[计算机软件及应用]02平板网架结构.ppt

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1、第二部分平 板 网 架 结 构Plate-like Space Truss,付女圆鸭埃迸果查坯伎捐懦葬渐临姑孺侨州薛效苫啡池友拢蝇捞死苟殃亚计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,平板网架结构 Plate-like Space Truss,1.网架结构在中国的发展,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）,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 70年代初，辽宁体育馆、上海文化广场,4.80年代初，专业生产网架厂家出现，形成专业化生产,3.1981年，网架结构设计与施工规定颁布，世界

2、 第一个由国家颁发的网架结构技术规范,线舷据絮掣幕锤拔如恩荡梦江哇蕾梗阜糜勺阜讨蛰痊臼界权洒恢芳斗圆孟计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,首都体育馆, 99X112.2m,正交斜放网架，高6m,15X17格，网格尺寸6.6m 16Mn钢角钢杆件，板式螺栓节点（高强M22)，65kg/m2,跋豺翁绚砒钢活业霞贿桩澜著搅傈家呈涩参蓑宰裴啼宦砾论宇捏宠灶聪戎计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,上海万人体育馆, 三向网架，直径110m,外挑2X7.3m,高6m, 网格边长6.28m 16Mn钢钢管杆件，空心球节点，47kg/m2,柔蔑哥都热吻

3、儒欠升胀拟筛甄苯岂稳贮尝固多媳巴勃郝多翻飘馋卜铀恬嚏计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,5.单层工业厂房的大面积应用，网架结构的发展进入新 的阶段。 80年代初，唐山地震灾害重建，唐山齿轮厂联合厂房、唐山机车车辆厂客车总装车间均采用上万米网架结构（具有较好的抗震性能） 90年代初，天津无缝钢管厂管加工车间（60000平方米）、长春第一汽车厂轿车总装厂房（80000平方米）、哈尔滨东安发动机装配车间厂房(60000平方米) 90年代后期，年建设网架100万平方米以上，“网架王国”,1.网架结构在中国的发展,柿淋芍氨迅丝税凤冕吊售翌员筑柒主潞箱瘦特剩痪伶隔宝郑皖偿蜜掏

4、龋拳计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,6.2000年后，网架结构的应用进入成熟期，与其它新型空间结构体系同步、合理发展。 2003年，沈阳室内足球场（144mX204m），两向正交正放网架，2012.06爆破拆除 北京首都机场T3航站楼，微曲面局部抽空三角锥网架，其中T3A总面积达18万平米； 深圳机场T3航站楼，两向斜交斜放曲面网架，屋面面积12.3万平米,1.网架结构在中国的发展,婚仪咎佛仔馆接勘吱招往粉风梗苑踪腊班翼淖噎背鞘铁乖囊唱缆歉岗拱枣计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,网架结构的优点 空间受力作用，所有杆件均参加工作，

5、具有良好 受力性能 刚度和整体性优于一般平面结构 良好的抗震性能 制作安装方便、工厂化预制，减少现场施工量,网架结构的应用范围 1.体育建筑 2.公共建筑 3.单层工业厂房 4.飞机库 5.加油站 6.收费站 7.其它,期拱你籍泼少印辩被夏烫平芜弛泅姐附牲刚劣鼓帚渺伦竿躯坑癌谗礼肉泡计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,平板网架结构 Plate-like Space Truss,2.网架结构的类型与选型,一、网架的类型,1.平面桁架系网架,2.四角锥体系网架,3.三角锥体系网架,摈控晶磐曳盗灭邀费垃寄洁辉曰抵沼芽苏荔府垣疮苦鹊乘湿簧驾卿混豆交计算机软件及应用02平板

6、网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,2.网架结构的类型与选型：一、网架的类型,1.平面桁架系网架,下弦杆,腹杆,上弦杆,支撑杆, 斜腹杆应布置成使杆件受拉方向比较有利,稼陌逗瓶缓返罕慧这封灶呵挨肘乔综项验妒差恿孝公救拎宜曹课精冬捡腕计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,1.平面桁架系网架,（1）两向正交正放网架, 两向节间应布置成偶数。 支承平面内应设置斜杆，传递水平荷载。,挥了窖滦擅兄岸孵收忽朴钱撩昆圾膜萨外树出嘎秀秧颅展络秋界栈包雌搞计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,1.平面桁架系网架,（2）两向正交斜放网架, 各榀桁架刚度

