钢结构设计3_2.ppt

网架按弦杆层数不同可分为双层网架和三层网架。 双层网架是由上弦、下弦和腹杆组成的空间结构(图3a)，是最常用的网架形式。 特点： 三层网架是由上弦、中弦、下弦、上腹杆和下腹杆组成的空间结构(图 3b)。 当网架跨度较大时，三层网架用钢量比双层网架用钢量省。但由于节点和杆件数量增多，尤其是中层节点所连杆件较多，使构造复杂，造价有所提高。 3.2.1网架结构的几何不变性分析判别依据 网架为一空间铰接杆系结构，杆件布置必须保证不出现结构几何可变性。 网架结构几何不变的必要条件是： 式中 J——网架点数； m——网架的杆件数； r——支座约束链杆数，r≥6 当W0网架为几何可变体系； W=0网架无多余杆件，如杆件布置合理，为静定结构； W0网架有多余杆件，如杆件布置合理，为超静定结构。 3.2.2双层网架的常见形式 特点：将正放四角锥网架适当抽掉一些腹杆和下弦杆。 特点： 保持正放四角锥网架周边四角锥不变，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。 克服了斜放四角锥网架屋面板类型多，屋面组织排水较困难的缺点。 星形网架上弦杆比下弦杆短，受力合理。竖杆受压，内力等于节点荷载。星形网架一般用于中小跨度周边支承情况。 三角锥网架上下弦平面均为正三角形网格，上下弦节点各连9根杆件。 当网架高度为网格尺寸的倍时，上下弦杆和腹杆等长。三角锥网架受力均匀：整体性和抗扭刚度好，适用于平面为多边形的大中跨度建筑。 保持三角锥网架的上弦网格不变，按一定规律抽去部分腹杆和下弦杆。 抽杆后，网架空间刚度受到削弱。下弦杆数量减少，内力较大。 抽空三角锥网架适用于平面为多边形的中小跨度建筑。 上弦网格为三角形和六边形，下弦网格为六边形。 腹杆与下弦杆位于同一竖向平面内。节点、杆件数量都较少，适用于周边支承，中小跨度屋盖。 蜂窝形三角锥网架本身是几何可变的：借助于支座水平约束来保证其几何不变。 原则：网架的选型应结合工程的平面形状、建筑要求、荷载和跨度的大小、支承情况和造价等因素综合分析确定。 按照《网架结构设计与施工规程》JGJ 7—91的划分：大跨度为60m以上；中跨度为30—60m；小跨度为30m以下。 网架的支承方式： 周边支承是在网架四周全部或部分边界节点设置支座(图3.17a，b)，支座可支承在柱顶或圈梁上，网架受力类似于四边支承板，是常用的支承方式。 为了减小弯矩，也可将周边支座略为缩进，如图17(c) 点支承网架受力与钢筋混凝土无梁楼盖相似。 为减小跨中正弯矩及挠度，设计时应尽量带有悬挑，多点支承网架的悬挑长度可取跨度的1／4～1／3 (图3.18)。 点支承网架与柱子相连宜设柱帽以减小冲剪作用。 柱帽可设置于下弦平面之下(图3.19a)，也可设置于上弦平面之上(图3.19b)。 当柱子直接支承上弦节点时，也可在网架内设置伞形柱帽(图3.19c)，这种柱帽承载力较低，适用于中小跨度网架。 特点： 平面尺寸很大的建筑物，除在网架周边设置支承外，可在内部增设中间支承，以减小网架杆件内力及挠度(图3.20) 网架高度确定原则 网架的高度与屋面荷载、跨度、平面形状、支承条件及设备管道等因素有关。 屋面荷载较大、跨度较大时，网架高度应选得大一些。 平面形状为圆形、正方形或接近正方形时，网架高度可取得小一些，狭长平面时，单向传力明显，网架高度应大一些。 点支承网架比周边支承的网架高度要大一些。 当网架中有穿行管道时，网架高度要满足要求。 网格尺寸确定原则 网架的网格尺寸与高度关系密切，斜腹杆与弦杆夹角应控制在400-550之间为宜。如夹角过小，节点构造困难。 网格尺寸要与屋面材料相适应，网架上直接铺设钢筋混凝土板时，网格尺寸不宜过大，一般不超过3m，否则安装困难。当屋面采用有檩体系时，檩条长度一般不超过6m。 对周边支承的各类网架高度及网格尺寸可按表3-1选用。 注：1．L2为网架短向跨度，单位为米； 2．当跨度在18m以下时网格数可适当减少。 网架的挠度要求及屋面排水坡度 网架结构的容许挠度不应超过下列数值：用作屋盖——L2／250；用作楼面——L2／300。L2为网架的短向跨度。 网架屋面排水坡度一般为3％-5％，可采用下列办法找坡： (a)在上弦节点上加设不同高度的小立柱(图3.22a)，当小立柱较高时，须注意小立柱自身的稳定性； (b)对整个网架起拱(图3.22b)； (c)采用变高度网架，增大网架跨中高度，使上弦杆形成坡度，下弦杆仍平行于地面，类似梯形桁架。 (3)有起拱要求的网架(为消除网架在使用阶段的挠度)，其拱度可取不大于短向跨度的1／300。 * * 图3a 双层网架 3.2 网架的形式 选用原则： 网架跨度较大时，采