《大跨空间结构》之网架结构(上).pptx

《大跨空间结构》之网架结构(上)Plate-likeSpaceTruss内容1网架结构概述2网架结构选型3网架结构分析4网架结构设计5网架结构施工/51§1网架结构概述网架是由多根杆件按一定的网格形式通过节点连结而成的平板型或微曲面型空间杆系结构。杆件节点网架/51网架结构的优点属高次超静定结构，空间受力，刚度大,整体工作性能好,抗倒塌性能好自重轻、节约钢材制作安装方便、工业化程度高形状适应性强、支承布置灵活结构高度低，便于管道穿越/51管道穿越网架/51网架结构的缺点杆件密集，视觉上略显“繁杂”表面积大，防火、防腐问题突出弯矩抵抗型体系，工作效率不高。/51网架结构的发展20世纪初，Bell率先提出并实践了空间网格结构；其后的发展主要围绕两条主线：1）节点连接形式；2）杆件网格划分方式/51以MERO体系为代表的节点连接体系创新：球形节点碗形节点柱形节点碟形节点叉形节点刚性节点/51以Fuller为代表的网格划分方式创新：/51以Full为代表的网格划分方式创新：OctecTrussOctahedronOctahedronOctec体系/511970年大阪世博会喜庆广场空间网架108X292m，6柱支承/51我国网架结构的发展1.第一个网架，1964年，上海师范大学球类馆屋盖（31.5m×40.5m、角钢杆件，钢板节点）2.第一批有影响的网架1967年，首都体育馆；1973年，上海万人体育馆3.1981年，《网架结构设计与施工规定》颁布2010年，《空间网格结构技术规程》颁布4.80年代初，专业网架厂家出现；90年代后期，年建设网架100万平方米以上，成为“网架王国”/5115X6.6=99.017X6.6=112.2工程实例——首都体育馆正交斜放网架，高6m，角钢杆件，板式螺栓节点，65kg/m2/51工程实例——上海万人体育馆三向网架，直径110m，外挑7.3m，高6m钢管杆件，焊接空心球节点，47kg/m2/51工程实例——飞机机库首都机场四机位机库1996(2X153X90m)广州白云机场机库(78X70m)1988/51工程实例——深圳市民中心（曲面网架，2004）三层网架，486×154m，网格6×6m，厚9m，焊接球节点，最大球直径900mm；屋顶面积6.3万平米，重约9000吨。/51工程实例——水立方（异形网格网架，2008）1887年Kelvin提出：如果将三维空间用等体积单元填充且接触面积要最小，这些单元应是什么形状？1993年Weaire和Phelan提出由14面体和12面体组合模型，被认为是Kelvin问题的最佳解决方案。/51水立方网格结构示意3、切割形成平板状空间网格结构2、由空心多面体单元构成的空间网格1、由多面体单元构成的完整空间/51§2网架结构选型2.1网架结构的基本类型2.2网架结构的支承设置2.3网架结构选型原则/51§2.1网架结构的基本类型按结构组成：双层网架、三层网架按节点类型：螺栓球网架、焊接球网架按网格组成：交叉桁架体系（两向、三向）角锥体系（三角锥、四角锥）/511.平面桁架系网架由若干平面桁架相互交叉组成，各桁架在交点处共用一根竖杆。特点：上下弦杆等长注意：斜腹杆应沿受拉方向布置。根据桁架布置方式及交角的不同，主要分为3种形式/51（1）两向正交正放网架注意：应通过设置水平支撑保证结构的几何不变性，增加空间刚度。/51两向正交正放网架适用于正方形或接近正方形的建筑平面，此时其受力类似于双向板。当边长比2后，单向传力作用明显，两方向杆件内力差别较大，受力类似于单向板。L1L2/51（2）两向正交斜放网架适用于正方形和长方形建筑平面角部短桁架对与其垂直的长桁架起到弹性支承作用当长桁架直通角柱时，角柱会受到较大上拔力，设计中应予注意。在周边支承情况下，较两向正交正放网架刚度大、用料省。/51（3）三向网架(Nmax=13)网格呈正三角形，属几何不变体系适用于三角形、六边形、多边形和圆形平面空间刚度大、受力性能好节点汇交杆件多，构造复杂思考：最多的节点汇交杆件是多少？/512.四角锥体系网架上弦杆腹杆下弦杆网架的上、下弦平面均为正方形网格，上、下弦网格相互错开半格。/51（1）正放四角锥网架受力均匀，空间刚度大，应用最广上、下弦节点均分别连接8根杆件。思考：在何条件下网架所有杆件等长？/51（2）正放抽空四角锥网架下弦网格尺寸比上弦网格尺寸大一倍。杆件数目少、构造简单、经济效果好受力与正交正放交叉梁系相似下弦杆件受力不均匀，刚度略小，适用于中小跨度/51（3）斜放四角锥网架上弦杆短、下弦杆长节点构造简单，用钢量较省（上6下8）网架周边应布置刚性边