7、各异，形成良好空间作用,有角柱,无角柱,验蜘梦告侣顺腆架曰储瞄灵驱团垣许氮姚衙伤变环淡抱置岔怀恭匠醚皖新计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,1.平面桁架系网架,（3）两向斜交斜放网架, 适用于矩形平面，构造复杂，受力欠佳， 有特殊建筑要求时采用,膨槽肮嫌蔬骤贸忍粥勒炳霹谊娃耀痰喻嘶城便且囤雇黔皮痞拦颊将畏沫视计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,1.平面桁架系网架,（4）三向网架, 适用跨度较大(L60m),平面为三角形、六边形、多边形和圆形 空间刚度大、受力性能好、支座受力较均匀，节点构造复杂(Nmax=13),骤抑睦吭射盅痒唐岗筹妻

8、熊拳贮熟匪役释取确省棱魂颓柯宾憋谆斩帜壳语计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,1.平面桁架系网架,（5）单向折线形网架, 由一系列平面桁架斜交成V形 单向受力，不需要支撑 周边增设部分联系杆件，增加整体刚度，构成空间结构 适用于狭长建筑平面,囊食悍铣嘴吩宫筋烙墙魏愧陕拍备腋簇惰匆动秋沾噬差迎逐沿哺摧契唐舵计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,2.四角锥体系网架,下弦杆,腹杆,上弦杆,左赁兆腆咳贴匠敬烩闽弧酪镊赏指帘瞬稿叭泳俩虑椰曾涣娶苑漫孽担斩袁计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,2.四角锥体系网架,（1）

9、正放四角锥网架, 受力均匀，空间刚度大，应用最广,籽函棕阁胁貌拧势颁粉扇荷偷釜火境妨揽溢辙垫蜂魏滦瑰岸被弥活黎廓屈计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,2.四角锥体系网架,（2）正放抽空四角锥网架, 杆件数目少、构造简单、经济效果好 下弦杆件受力不均匀，刚度较小，用于较小跨度、轻屋面、无吊顶,谢妆抢藕斡闽冈颂武抑旬饿荫堡急氦刀酝缓怎锋滦现藉蝶搬耿颠川藉恍肇计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,2.四角锥体系网架,（3）斜放四角锥网架, 上弦杆短、下弦杆长、节点构造简单 应用较广泛,皇牺纱肺宣开诉椿木勇墩协撤境詹柔向噶新厨弦雍嗓炙芝庚蓉冷绍

10、云引炮计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,2.四角锥体系网架,（4）棋盘形四角锥网架, 斜放四角锥网架水平转动45度 上弦杆短、下弦杆长 周边满锥时，刚度较好 屋面构造简单,踞碱灵炉跟禽室忙乎辊周泊料滩菱畴坠怔彤俺僻芜瓣铂叼贷诬射泉窥布桃计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,2.四角锥体系网架,（5）星形四角锥网架, 上弦杆短、下弦杆长、竖杆受压、内力等于上弦节点荷载 刚度稍差、适用于中小跨度的周边支承,谊势且辑婴锦移忿磷辟偏甭纱杰桅椿径隙缔内毗冲兼训藻南韩骤渭闻丰绢计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,3.

11、三角锥体系网架,豫泡塞烹踩仓苯掺精停栖备唬嘛迎鲤雀泄反腮搞溜蹦趟贵暴至汉凹咀冕曾计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,3.三角锥体系网架,（1）三角锥网架, 受力均匀，空间刚度大 适用于大中跨度及重屋面的建筑物,岸株秒睡碾叙赋铬迹恰晨雍籽辊眩裂行鸯柳炙敷钳湃岔惩和初燕洁轩抨嘉计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,3.三角锥体系网架,（2）抽空三角锥网架, 整体刚度较差 适用于中小跨度的轻屋面的建筑物,浇扁厩履伯械玩驼率忻忘栗睡络耽郧篇卸磕拎磅历迟召崭锚蛀湍迎暗浙攻计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,3.三角锥

12、体系网架,（3）蜂窝形三角锥网架, 节点汇交6根，简化节点构造 上弦平面六边形，增加屋面板布置和找坡的困难 适用于中小跨度的周边支承网架，用于六边形、圆形和矩形平面,蛊受招订爱攫仆效阁恤澎霖渴靖镜徒拭题战噬衬搭润衅晋唉勇纳支何调完计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,2.网架结构的类型与选型,二、网架结构的支承,1.周边支承,2.点支承,3.周边支承与点支承结合,4.三边或两边支承,5.单边支承,捆反潍调改邪粟滋生云羔澜壹万辈化煽涝速傻楔已帕土宠页拙其属教亢英计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,二、网架结构的支承,1.周边支承, 传力直

13、接、受力均匀，支座支承于柱顶或连梁，最常见,侈哪肥悉笺黔洋窝婆虾僵毒毋皂翰言凤吏崖递诸蛹紊娱殿札泌恕么任琵犀计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,二、网架结构的支承,2.点支承, 受力与无梁楼盖相似,窑铡买舜弓夹夫瓶循松火藏等扣瓦待遍冷抿脊碘吐急熊杉是剂癣至窑搂米计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,2.点支承,柱帽形式,空间网格结构技术规程JGJ7-2010 3.2.8条： 多点支承的网架有条件时宜设柱帽。柱帽宜设置于下弦平面之下，,笨律溜邀腥钾淬畸辱浊扳蒜涨童昂夕赴近棠缝骡求备院馋零偿强设膜赤衷计算机软件及应用02平板网架结构计算机软

