《钢构08-1班杨磊38号》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钢构08-1班杨磊38号（81页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、网格结构设计与施工,班级：钢构08-1 姓名：杨 磊学号：0840193138,空间结构的形式,刚性结构体系：薄壳结构、折板结构、网架结构及网壳架构等。 柔性结构体系：悬索结构、膜结构、张拉整体结构等。 杂交结构体系：拱支结构、斜拉结构及弦支结构。,绪 论,薄壳结构主要受压，多为钢筋混凝土结构，可以合理的利用钢筋混凝土材料抗压性能好的特点，已在大跨度的屋盖结构中得到广泛应用。,折板结构是一种连续折平面的薄壁空间结构，其构造简单、施工方便，在我国已得到广泛应用，目前跨度一般用到1824m。,网架结构大多由钢杆件组成，具有多向受力的性能，空间刚度大，整体性强，并有良好的抗震，制作安装方便，是我国空
2、间结构中发展最快、应用最广的结构形式。,悬索结构以一系列受拉的索具为主要承重构件，这些索按一定规律组成各种不同形式的体系，并悬挂在相应的支承结构上。,膜结构通常分为充气膜结构和张拉膜结构两种形式。,张拉整体结构是由一组相互独立的受压杆与一套连续的受拉索构成 的自应力、自平衡的空间铰接网格结构体系，它的几何形状和刚度与体系内部的预应力大小直接有关。,杂交结构是将不同类型的结构形式进行组合而得到的一种新型结构体系，它能发挥不同类型结构的优点，起到扬长避短的作用，因此可以更合理、更经济地跨越更大的跨度。常见的杂交结构体系有拱支结构、斜拉结构及弦支结构等。,网架结构,网架结构的动机分析及分类 网架结构
3、设计,国家大剧院,位于北京人民大会堂西侧，西长安街以南，总占地面积近12公顷，总建筑面积近15万平方米，总投资26.88亿元，目前已进行过网壳部分设计与施工验收审查会议。该工程外部围护结构为钢结构网壳，是半椭圆球形，东西长轴212.2m，南北短轴143.64m，总高度46.285。内设歌剧院（2416席）、音乐厅（2017席）及戏剧院（1040席）及公共大厅等。屋面采用钛金属板，整个网壳外环绕人工湖（35500m2）,各种通道及入口均设在水下 。设计为法国巴黎机场公司安德鲁建筑师，北京市建筑设计研究院参与主体设计 ，整体结构用钢量达6750t，195kg/m。,网架结构的优越性,1.空间工作，
4、传力途径简捷，是一种较好的大跨度、大柱网屋盖结构。 2.重量轻，经济指标好 。 3.刚度大，抗震性能好。 4.施工安装简便。 5.杆件和节点便于定型化、商品化，可在工厂中成批生产，有利于提高生产效率。 6.网架的平面布置灵活，屋盖平整，有利于吊顶、安装管道和设备。,网架结构的形式与分类,主要有15种网架，根据其组成可划分为四大类。 1、由平面桁架系组成的网架结构，它是由平面桁架发展和演变过来的。由于平面桁架系的数量和设置方位不同。这类网架又可分成四种： (1)两向正交正放网架；(2)两向正交斜放网架； (3)两向斜交斜放网架；(4)三向网架。,2、由四角锥体组成的网架结构，它的基本单元是由4根
5、弦杆、4根斜杆构成的正四角锥体。由这些四角锥体排列组成网架时，还要用上弦杆或下弦杆把相邻的锥顶连接起来。根据锥体的组合方式和连接锥顶弦杆的方向不同，这类四角锥体组成的网架又可分为六种： （1）正放四角锥网架；（2）正放抽空四角锥网架； （3）斜放四角锥网架；（4）棋盘形四角锥网架； （5）星形四角锥网架；（6）单向折线形网架，,3、由三角锥体组成的网架结构，它的基本单元是由3根弦杆、3根斜杆所构成的正三角锥体，即四面体。三角锥体可以顺置，也可以倒置。根据三角锥体的组合方式和连接锥顶弦杆的方法不同，这类三角锥体组成的网架又可分为四种： （1） 三角锥网架：由顺置的错格排列的三角锥体与三向互成60
