鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計-05平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計ppt課件

1、平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計 空間網(wǎng)架及網(wǎng)殼是一種空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，它以大空間網(wǎng)架及網(wǎng)殼是一種空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，它以大致相同的格子或尺寸較小的單元重復(fù)組成，實質(zhì)為致相同的格子或尺寸較小的單元重復(fù)組成，實質(zhì)為一種空間受力的桁架結(jié)構(gòu)，與平面結(jié)構(gòu)比較，由于一種空間受力的桁架結(jié)構(gòu)，與平面結(jié)構(gòu)比較，由于在荷載作用下三向受力，避免了在平面結(jié)構(gòu)中的層在荷載作用下三向受力，避免了在平面結(jié)構(gòu)中的層層傳力現(xiàn)象，且結(jié)構(gòu)的剛度也較平面結(jié)構(gòu)大。層傳力現(xiàn)象，且結(jié)構(gòu)的剛度也較平面結(jié)構(gòu)大。 空間結(jié)構(gòu)中以網(wǎng)架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)應(yīng)用最廣，空間結(jié)構(gòu)中以網(wǎng)架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)應(yīng)用最廣，分為：分為： 平板網(wǎng)架平板網(wǎng)架平板型的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)；平板型的空間網(wǎng)格

2、結(jié)構(gòu)； 網(wǎng)殼網(wǎng)殼曲面型的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。曲面型的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。 平板網(wǎng)架無論在設(shè)計、計算、構(gòu)造還是施平板網(wǎng)架無論在設(shè)計、計算、構(gòu)造還是施工制作等方面均較為簡便，可適用于大、中、小工制作等方面均較為簡便，可適用于大、中、小各種跨度的屋蓋結(jié)構(gòu)體系。各種跨度的屋蓋結(jié)構(gòu)體系。 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的形式較多。按結(jié)構(gòu)組成，通常網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的形式較多。按結(jié)構(gòu)組成，通常分為雙層或三層網(wǎng)架；按支承情況分，有周邊支分為雙層或三層網(wǎng)架；按支承情況分，有周邊支承、點支承、周邊支承與點支承混合、三邊支承承、點支承、周邊支承與點支承混合、三邊支承一邊開口等形式；按網(wǎng)架組成情況，可分為由兩一邊開口等形式；按網(wǎng)架組成情況，可分為由兩向或三向

3、平面桁架組成的交叉桁架體系、由三角向或三向平面桁架組成的交叉桁架體系、由三角錐體或四角錐體組成的空間桁架角錐體系等等。錐體或四角錐體組成的空間桁架角錐體系等等。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的形式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的形式 （2 2點支承網(wǎng)架點支承網(wǎng)架 點支承網(wǎng)架可置于四個或多個支承上。點支承網(wǎng)架可置于四個或多個支承上。a a 圖圖稱為四點支承網(wǎng)架，稱為四點支承網(wǎng)架，b b 圖稱為多點支承網(wǎng)架。圖稱為多點支承網(wǎng)架。 點支承網(wǎng)架主要用于大柱距工業(yè)廠房、倉庫以點支承網(wǎng)架主要用于大柱距工業(yè)廠房、倉庫以及展覽廳等大型公共建筑。由于支承點較少，支點及展覽廳等大型公共建筑。由于支承點較少，支點反力較大。為了使通過支點的主桁架及支點附近的反