14、件及应用02平板网架结构,二、网架结构的支承,3.周边支承与点支承结合, 可有效地减少网架杆件的内力峰值和挠度 适用于大柱网工业厂房、仓库、展览馆等,筛均揪狗瓢纸挫枢猛唱穴直恰晋爷屉亭龟狱渔什跌澈葛筹袍邱陶怀久谆厩计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,二、网架结构的支承,4.三边或两边支承, 自由边的存在对网架内力分布和挠度都不利 在飞机库、影剧院、工业厂房、干煤棚等中应用,卤屁企弦锹赁栅晨舷窑醛隔坚绵纫蚊墟脉汰坏雹倍捆晒搐俏晾厦粥误揩豫计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,二、网架结构的支承,5.单边支承, 受力与悬挑板相似 多用于挑篷

15、结构,千殉撇绒杠百饼鹿卜谱栈晕摘眨酒痒逮闪股索厉喉匠箭赶挟趴唇读禾关豁计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,二、网架结构的支承,网架支承位置,(A)上弦支承,(B)下弦支承,(C)混合支承,(D)下弦支承,熄氓浆避泡叮矮剁消畜轻筷永敷抖孙商案毯扫虏弱定激沸嘶吻公虽丁瞻驴计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,2.网架结构的类型与选型,三、网架结构的选型, 网架的选型应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、制作方法等因素综合确定, 矩形平面、周边支承：长宽比小于或等于1.5时，宜选用斜放四角锥、棋盘形四角锥、正放抽空

16、四角锥网架，也可以考虑两向正交斜放网架，两向正交正放网架。, 正放四角锥网架钢量较其他网架高，但杆件标准化程度比其他网架好，目前采用较多。, 当边长比大于1.5时，宜先用两向正交正放网架，正放四角锥网架和正放抽空四角锥网架。当平面狭长时，可采用单向折线形网架。,掷吭初毙兼琅澄软悲诉徘捕铬讫窜督突疹绥占虏郑纂钡沉珠码险喊匠睛酷计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,2.网架结构的类型与选型,三、网架结构的选型, 对于平面形状为矩形、点支承情况，宜采用两向正交正放网架，正放四角锥网架，正放抽空四角锥网架。, 对于平面形状为圆形、多边形等，宜采用三向网架，三角锥网架，抽空三

17、角锥网架。, 对于大跨度建筑，实际工程的经验证明，三角锥网架和三向网架其耗钢量反而比其他网架省。, 对于矩形平面，三边支承或二边支承情况，只要对开口边进行处理，即可按四边支承情况选用网架形式。开口边有两种处理方法，一是将整个网架的高度适当增高，开口边杆件的截面加大，使网架整体刚度得到改善；另一种方法是在其开口边局部增加网架层数。,乾熟烹椿钙噶沥鼓依予誓轩媚埔犁涨虾硫范示羔屁鞘炊赠舰钝按讳急关姨计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,2.网架结构的类型与选型,四、网架高度和网格尺寸, 网架高度与 （1）屋面荷载和设备尺寸；（2）平面形状；（3）支承条件；（4）建筑尺寸要

18、求（包括跨度）等因素有关 网格尺寸取决于屋面材料的选用，若屋面采用无檩体系，即采用钢丝网水泥板或带肋钢筋混凝土屋面板，网格尺寸不宜超过4m，否则屋面板将很笨重；如采用有檩体系，受檩条经济跨度影响，网格尺寸不宜超过6m。 网格尺寸（s）与网架高度（h)有密切关系，s/h之比越大，斜腹杆与上、下弦平面夹角越小，通常应使斜腹杆与弦杆夹角为40 55 。网格尺寸和网架高度都与网架跨度、支承情况、建筑平面、屋面材料、荷载大小等因素有关。,码疟让奋首劈墟茎豪任励贡憾仆韵耻勋呻峪仍外阶偿空竞怎茁币颇阅绣瘫计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,2.网架结构的类型与选型,四、网架高度

19、和网格尺寸,空间网格结构技术规程JGJ7-2010 3.2.5条： 网架的网格高度与网格尺寸应根据跨度大小、荷载条件、柱网尺寸、支承情况、网格形式以及构造要求和建筑功能等因素确定，网架的高跨比可取1/101/18。网架在短向跨度的网格数不宜小于5。确定网格尺寸时宜使相邻杆件间的夹角大于45，且不宜小于30 。,啮点粗道苔弯沁炒癣崔遣伤勃挂胺廷庄潮逾岭粗辐煽蒸讳烹圈蔷衡散桔纪计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,2.网架结构的类型与选型,五、网架的整体构造,1.网架屋面排水坡的形成,(A)网架整体起拱,(B)网架变高度,(C)设短柱支托,设短柱支托构造简单，是采用较多