6、的上弦杆系连接而成。 （2） 抽空三角锥网架I型：它可由三角锥网架跳格式地抽去锥体的3根斜杆和相应的6根下弦杆而成。 （3）抽空三角锥网架型：它可由三角锥网架采用另一种跳格方式，抽去锥体的3根斜杆和相应的6根下弦杆而成。 （4）蜂窝形三角锥网架：这是由倒置的三角锥体两两相连而成 。,4.由六角锥体组成的网架结构，它的基本单元体是由6根弦杆、6根斜杆构成的正六角锥体，即七面体。,网架结构的基本理论和分析方法,基本假定和计算模型 网架是空间杆系结构，节点连接假定为铰接，忽略节点刚度的影响，。模型试验和工程实践都表明，铰接假定是完全许可的，所带来的误差可忽略不计。网架属于平板形，受荷后网架在板平面内
7、的水平变位小于网架挠度，挠度远小于网架的厚度，属于小挠度范畴，不必考虑因大变位、大挠度所引起的结构几何非线性性质。此外，网架结构的材料都按处于弹性受力状态而非进入弹塑性状态和塑性状态计算，即不考虑材料的非线性性质。因此，对网架结构的一般静动力计算，其基本假定可归纳为： (1)节点为铰接，杆件只承受轴向力， (2)按小挠度理论计算； (3)按弹性方法分析。,网架结构的节点与设计,节点起连接杆件、传递荷载的作用，因此，节点设计是网架结构设计中的重要内容。通常节点用钢量占整个网架杆件用量的20-25。合理的节点设计对网架结构的安全性能、制作安装、工程进度和工程造价都有着直接的影响。节点设计和构造均应
8、符合以下一些原则： （1）受力合理，传力明确、可靠，实际构造与所采用的计算假定吻合。 （2）保证各杆件交汇于一点，不产生附加弯矩。 （3）构造简单、制作和安装方便。 （4）尽量减少用钢量。,1网架节点的类型 （1）焊接钢板节点 主要用于弦杆呈两向布置的各类网架，如两向正交正放网架、两向正交斜放网架以及各种类型的四角锥网架。网架中，上、下弦杆均成两向正交布置，斜腹杆或位于弦杆的竖平面内或与弦杆竖平面成45。角相交。杆件端部均在节点处相交。为使这些汇交的杆件能在节点上有效地连成一体，杆件内力得到可靠的传递，应沿杆件方向设置相应的节点板，各节点板间则以焊缝连成整体，从而形成了焊接钢板节点。,这种节点
9、与钢桁架的节点构造较为相似，有时为了增加节点的强度和刚度，也可以在十字节点板中心加设一段圆钢管，将十字节点板直接焊于中心钢管上，从而形成一个由中心钢管加强的焊接钢板节点。,（2）焊接空心球节点 由两个半球对焊而成。半球有冷压和热压成型两种方法。热压成型简单，不需要很大的压力，采用多；冷压不仅需要很大的压力，要求钢材的材质好，而且对模具的磨损也较大，目前很少采用。当焊接空心球的直径较大时，为了增加球体的承载力，可以在两个半球的对焊处增加肋板，三者焊成整体。网架杆件通过角焊缝或对接焊缝与空心球相连。 （3）螺栓球节点 将网架杆件通过高强螺栓、套筒、螺钉或销钉、锥头、封板与实心钢球连接起来的一种节点
10、形式。,（4）直接相贯节 将网架腹杆(支管)的端部经机械加工成相贯面后，直接焊在弦杆（主管)壁上，也可以将一个方向的弦杆焊在另一个方向弦杆的管壁上。这种节点因为省去了任何节点连接部件，因而节点的用钢量少，但是它要求的加工精度很高。杆件可以是圆钢管，也可以是方钢管。（5）焊接钢管节点 它是由空心圆柱体组成的节点，杆件直接焊在圆柱体的表面上，由于网架杆件的端部要加工成与圆柱体表面相交的曲面，因此，它对杆件的加工精度要求较高。,网壳结构,3.7.1网壳结构形式 网壳按组成层数分为单层网壳（图3.54）和双层网壳（图3.55）,图3.54 单层柱面网壳,图3.55 双层柱面网壳,按曲面外形分类则有 球
11、面网架（图3.56） 柱面网壳（图3.54）,图3.56 单层球面网壳,日本名古屋网壳穹顶,双曲扁网壳（图3.57）,图3.57 双曲扁网壳,扭曲面网壳（图3.58）,图3.58 扭曲面网壳,单块扭网壳（图3.59）,图3.59 单块扭网壳,双曲抛物面网壳（图3.60）,图3.60 双曲抛物面网壳,切割或组合形成曲面网壳（图3.61，图3.62）,图3.61 球面切割网壳,图3.62 平板组合球面网壳,网格结构的施工,网架结构施工与验收,网格结构的安装 网架的杆件和节点均由工厂制作，然后运到工程现场进行施工组装及架设。无论是螺栓球节点、焊接球节点或是其他形式的节点，节点的构造已实现了标准化，杆