4、力較大。為了使通過支點的主桁架及支點附近的桿件內(nèi)力不致過大，宜在支承點處設(shè)置柱帽以擴散桿件內(nèi)力不致過大，宜在支承點處設(shè)置柱帽以擴散反力。點支承網(wǎng)架周邊應(yīng)有適當懸挑以減少網(wǎng)架跨反力。點支承網(wǎng)架周邊應(yīng)有適當懸挑以減少網(wǎng)架跨中撓度與桿件的內(nèi)力。中撓度與桿件的內(nèi)力。 (3) 周邊支承與點支承混合網(wǎng)架周邊支承與點支承混合網(wǎng)架 在點支承網(wǎng)架中，在點支承網(wǎng)架中，當周邊設(shè)有維護結(jié)構(gòu)當周邊設(shè)有維護結(jié)構(gòu)和抗風(fēng)柱時，可采用和抗風(fēng)柱時，可采用周邊支承與點支承混周邊支承與點支承混合的形式。這種支承合的形式。這種支承方式適用于工業(yè)廠房方式適用于工業(yè)廠房和展覽廳等公共建筑。和展覽廳等公共建筑。 (4) 三邊支承或兩邊支承網(wǎng)

5、架三邊支承或兩邊支承網(wǎng)架 由于建筑功能的要求，需要在一邊或兩對邊上開口，因而使網(wǎng)架僅在三邊或兩對邊上支承，另一邊或兩對邊處理成自由邊。自由邊的存在由于建筑功能的要求，需要在一邊或兩對邊上開口，因而使網(wǎng)架僅在三邊或兩對邊上支承，另一邊或兩對邊處理成自由邊。自由邊的存在對網(wǎng)架的受力是不利的對網(wǎng)架的受力是不利的,為此一般應(yīng)對自由邊作出特殊處理。為此一般應(yīng)對自由邊作出特殊處理。 普遍的做法是，在自由邊附近增加網(wǎng)架的層數(shù)普遍的做法是，在自由邊附近增加網(wǎng)架的層數(shù)見見 a a 圖），或者在自由邊加設(shè)托梁、托架見圖），或者在自由邊加設(shè)托梁、托架見圖圖b b）。對中、小型網(wǎng)架亦可選擇增加網(wǎng)架高度或）。對中、小型

6、網(wǎng)架亦可選擇增加網(wǎng)架高度或局部加大桿件截面等方法。局部加大桿件截面等方法。 按網(wǎng)格組成分類按網(wǎng)格組成分類 1 1 交叉桁架體系交叉桁架體系 這類網(wǎng)架由若干平這類網(wǎng)架由若干平面桁架相互交叉組成。面桁架相互交叉組成。豎向平面桁架的形式與豎向平面桁架的形式與一般平面桁架相似，根一般平面桁架相似，根據(jù)平面桁架布置方式及據(jù)平面桁架布置方式及交角的不同，可分為幾交角的不同，可分為幾種形式。種形式。 （1 1兩向正交正放網(wǎng)架兩向正交正放網(wǎng)架 兩向正交正放網(wǎng)架的構(gòu)成特點是：兩個方向的平兩向正交正放網(wǎng)架的構(gòu)成特點是：兩個方向的平面桁架垂直交叉，且分別與邊界方向平行。這種網(wǎng)架面桁架垂直交叉，且分別與邊界方向平行。

7、這種網(wǎng)架的上、下弦平面呈正方形，基本單元為六面體，屬幾的上、下弦平面呈正方形，基本單元為六面體，屬幾何可變。為保證結(jié)構(gòu)的幾何不變性以及增加空間剛度，何可變。為保證結(jié)構(gòu)的幾何不變性以及增加空間剛度，應(yīng)適當設(shè)置水平支撐，以有效應(yīng)適當設(shè)置水平支撐，以有效傳遞水平力。對周邊支承網(wǎng)架，傳遞水平力。對周邊支承網(wǎng)架，水平支撐宜在上弦或下弦網(wǎng)格水平支撐宜在上弦或下弦網(wǎng)格內(nèi)沿周邊設(shè)置；對點支承網(wǎng)架，內(nèi)沿周邊設(shè)置；對點支承網(wǎng)架，水平支撐則應(yīng)在通過支承點的水平支撐則應(yīng)在通過支承點的主桁架附近設(shè)置。主桁架附近設(shè)置。 兩向正交正放網(wǎng)架的受力狀況取決于平面尺寸兩向正交正放網(wǎng)架的受力狀況取決于平面尺寸及支承情況。對于周邊支