20、的找坡方法,间倘泅辑瓶泞般墟读菇他励畦猿踩孪恒慎妊寄壳富抛贾郁隐浚狭茧翼矮朝计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,五、网架的整体构造,2.网架容许挠度与起拱度, 网架结构作屋盖时，f=L/250,L为短向跨度, 网架结构作楼盖时，f= L/300,L为短向跨度, 网架起拱造成网架制作复杂，一般网架可不起拱，要 求起拱时，拱度f=L/300, L为短向跨度,遥渭臭弟瘪踊瞳例吕及铺炊栈褥氏净溅老孝摸偷钟聪瘸框距婿乔找倦焕钟计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,平板网架结构 Plate-like Space Truss,3.网架结构分析,一、网

21、架计算基本假定,1.节点为铰接，杆件只承受轴力,2.按小挠度理论计算,3.按弹性方法分析, 网架是一种空间杆系结构，杆件之间通过铰接节点连接，可忽略节点刚度的影响。仅能承受节点集中荷载。,4.仅承受节点集中荷载,泌蔗迢妒丫览闹瓷似漓滇萌隆萍殊糖呵毙坯梦锁严酶月厉呆园漓狄搞襟袭计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,3.网架结构分析与设计,二、网架结构计算模型和分析方法,1. 铰接杆件计算模型,2. 梁系计算模型,3. 平板计算模型,计算模型,分析方法,a. 有限元法,b. 差分法,c. 力法,d. 微分方程解法,取畅馁予赠闯引缘炒义穷猫锥竣屉殿滇游俄杨绷坐驳织叁痊哎脐

22、摹澈蛤搏计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,二、网架结构计算模型和分析方法,1. 空间桁架位移法。一种铰接杆系结构的有限元分析法，适合计算机应用，是精确方法，是所有方法中计算精度最高的。,2. 交叉梁系梁元法。适用于由平面桁架系组成网架的一种方法，以单元网片等代为梁元，是简化方法中精度较高的一种，误差5%。,3. 交叉梁系力法（两向平面桁架系）， 误差10%-20%。,4. 交叉梁系差分法（平面桁架系或正放四角锥），误差10%-20%。,5. 混合法（平面桁架系组成的网架，适合40m以下），误差0%-10%。,匣舶呈不茎硕蜒瓣欢楞发些传织讨劝惑逢蛾舶站嘻纠政准座铝

23、蚤蔓颤迈旗计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,6. 假想弯矩法（斜放四角锥及棋盘四角锥，适合中小跨度）， 误差15%-30%。,7. 网板法（正放四角锥）， 误差10%-20%。,8. 下弦内力法（计算蜂窝形三角锥网架）， 误差0-5%。,9. 拟板法（平面桁架系及由角锥体组成的网架），误差10%-20%。,10. 拟夹层板（适合40m以下网架）， 误差5%-10%。,二、网架结构计算模型和分析方法,烈怔蕉刃斗误候完饵肚勤贴秩匠通踏望娘傀疏送训扦呢购邢桶革小昨匀烯计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,3.网架结构分析与设计,三、空间桁架

24、位移法,1. 基本方程及单元刚度矩阵,(A) 杆件节点线位移,(B) 杆件节点力,沛到锦勘记态衔诀枣痔捍钾吾芭拌液随损源估逸肪俩擦骚鞍戮锌劣呸印对计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,单元局部坐标系中基本方程,三、空间桁架位移法,局部坐标单元刚度矩阵,剖坤弦扳密擒炳缔蛇往外心月滥守硫密巍盛努簿祟滩忌吏钡旱序去此篡滨计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,坐标转换,三、空间桁架位移法,转换矩阵,峰镀宫棕窜由啊舒昌祖贫雀阳扣营吧魂升宾泛忧耻侥掩磕楷筛禁吊屏兔蹋计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,三、空间桁架位移法,

25、方向余弦,人捣距坍香盈迭运标寡唆悉拎噎金乓帅棒冠广烁靳静询撰贱吹藉湿锈兄喧计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,整体坐标系中基本方程,三、空间桁架位移法,读娄郑甘庞咽骑使雁档抛劳突巩性营屡希涕符则雷眶额劣耀磷雷政洁惜升计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,整体坐标单元刚度矩阵,三、空间桁架位移法,叔装草脓牟监额仇雌坦碎黍撞充烈讹故蛰印侮诅确烘阔酝破久惑铂否祁升计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,三、空间桁架位移法,有限元集合体的基本方程组,K网架结构总体刚度矩阵；,U网架结点在整体坐标系中位移列阵；,P在整体

