空间网架结构.ppt

由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连结而成的平板空间结构。具有空间受力、重量轻、刚度大、抗震性能好等优点；网架结构广泛用作体育馆、展览馆、俱乐部、影剧院、食堂、会议室、候车厅、飞机库、车间等的屋盖结构。具有工业化程度高、自重轻、稳定性好、外形美观的特点。缺点是汇交于节点上的杆件数量较多，制作安装较平面结构复杂。 1. 网架按弦杆层的形式 按弦杆层数不同可分为双层网架和三层网架 2. 双层网架的常用形式 （1） 平面桁架系网架 两向正交正放网架 两向正交斜放、斜交斜放网架 三向网架 两向正交正放网架 两向正交斜放网架 三向网架 特点：几何不变体系，网架空间刚度大，受力性能好，内力分布也较均匀。杆件数量多，节点构造比较复杂。三向网架适用于大跨度且建筑平面为三角形、六边形、多边形和圆形的情况。 （2）四角锥体系网架 正放四角锥网架 正放抽空四角锥网架 棋盘形四角锥网架 斜放四角锥网架 星形四角锥网架 （3）三角锥体系网架 2.2 网架选型 根据建筑平面形状和跨度大小，支承方式、荷载大小、屋面构造和材料、制作安装方法等因素。 《网架结构设计与施工规程》JGJ 7-91 大跨度为60m以上 中跨度为30～60m 小跨度为30m以下 1 网架结构的支承及其选型 支承方式: 周边支承 点支承 周边支承与点支承相结合 两边和三边支承等。 周边支承 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a)，也可设置于上弦平面之上(图b)。 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c)，这种柱帽承载力较低，适用于中小跨度网架。 2 网架高度及网格尺寸 网架的高度与屋面荷载、跨度、平面形状、支承条件、 设备管道等因素有关。 3 网架的挠度要求及屋面排水坡度 容许挠度：用作屋盖—L2/250，用作楼盖—L2/300 排水坡度：3%～5% 起拱要求：L2/300 2.3 网架的计算要点 1.直接作用（荷载）和间接作用 对使用阶段荷载作用下的内力和位移进行计算，并应根据具体情况对地震作用、温度变化、支座沉降等间接作用及施工安装荷载引起的内力和位移进行计算。 （1）永久荷载：①网架自重；②屋面（或楼面）材料重力；③吊顶材料的重力；④设备管道的重力。 双层网架自重gok（kN/m2） （2）可变荷载：活荷载、雪荷载、积灰荷载、风荷载及吊车荷载 （3）抗震验算： 竖向抗震验算 设防烈度为8度或9度的地区，周边支承及多点支承和周边支承相结合的网架 ?v 为竖向地震作用系数。 悬挑长度较大的网架屋盖结构以及用于楼层的网架结构 ，当设防烈度为8度或9度时，其竖向地震作用标准值可分别取该结构重力荷载代表值的10%或20%。设计基本地震加速度为0.3g时，可取该结构重力荷载代表值的15%。计算重力荷载代表值时，永久荷载取100%，雪荷载和屋面积灰荷载取50%，不计屋面活荷载。 水平抗震验算 在抗震设防烈度为8度的地区，对于周边支承的中小跨度网架可不进行水平抗震验算；在抗震设防烈度为9度的地区，对各种网架结构均应进行水平抗震验算。 （4）温度内力：不计算的条件 ①支座节点的构造允许网架侧移，且侧移值不小于下式的计算值（例如板式橡胶支座）； ②周边支承的网架，当网架验算方向跨度小于40m，且支承结构为独立柱或砖壁柱； ③在单位力作用下，柱顶位移大于或等于下式的计算值 需要计算时，采用空间桁架位移法，或近似计算方法。 （5）荷载及荷载效应组合 对非抗震设计，《建筑结构荷载规范》GB 50009 ； 对抗震设计 ，《建筑抗震设计规范》GB 50011 2. 网架内力分析方法 按弹性阶段计算 （1）空间桁架位移法（空间杆系有限元法） （2）交叉梁系差分法是一种简化计算方法 （3）拟夹层板法是又一种简化计算方法 （4）假想弯矩法也属简化计算方法 2.4 空间杆系有限元法 以网架的杆件为基本单元，以节点位移为基本未知量。先由杆件内力与节点位移之间的关系建立单元刚度矩阵，然后根据各节点平衡及变形协调条件建立结构的节点荷载和节点位移间关系，形成结构总刚度矩阵和总刚度方程。总刚度方程是以节点位移为未知量的线性方程组。引入边界条件后，求解出各节点位移值。最后由杆件单元内力与节点位移间关系求出杆件内力。 1.基本假定 （1）网架的节点为空间铰接节点，杆件只承受轴力； （2）结构材料为完全弹性，在荷载作用下网架变形很小，符合小变形理论。 2.空间杆系有限元法要点 （1）单元刚度矩阵 空间杆系有限单元：