8、承、正方形平面的網(wǎng)架，其及支承情況。對于周邊支承、正方形平面的網(wǎng)架，其受力類似于雙向板。受力類似于雙向板。 兩向正交正放網(wǎng)架沿兩個方向的桿件內(nèi)力差別兩向正交正放網(wǎng)架沿兩個方向的桿件內(nèi)力差別不大，受力比較均勻。但隨著邊長比的變化，單向傳不大，受力比較均勻。但隨著邊長比的變化，單向傳力作用漸趨明顯，兩方向桿件內(nèi)力差別也隨之加大。力作用漸趨明顯，兩方向桿件內(nèi)力差別也隨之加大。對于點支承網(wǎng)架，支承附近的桿件及主桁架跨中弦桿對于點支承網(wǎng)架，支承附近的桿件及主桁架跨中弦桿的內(nèi)力最大，其它部位桿件的內(nèi)力很小。的內(nèi)力最大，其它部位桿件的內(nèi)力很小。 兩向正交正放網(wǎng)架適用于正方形或接近正方形以兩向正交正放網(wǎng)架適用

9、于正方形或接近正方形以及狹長矩形的建筑平面。及狹長矩形的建筑平面。 （2 2兩向正交斜放網(wǎng)架兩向正交斜放網(wǎng)架 兩向正交斜放網(wǎng)架的構(gòu)成特點是：兩個方向的豎兩向正交斜放網(wǎng)架的構(gòu)成特點是：兩個方向的豎向平面桁架垂直交叉，且與邊界成向平面桁架垂直交叉，且與邊界成4545夾角。夾角。 兩向正交斜放網(wǎng)架中平面桁架與邊界斜交，各片兩向正交斜放網(wǎng)架中平面桁架與邊界斜交，各片桁架長短不一，靠近角部的短桁架相對剛度較大，對桁架長短不一，靠近角部的短桁架相對剛度較大，對與其垂直的長桁架有一定的彈性支承作用，從而減小與其垂直的長桁架有一定的彈性支承作用，從而減小了長桁架中部的正彎矩。在周邊支承情況下，它較兩了長桁架中

10、部的正彎矩。在周邊支承情況下，它較兩向正交正放網(wǎng)架剛度大、用料省。對矩形平面其受力向正交正放網(wǎng)架剛度大、用料省。對矩形平面其受力也較均勻。當長桁架直通角柱時，四個角支座會產(chǎn)生也較均勻。當長桁架直通角柱時，四個角支座會產(chǎn)生較大向上拉力，設(shè)計中應(yīng)予注意。如采用圖較大向上拉力，設(shè)計中應(yīng)予注意。如采用圖b b 所示布所示布置方式，拉力可由兩榀桁架承受。置方式，拉力可由兩榀桁架承受。 適用于正方形和長方形的建筑平面。適用于正方形和長方形的建筑平面。 （3） 三向網(wǎng)架 三向網(wǎng)架的構(gòu)成特點是：三個方向的豎向平面桁架互成60角斜向交叉。在三向網(wǎng)架中，上、下弦平面的網(wǎng)格均為正三角形，因此這種網(wǎng)架是以若干穩(wěn)定的三

11、棱體作為基本單元所組成的幾何不變體系。 2 2 四角錐體系四角錐體系 這類網(wǎng)架以四角錐為其組成單元。網(wǎng)架的上、下這類網(wǎng)架以四角錐為其組成單元。網(wǎng)架的上、下弦平面均為正方形網(wǎng)格，弦平面均為正方形網(wǎng)格，上、下弦網(wǎng)格相互錯上、下弦網(wǎng)格相互錯開半格使下弦平面正開半格使下弦平面正方形的四個頂點對應(yīng)方形的四個頂點對應(yīng)于上弦平面正方形的于上弦平面正方形的形心，并以腹桿連接，形心，并以腹桿連接，即形成若干四角錐體。即形成若干四角錐體。 正放四角錐網(wǎng)架正放四角錐網(wǎng)架 正放四角錐網(wǎng)架正放四角錐網(wǎng)架的構(gòu)成特點是：以倒的構(gòu)成特點是：以倒四角錐體為組成單元，四角錐體為組成單元，上、下弦桿均與相應(yīng)上、下弦桿均與相應(yīng)邊界平