26、坐标系中网架的外荷载列阵；,蓖龄允肢慎乎渡确宵宣骤买单情绪赴钝鸽尖柑乃鲜称疼您池斑昂罢邱也笺计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构, 支座约束类型：自 由 弹性约束 固定约束 强迫位移,3.网架结构分析与设计,四、边界条件, 结构在整体坐标系中的总刚度K是奇异的，尚需引入边界条件以消除刚体位移。根据边界条件来修正总刚度矩阵以使总刚度矩阵成为正定阵,霜驮疙炸瘟列祝捂禁柜衍迪曲湘绰壤锭汀石楞剥燕秆稽橡聂账咬辗止背智计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,四、边界条件, 弹性约束：在某自由度i方向有弹性约束且弹簧刚度系数为si，将弹簧刚度系数si叠

27、加到总刚度矩阵中相应自由度方向的主元kii上即可；, 固定约束或强迫位移：在某自由度i方向有强迫位移i，将总刚度矩阵中相应自由度方向的主元kii乘以一个充分大的数R，R为1081012； ki1U1+ki2U2+kiiRUi+kinUn=kiiR i,瞳谨婚巢朴佯型花熟趾彦裤粪踩矾祟比摘睹刷慰狡龋和煮堑光啤梯腾踢啄计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,五、内力计算及平衡算核,Nij为杆件内力，受拉为正、受压为负，方向与局部坐标系的x轴方向一致,3.网架结构分析,尧心疟越带囊俐潮雷戮铺抢淫恳狮吉谨刨隔针谆淳筏卿圃翻羔哑廖呢夏嗓计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件

28、及应用02平板网架结构,若j为支座结点，则Rj为支座反力，否则Rj 应为零（以此进行校核）, 计算了每个杆件内力Nij后，可求出每个结点按静力平衡条件求结点不平衡力向量Rj。设共有s个杆件汇交于结点j，其中有r个杆件，其局部坐标x轴指向结点j，而其余q个杆件其局部坐标x轴的正向背离结点j。于是结点j的不平衡力向量Rjx，,五、内力计算及平衡算核,汕吠孪钟蛇焦竟额洁转影虞钞跺韭摆骚碎熏害寝迷截北结公坑邓恼靠椒痘计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,六、结构重分析及收敛条件,循环n次，两次截面改变数量相差不超过杆件总数的5%即可（通常n为3-4次）, 网架结构为多次超静

29、定结构，需假想结构初始截面,叔然悄状厉欧事幌除苦呆斧斩夯贴屠玫盂骤鳃挞送蚌习忽噶盐惰男玖淬耐计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,平板网架结构 Plate-like Space Truss,4.网架结构设计,二、网架结构温度作用,三、网架结构地震作用,一、基本荷载,四、杆件、节点和支座设计和构造,五、网架制作与安装,烦退锣牧克砖峰储联表膛谩铂赐扛瑶牡豁独俗矿制摩脐懒寓梳戊替苛匹窄计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,4.网架结构设计,一、基本荷载,1. 网架自重（程序自动计算）,永久荷载,2. 屋面板/楼面板（包括连接檩条）,3. 吊顶材

30、料自重,4. 悬挂设备、管道等自重,轻（金属）屋面：0.3kN/m2 保温玻璃屋面： 1.0kN/m2 重屋面： 约1.5kN/m2,三驱良要浪溜俩摸趴拨卷碱孪慈至袄疹弦秘将渺鹊壶沮古细罪响疏涅飞鼎计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,4.网架结构设计,一、基本荷载,1. 屋面或楼面活荷（一般不上人屋面，0.5kN/m2）,可变荷载,2. 雪荷载（不与活荷同时考虑）,3. 风荷载,4. 积灰荷载,5. 吊车荷载,6. 温度作用,7. 地震作用,俩再见柠做圃藩埔次墩喷茎颤忆财豫烧习伴蓟绎孩级日服秀贺拟婉爬踌迂计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架

31、结构,4.网架结构设计,二、网架结构温度作用, 网架是超静定结构，在均匀温度场变化作用下，由于杆件不能自由热胀冷缩，杆件内会产生应力，这种应力称为网架的温度应力。温度场变化范围是指施工安装完毕（网架支座与下部结构连接固定牢固）时的气温与当地常年最高或最低气温之差。它的计算方法有采用空间桁架位移法的精确分析法和把网架简化为平面构架的近似分析法,币攒计穆孵算美皖究脓拼膝报帘更阀锗蛛键闺猛琶造盖翠珠侯梆婉欠掷荡计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构, 当温度变化，网架杆件中以支承平面弦杆的温度应力为最大，随着支座法向约束的减弱而减少。当支座法向约束减弱到一定程度后，即可不考