12、件和节点的连接方法也很简单方便。 对于一个网架，常会有多种施工方案可供选择，施工方案选择的好坏将直接影响结构的施工质量、施工安全、施工工期和施工费用。 常用的施工方法有：高空散装法；分条分块安装法；高空滑移法；移动支架安装法；整体吊装法；整体提升法；整体顶升法。 全过程跟踪分析结构在施工过程中的内力变化以及构件的最终际内力，以此作为调整施工方案。,1 、高空散装法 高空散装法是指小拼单元或散件(单根杆件及单个节点)直接在设计位置进行总拼的方法。网架结构的高空散装法是全支架法(满堂脚手架)，一般多用于散件拼装。当全支架拼装网架时，支架顶部常用木板或竹脚手板满铺，作为操作平台，这类铺板易燃，故必须
13、注意防火。 在高空拼装，垂直运输就无需起重机或大型起重机。但需要搭设大规模的拼装架，耗用大量材料。全支架法适用于螺栓连接的网架和起重运输困难的地区。适用于小拼单元用起重机吊至设计位置的拼装方法。 高空散装法的施工顺序：支撑架搭设； 网架结构的安装；支撑架的拆除。,2 .分条分块安装法 网架分成条状或块状单元，分别由起重机吊装至高空设计位置就位搁置，然后再拼装成整体的安装方法。 条状是指网架沿长跨方向分割为若干区段，每个区段的宽度可以是一个网格至三个网格，其长度则为短跨的跨度。块状是指网架沿纵横方向分割后的单元形状为矩形或正方形。每个单元的重量以现有起重机能力能胜任为准。 特点：首先是大部分焊接
14、、拼装工作量在地面进行，有利于提高工程质量，并可省去大部分拼装支架。其次是由于分条(块)单元的重量与现场现有起重设备相适应，可利用现有起重设备吊装网架，有利于降低成本。此法易于在中小型网架中推广，但仍有一定的高空作业量。,3. 高空滑移法 分条的网架单元在事先设置的滑轨上单条滑移到设计位置拼接成整体的安装方法。 条状单元可以在地面拼成后用起重机吊至支架上，在设备能力不足或因其他因素，也可用小拼单元甚至散件在高空拼装平台上拼成条状单元。高空支架一般设在建筑物的一端，滑移时网架的条状单元由一端滑向另一端。 高空滑移法按滑移方式可分为： 1)单条滑移法。 2)逐条积累滑移法。按摩擦方式可分为滚动式及
15、滑动式两类。按滑移坡度可分为水平滑移、下坡滑移及上坡滑移三类。按滑移时力作用方向可分为牵引法及顶推法两类。,4. 移动支架安装法移动支架安装法无固定的支撑脚手架。网架结构在可移动的支撑架上进行安装，对于已安装好的结构部分有必要设置若干固定的临时支撑以分散内力和控制变位，在结构安装完毕再搬去这些临时支撑。施工方法特点： 1)移动支撑架的稳定性比固定支架差； 2)支撑脚手架的使用量少，节约了劳动力； 3)施工不需要大型起重机； 4)施工方法简单，施工费用较低。,5整体吊装法 网架整体吊装法，是指网架在地面总拼后采用单根或多根拔杆、一台或多台起重机进行吊装就位的施工方法。网架在地面总拼时可以就地与柱
16、错位或在场外进行。当就地与柱错位总拼时，网架起升后在空中需要平移或转动1.02.0m左右再下降就位，由于柱是穿在网架的网格中的，因此凡与柱相连接的梁均应断开，即在网架吊装完成后再施工框架梁。而且建筑物在地面以上的结构必须待网架制作安装完成后才能进行，不能平行施工。因此，当场地许可时，可在场外地面总拼网架，然后用起重机抬吊至建筑物上就位，这时虽然解决了室内结构拖延工期的问题，但起重机必须负重行驶较长距离。,6整体提升法 整体提升法是指在结构柱上安装提升设备提升网架，或在提升网架的同时进行柱子滑模的施工方法。此时网架可作为操作平台。 整体提升法的分类：（1)单提网架法。（2)升梁抬网法。,7整体顶升法 网架整体顶升法是把网架在设计位置的地面拼装成整体，然后用千斤顶将网架整体顶升到设计标高。网架整体顶升法可以利用原有结构柱作为顶升支架，也可另设专门的支架或枕木垛垫高。 网架整体顶升法的特点与整体提升法类似。首先，顶升法一般用液压千斤顶顶升，设备较小，当少支柱的大型网架采用顶升法施工时，可用专用的大型千斤顶。其次，除用专用支架外，顶升时网架支承情况与使用阶段基本一致。,