12、行。正放四角邊界平行。正放四角錐網(wǎng)架的上、下弦節(jié)錐網(wǎng)架的上、下弦節(jié)點均分別連接八根桿點均分別連接八根桿件。件。 正放四角錐網(wǎng)架的桿件受力比較均勻，空間剛度正放四角錐網(wǎng)架的桿件受力比較均勻，空間剛度較其它類型四角錐網(wǎng)架及兩向網(wǎng)架為好。當采用鋼筋較其它類型四角錐網(wǎng)架及兩向網(wǎng)架為好。當采用鋼筋混凝土板作屋面板時，板的規(guī)格單一，便于起拱，屋混凝土板作屋面板時，板的規(guī)格單一，便于起拱，屋面排水相對容易處理。但因桿件數(shù)目較多其用鋼量可面排水相對容易處理。但因桿件數(shù)目較多其用鋼量可能略高些。能略高些。 正放四角錐網(wǎng)架一般適用于建筑平面呈正方形或正放四角錐網(wǎng)架一般適用于建筑平面呈正方形或接近于正方形的周邊支承

13、、點支承有柱帽或無柱帽接近于正方形的周邊支承、點支承有柱帽或無柱帽大柱距、以及設(shè)有懸掛吊車的工業(yè)廠房與有較大屋面大柱距、以及設(shè)有懸掛吊車的工業(yè)廠房與有較大屋面荷載的情況。荷載的情況。 正放抽空四角錐網(wǎng)架正放抽空四角錐網(wǎng)架 構(gòu)成特點：在正放四構(gòu)成特點：在正放四角錐網(wǎng)架的基礎(chǔ)上，除周角錐網(wǎng)架的基礎(chǔ)上，除周邊網(wǎng)格不動外，適當抽掉邊網(wǎng)格不動外，適當抽掉一些四角錐單元中的腹桿一些四角錐單元中的腹桿和下弦桿，使下弦網(wǎng)格尺和下弦桿，使下弦網(wǎng)格尺寸比上弦網(wǎng)格尺寸大一倍。寸比上弦網(wǎng)格尺寸大一倍。其受力與正交正放交叉梁其受力與正交正放交叉梁系相似。系相似。 正放抽空四角錐網(wǎng)架的桿件數(shù)目較少，構(gòu)造簡正放抽空四角錐網(wǎng)

14、架的桿件數(shù)目較少，構(gòu)造簡單，經(jīng)濟效果好，起拱比較方便。不過抽空以后，單，經(jīng)濟效果好，起拱比較方便。不過抽空以后，下弦桿內(nèi)力的均勻性較差，剛度比未抽空的正放四下弦桿內(nèi)力的均勻性較差，剛度比未抽空的正放四角錐網(wǎng)架小些，但能夠滿足工程要求。角錐網(wǎng)架小些，但能夠滿足工程要求。 正放抽空四角錐網(wǎng)架適用于中、小跨度或屋面正放抽空四角錐網(wǎng)架適用于中、小跨度或屋面荷載較輕的周邊支承、點支承以及周邊支承與點支荷載較輕的周邊支承、點支承以及周邊支承與點支承混合等情況。承混合等情況。斜放四角錐網(wǎng)架斜放四角錐網(wǎng)架 斜放四角錐網(wǎng)架斜放四角錐網(wǎng)架的構(gòu)成特點：以倒四的構(gòu)成特點：以倒四角錐體為組成單元，角錐體為組成單元，由錐