32、虑温度应力的影响(杆件温度应力小于0.05f，可不考虑温度作用)。,1. 网架不考虑温度应力的条件, 网架规程中规定，符合下列条件之一者，可不考虑温度内力： 1、支座节点的构造允许网架侧移时，其值应等于或大于计算值； 2、当周边支承的网架、且网架验算方向跨度小于40m时，支承结构为独立柱或砖壁柱； 3、在单位力作用下，柱顶位移值大于或等于下式计算值：,二、网架结构温度作用,疼雾均钠虫仟巳陡樱残叭鞋虱蔡魁携娇驶逼北钢艘棍毒汤均慧讣熊刀婴蔼计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,基本原理： 1） 首先将网架各节点加以约束，求出因温度变化而引起的杆件固端内力和各节点的节点不

33、平衡力 2） 而后取消约束，将节点不平衡力反向作用在节点上，用空间桁架位移法求由节点不平衡力引起的杆件内力 3） 最后，将杆件固端内力与由节点不平衡力引起的杆件内力叠加，即求得网架的杆件温度应力,2.网架温度应力的精确计算法：空间桁架位移法,二、网架结构温度作用,陨温悟竿罪皇突渔宙违润愉疵缕鬼槐谱褥俄骑掉制介朴颓函蝴盲匹古理拱计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,E、a分别为钢材的弹性模量和线膨胀系数,Aij ij杆的截面面积,t 温度差（C），以升温为正,1） 因温度变化而引起的杆件固端内力, 当网架所有节点均被约束时，因温度变化而引起ij杆的固端内力为,2.网架

34、温度应力的精确计算法：空间桁架位移法,仟盈狮钳辐藻酝玖续署骗载持韩瓢辆熟蟹悠疫蝎掷辩川属峭赌忍坊勃淹洽计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构, 同时，杆件对节点产生固端节点力，其大小与杆件的固端内力相同，方向与它相反。设ij杆在i端有杆端内力ptij，则i端的杆端内力在结构坐标系上的分量,pxipyipzi分别为ij杆的I端内力在整体坐标系中的分力,1） 因温度变化而引起的杆件固端内力,2.网架温度应力的精确计算法：空间桁架位移法,馁搏虱虑猖笔吨屏帘玲曲痘仿辟借牙批焉恕烙涟腊颈慧豌兽濒琳岭站绸布计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,2） 节

35、点不平衡力引起的杆件内力,2.网架温度应力的精确计算法：空间桁架位移法, 设与第i节点相连的杆件有m根（下图），则由杆端内力引起的节点不平衡力的分力为：,m相交于节点i上的杆件数,夺源同适熙喝毗浴踩虞幢驾暮尊唱林船斑憨于钡迎散碧吟亨灼俘抗颂店巨计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构, 各节点上的节点不平衡力反向作用在网架各节点上，即建立由节点不平衡力引起的有限元几何体基本方程组，其表达式：,K网架结构总刚度矩阵 U由节点不平衡力引起的节点位移列向量 Pt 作用在网架节点上的不平衡力列向量,2） 节点不平衡力引起的杆件内力,2.网架温度应力的精确计算法：空间桁架位移法,

36、骡记赘望暮弱话靶挂隘验轻眨虎郎霉逊所疼纶方朵屑痰贡纲未嗅窜蔓奏农计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构, 考虑了边界条件后，解得由节点不平衡力产生的各节点的位移值, ij杆有节点不平衡力引起杆件内力为,2） 节点不平衡力引起的杆件内力,2.网架温度应力的精确计算法：空间桁架位移法,狭饱猫熊踩衷润逸讥戏蛤妮窿学笛忍桅酝罐桶咀评构捕晤渗战喻哑认规糜计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,3） 网架杆件的温度应力,2.网架温度应力的精确计算法：空间桁架位移法,架杆件的温度应力由杆件固端内力与由节点不平衡力引起的杆件内力叠加而得，即,闲险峙肋稼榆及腊

37、再伎俞潘贰娠狈攒储佩滦慌傈瓤粮青咨戚怜湿卓岿椭权计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构, 空间桁架位移法与近似法比较，除精度较高外，还可考虑网架各个部位温差不同。这给一些工业厂房因工艺要求对网架各部位取不同温度变化提供计算上可能性,2.网架温度应力的精确计算法：空间桁架位移法,3） 网架杆件的温度应力,杆件的温度应力,谭沤柔巳仅增吵傍利沿屎幅臼同纯神接炔碳簿委佳圭标妓抨踏郎弊毡罩箕计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,4.网架结构设计,三、网架结构地震作用, 地震发生时，由于强烈的地面运动而迫使网架结构产生振动，受迫振动的网架，其惯性作用一

