构 Spatial Structures2015年9月23日29/120 （2）可变荷载 n 吊车荷载 悬挂吊车：直接挂在网架下弦节点上，对网架产生吊车竖向 荷载和水平荷载； 桥式吊车：在吊车梁上行走，通过柱子对网架产生吊车水平 荷载。 （3）作用 温度作用 地震作用 29/37 2.2荷载分类 芦燕大跨空间结构 Spatial Structures2015年9月23日30/120 最不利荷载进行组合： 无吊车荷载和风荷载、地震作用时，网架应考虑以下荷载组合
15、： （1）永久荷裁+可变荷载； （2）永久荷载+半跨可变荷载； （3）网架自重+半跨屋面板自重+施工荷载。 后两种荷载组合主要考虑斜腹杆的变号。当采用轻屋面（ 如压型钢板）或屋面板对称铺设时，可不计算。 30/37 2.2荷载组合 芦燕大跨空间结构 Spatial Structures2015年9月23日31/120 （1）杆件材料和截面形式 常采用钢材或铝合金材料。钢材的品种主要有低碳钢（如Q235 ）、低合金钢（如Q345）和不锈钢（0Cr18Ni9）等。 31/37 2.3杆件设计 （a）圆管 （b）方管 （c）角钢 （d）H型钢 杆件截面形式 芦燕大跨空间结构 Spatial Stru
16、ctures2015年9月23日32/120 （2）杆件的计算长度和容许长细比 32/37 2.3杆件设计 杆件计算长度系数 连接形式弦杆腹 杆 支座腹杆其他腹杆 板节点1.01.00.8 焊接球节点0.90.90.8 螺栓节点1.01.01.0 芦燕大跨空间结构 Spatial Structures2015年9月23日33/120 （2）杆件的计算长度和容许长细比 受压杆件 180 受拉杆件 一般杆件 300 支座附近杆件 250 直接承受动力荷载杆件250 压杆：防止杆件过于细长易产生初弯曲，降低杆件承载力； 拉杆：保证杆件在制作、运输、安装和使用过程中有一定的刚 度。 33/37 2.3杆件设计 芦燕大跨空间结构 Spatial Structures2015年9月23日34/120 （3）杆件设计原则 n 每个网架所选杆件规格不宜太多，一般较小跨度网架以23种 规格为宜，较大跨度网架以
