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广厦钢结构之网架和网壳结构CAD教程

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目录

网架和网壳结构基本概念与分类

CAD软件在网架和网壳设计中应用

网架结构设计实践与案例分析

网壳结构设计实践与案例分析

连接与节点设计在网架和网壳中重要性

施工图纸绘制与审查流程

总结：提高网架和网壳结构CAD设计能力

01

网架和网壳结构基本概念与分类

网架结构是由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连结而成的空间结构，具有空间受力、重量轻、刚度大、抗震性能好等优点。

网壳结构是曲面型的网格结构，兼有杆系和壳体的性质，受力合理，覆盖跨度大，是一种颇受国内外关注、半世纪以来发展最快、有着广阔发展前景的空间结构。

网架结构类型包括平板网架、曲面网架和管桁架等，适用于体育馆、展览馆、影剧院、商场、飞机库等建筑的屋盖。

网壳结构类型包括单层网壳、双层网壳和多层网壳等，适用于大跨度屋盖、中小跨度屋盖或平面为圆形、椭圆形、多边形和矩形等建筑。

网架和网壳结构设计应遵循安全、适用、经济的原则，同时满足建筑功能和美观要求。

设计过程中应充分考虑结构的稳定性、抗震性、耐久性和施工可行性等因素。

应遵循国家现行有关标准规范的规定进行荷载取值、计算分析和构造设计。

网架和网壳结构常用材料包括钢材、铝材等金属材料，以及膜材等非金属材料。

施工方法包括整体吊装法、高空散装法、分条或分块安装法等，应根据工程实际情况选择合适的施工方法。

在施工过程中，应严格控制材料质量、加工精度和安装误差，确保结构的安全性和稳定性。

02

CAD软件在网架和网壳设计中应用

CAD软件提供多种绘图工具，可快速绘制网架和网壳结构的各种构件和节点。

强大的绘图和编辑功能

丰富的材料库和数据库

结构分析和优化功能

可视化和渲染功能

内置大量常用钢材规格、截面特性等数据，方便设计师快速查询和选用。

CAD软件可以对网架和网壳结构进行静力分析、动力分析等，根据分析结果进行优化设计。

通过三维可视化和渲染技术，设计师可以直观地查看和展示设计成果。

根据工程需求，确定网架和网壳的结构形式和几何尺寸。

确定结构形式和几何尺寸

利用CAD软件的绘图和编辑功能，建立网架和网壳的三维模型。

建立三维模型

为模型中的各个构件赋予相应的材料和属性，如钢材类型、截面尺寸等。

赋予材料和属性

利用CAD软件的结构分析功能，对模型进行静力分析、动力分析等，确保结构的安全性和稳定性。

进行结构分析

数据分析

通过CAD软件的分析功能，获取网架和网壳结构的内力、位移、应力等数据。

优化设计

根据分析结果，对结构进行优化设计，如调整构件截面尺寸、改变节点形式等，以提高结构的经济性和安全性。

敏感性分析

通过改变某些参数，观察结构性能的变化，从而确定这些参数对结构性能的影响程度。

可靠性分析

考虑材料、荷载等不确定性因素，对结构进行可靠性分析，评估结构的安全储备和失效概率。

施工图绘制

工程量统计

三维可视化展示

设计报告编制

根据优化后的设计结果，利用CAD软件绘制网架和网壳结构的施工图，包括构件详图、节点详图等。

通过CAD软件的三维可视化和渲染功能，生成逼真的三维效果图和动画，直观地展示设计成果。

利用CAD软件的统计功能，快速统计出网架和网壳结构的工程量，如钢材用量、螺栓数量等。

整理设计过程中的各种数据和资料，编制完整的设计报告，为工程施工提供详细的指导和依据。

03

网架结构设计实践与案例分析

由多组平行弦杆和斜腹杆组成，构造简单，受力明确。

平面桁架体系

三角锥体系

四角锥体系

由三角锥单元组成，稳定性好，适用于大跨度结构。

由四角锥单元组成，可灵活调整网格大小和形状。

03

02

01

屋面荷载→上弦杆→腹杆→下弦杆→支座。

竖向荷载传递路径

风荷载或地震作用→上弦杆→腹杆→下弦杆→支座或基础。

水平荷载传递路径

根据受力特点和构造要求选择合适的节点类型，如焊接球节点、螺栓球节点等。

节点类型选择

对节点进行承载力验算，确保节点安全可靠。

节点承载力验算

注意节点处的构造细节处理，如加劲肋设置、焊缝质量等。

节点构造细节处理

结构整体稳定性分析

采用有限元软件对结构进行整体稳定性分析，评估结构的承载能力和变形性能。

支座约束条件考虑

根据实际情况考虑支座的约束条件，如固定铰支座、滑动铰支座等。

构造措施加强整体稳定性

通过增加支撑、设置拉杆等措施加强结构的整体稳定性。

04

网壳结构设计实践与案例分析

由多个三角形或四边形网格组成的球面形状，具有优美的建筑造型和较大的内部空间。

球面网壳

呈柱面形状的网格结构，常用于大跨度建筑的屋盖或立面。

柱面网壳

一种具有双曲抛物面形状的网格结构，具有良好的受力性能和稳定性。

双曲抛物面网壳

水平荷载传递路径

风荷载和地震作用等水平力主要通过网壳的空间结构传递至支座。

竖向荷载传递路径