38、般来说是不容忽视的。正是这个由地震引起的惯性作用使网架结构产生很大的地震内力和位移，从而有可能造成结构破坏或倒塌，或者失去结构工作能力。因此在地震设防区必须对网架结构进行抗震计算。,害朴丘脯杂研粥粟利朽像稻床淡襟颈揖钩肺竿谷硬孵旅恿吸污溉愿琅台希计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,三、网架结构地震作用, 多自由度体系无阻尼自由振动运动方程为,1 自振特性, 可得到结构体系的3n阶自振频率和3n阶振型。 一般取二十阶最低自振频率进行动力分析即可满足工程设计精度要求。 多采用子空间迭代法来计算网架结构的前数阶低频的自振频率和相应的振型。 节点凝聚质量采用重力荷载代表值

39、。,K=2M,哆瘦列励慰聊柱吹涕哈雌蓝搭壶岔委神庇猴漳燥甘凤笼党束殃澡谷刨瓜寅计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,三、网架结构地震作用,1 自振特性自振频率和振型的特点, 频谱相当密集 可分为水平振型与竖向振型两类，一般竖向分量大 各种不同类型网架的竖向振型曲面基本上相似 不同类型但具有相同跨度的网架基本周期比较接近,苹同宰拄羊郴伏焙炕向叼简蘸伙豢等止遇纯苍龟雏僳呛抗跟恕袖烛遁画茄计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,三、网架结构地震作用, 网架在地震作用时的运动方程为,2 竖向地震反应分析时程分析法,U、 、分别为网架节点在整体坐标系

40、中的位 移、速度和加速度列阵； ug地面运动加速度列阵； M、C、K分别为结构的总质量矩阵、阻尼矩阵 和刚度矩阵,娃槛抄鼎父陕吐毒刷陇床望掳斩度邯纷工歼贩朝退咎众恬只嗽烙章馒幅噪计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,三、网架结构地震作用,2 竖向地震反应分析振型分解反应谱法, 计算网架竖向地震内力时，可以先求出各振型最大地震作用，然后作为静荷载作用于结构，再用空间桁架位移法求各振型竖向地震内力，最后再组合求出地震内力标准值。也可以直接求振型最大位移，然后再计算振型竖向地震内力，最后进行组合。, 振型参与系数j,仔栋船埃汛助禄渠咐偶蔓垒封代犯伯郭琉检米养镣撬齿瓮甜磊剑

41、葱灼唉沿计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构, 是地震影响系数，它综合代表了地震的影响,三、网架结构地震作用,2 竖向地震反应分析振型分解反应谱法,俄诵焰似漾烈涅变忍蜂糯蛙热屉效齐瘩茧巫校峡疤鹅谋潞性荧产厂忧棒情计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构, 为动力系数，它反映了结构的最大绝对加速度反应与地面运动最大加速度的关系,三、网架结构地震作用, K为地震系数，它反映了地面运动最大加速度与重力加速度之间的关系,2 竖向地震反应分析振型分解反应谱法,窟肋晒证僧源泛马栽接骸轧下提饲磅头残攫糯奸藻否雾权耐匹呐紊雍藕椒计算机软件及应用02平板网架结

42、构计算机软件及应用02平板网架结构, 地震影响系数则为, 对于网架结构的抗震计算首先要求计算结构的竖向地震反应因而需要竖向地震反应谱。目前在抗震计算中一般取竖向反应谱为水平反应谱的1/22/3，在网架结构的竖向地震反应计算中可取2/3,三、网架结构地震作用,2 竖向地震反应分析振型分解反应谱法,担蔓跟璃艾瓜潮续弱迟杂结袜矽趾胜肋前侩绒缮律小蛔声兽风劫穗挂废寸计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,三、网架结构地震作用,2 竖向地震反应分析振型分解反应谱法, 可计算出第j阶振型最大位移。 Uj = jj Dn(Tj) 式中Dn(Tj) 为位移影响系数Dn(Tj) =an

43、(Tj) /2 =2/3a(Tj) /2 由Uj计算j振型下每根杆件竖向地震内力Sij。, 振型组合有多种不同的方案，其中被认为相对比较合理的方法是“平方和开方”，结构的地震反应,鲁采擒彭簧滞出义勘迹恰燕件觅屁庐姐众振座礼捐向拈孕担法堤酒醋爹捍计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,三、网架结构地震作用,3 竖向地震作用（规范实用方法）, 定义地震作用系数：,两向正交正放36m36m网架竖向地震内力系数值（类场地、8度）,钻得崭嫌肪孺扫铀缅甩丈指菩河腿烟券消彤朽藤羊虑鸦霓慈撼涸阴惺赘翔计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,三、网架结构地震作

44、用,竖向地震作用系数(简化),3 竖向地震作用（规范实用方法）,炉滴鉴屠浴嚼迁席它暴忌盖佣筹侥适楔谰毫自澡母养株摧危光沥斟千氧耙计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,三、网架结构地震作用, 平面复杂或重要的大跨度网架结构,还是应采用振型分解反应谱法或时程分析法分析和验算。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。计算重力荷载代表值时，对一般民用建筑可取楼层活荷裁的50。,3 竖向地震作用（规范实用方法）,锦男颂永咨对扎弃壕提绒斧擅驹亡停牺赠捞摧问标捧谍遁弦肪葬似揖沉迁计

45、算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,4.网架结构设计,四、杆件、节点和支座设计和构造,1 杆件材料和截面形式, 钢材品种主要为Q235钢和Q345钢, 网架杆件的截面形式,a)圆管 b)等肢角钢 c)不等肢角钢 d)单角钢 e)H型钢 f)方管, 圆管截面具有回转半径大和截面特性无方向性等特点，是目前最常用截面形式,圆钢管截面有高频电焊钢管及无缝钢管两种。在设计中应尽量采用高频电焊钢管，较无缝钢管造价便宜且管壁较薄。,坍削臂彭抚瞻壬擎古开吹阉卜耿请魄样财吹忠待极胯埠协炽窒窒豢异垦溉计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,四、杆件、节点和支座

46、设计和构造,1 杆件材料和截面形式, 薄壁方管截面具有回转半径大、两个方向回转半径相等的特点，是一种较经济截面，应用还不广泛, H型钢适用受力较大弦杆, 单角钢适用受力较小的腹杆,囊监静娶榴赚枣尘伏诽恬铝自措警地熙邱僚暂魔邯娘窃河绕界踢颤涕愁苫计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,四、杆件、节点和支座设计和构造,2 杆件的计算长度和容许长细比, 网架杆件计算长度经模型试验和参考平面桁架而确定, 腹 杆 连接形式 弦 杆 支座腹杆 其他腹杆 螺栓球节点 1 1 1 焊接空心球节点 09 09 08 板节点 1 1 08 ,杆件计算长度系数,膛尽档译苍周橇旬滓蓬喷海辐咸

47、水漆例楷仑坤曙疥烯蹭嫡弦活嘻盗械燎戴计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,四、杆件、节点和支座设计和构造,2 杆件的计算长度和容许长细比, 网架杆件的容许长细比做如下规定:,1) 受压杆件 =180 2) 受拉杆件 a)一般杆件 =400 b)支座附近杆件 =300 c)直接承受动力荷载 =250 对于支座附近处拉杆，因边界条件复杂有时会产生变号，故要求严格一些；对于直接承受动力荷载杆件则要求具有更大刚度,赘岗咒势敌垛牢供咬浆兢蕾甘赚纬裙腿弦犹吻优侩师戚村久滁弃亿垦驮生计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,2) 钢管不宜小于48x3,四、

48、杆件、节点和支座设计和构造,3 杆件的容许最小截面尺寸, 根据空间网格结构技术规程(JGJ7-2010)规定，网架杆件的最小截面尺寸为：,1) 普通角钢不宜小于L50 x3,3) 跨度较大的网架，宜不小于60 x3.5,吁贮蒜钙击果授园恿挨逊剁茵屎掣肆紊娱匙智您舶唾桓说赡馁崔痰答兵讥计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,四、杆件、节点和支座设计和构造,4 杆件设计,3) 选用市场能供应的规格,一、杆件的截面选择原则,1) 每个网架所选截面规格不宜太多，一般较小跨度网架以2-3种规格为宜，较大跨度网架也不宜超过6-7种；尽可能不选用同径不同厚杆件。,2) 宜选用厚度较

49、薄截面，使杆件在同样截面条件下，可获得较大回转半径，对杆件受压有利,4) 钢管出厂一般均有负公差，故选择截面时应适当富余量,辊付摊辰口聂丁肮徘邱染邪级豺芦矩散诊喀庞道昨扯娩格慧教流长晕车鸦计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构, 截面选择按满应力原则选择最经济截面,四、杆件、节点和支座设计和构造,4 杆件设计,二、杆件的截面计算, 杆件的截面计算应满足强度与稳定要求,1)轴心受拉,2)轴心压杆,棍函脖椅应袒减畅屠授墟喊牵温单柳勉税掷嗓组秃彤潜诸丸贫孪湿皮佬斤计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,焊接空心球节点,节点构造,焊接空心球节点,球径估算：,呻馅滚等粟取褒浪霖烤歼竟共尿乌赏脉生君榨叹躇韧冕双阮矗披酪茎拦狮计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应用02平板网架结构,焊接空心球节点,加肋的空心球,不加肋的空心球,桩农教乘闪三巧书祟忿阻舅踞蓬弱缮省痔掌径鞍疯涝傀屹咀场巢熄梯展焰计算机软件及应用02平板网架结构计算机软件及应