15、底構(gòu)成的上弦桿由錐底構(gòu)成的上弦桿與邊界成與邊界成4545夾角，夾角，而連接各錐頂?shù)南孪叶B接各錐頂?shù)南孪覘U則與相應(yīng)邊界平行。桿則與相應(yīng)邊界平行。 斜放四角錐網(wǎng)架上弦桿長度比下弦桿長度小，在斜放四角錐網(wǎng)架上弦桿長度比下弦桿長度小，在周邊支承的情況下，通常是上弦桿受壓，下弦桿受拉，周邊支承的情況下，通常是上弦桿受壓，下弦桿受拉，因而桿件受力合理。此外，節(jié)點處匯交的桿件上弦因而桿件受力合理。此外，節(jié)點處匯交的桿件上弦節(jié)點六根，下弦節(jié)點八根相對較少，用鋼量較省。節(jié)點六根，下弦節(jié)點八根相對較少，用鋼量較省。 周邊支承的斜放四角錐網(wǎng)架，在支承沿周邊切向周邊支承的斜放四角錐網(wǎng)架，在支承沿周邊切向無約束時，四

16、角錐體可能繞無約束時，四角錐體可能繞Z Z軸旋轉(zhuǎn)而造成網(wǎng)架的幾軸旋轉(zhuǎn)而造成網(wǎng)架的幾何可變，因此必須在網(wǎng)架周邊布置剛性邊梁；點支承何可變，因此必須在網(wǎng)架周邊布置剛性邊梁；點支承的斜放四角錐網(wǎng)架，可在周邊設(shè)置封閉的邊桁架。的斜放四角錐網(wǎng)架，可在周邊設(shè)置封閉的邊桁架。 3 3 三角錐網(wǎng)架三角錐網(wǎng)架 三角錐網(wǎng)架的三角錐網(wǎng)架的構(gòu)成特點是：以等構(gòu)成特點是：以等腰三角錐體為組成腰三角錐體為組成單元，由于三角形單元，由于三角形的穩(wěn)定性，因而整的穩(wěn)定性，因而整體抗彎、抗扭剛度體抗彎、抗扭剛度好。好。抽空三角錐網(wǎng)架抽空三角錐網(wǎng)架 構(gòu)成特點是：在構(gòu)成特點是：在三角錐網(wǎng)架的基礎(chǔ)三角錐網(wǎng)架的基礎(chǔ)上，除周邊網(wǎng)格不上，除周

17、邊網(wǎng)格不動外，適當抽掉一動外，適當抽掉一些三角錐單元中的些三角錐單元中的腹桿和下弦桿。腹桿和下弦桿。 焊接空心球節(jié)點焊接空心球節(jié)點 空心球可分為不加肋和加肋兩種，用圓板經(jīng)壓制空心球可分為不加肋和加肋兩種，用圓板經(jīng)壓制成型作成半球，再由兩個半球?qū)付?。這種節(jié)點適成型作成半球，再由兩個半球?qū)付?。這種節(jié)點適用于連接鋼管桿件。節(jié)點構(gòu)造是將鋼管桿件直接焊接用于連接鋼管桿件。節(jié)點構(gòu)造是將鋼管桿件直接焊接連接于空心球體上，具有自動對中和連接于空心球體上，具有自動對中和萬向萬向性質(zhì)。性質(zhì)。 直徑直徑D D為為120120500mm500mm的焊接空心球其抗壓承載力的焊接空心球其抗壓承載力設(shè)計值設(shè)計值Nc

18、Nc可按下式計算：可按下式計算： D D 空心球外徑空心球外徑mmmm）；）； t t 空心球壁厚空心球壁厚mmmm）；）； d d 鋼管外徑鋼管外徑mmmm）；）； c c 受壓空心球加肋承載力提高系數(shù)，加肋受壓空心球加肋承載力提高系數(shù)，加肋c=1.4c=1.4，不加肋，不加肋c=1.0c=1.0。DdttdNcc223 .13400 直徑直徑D D為為120120500mm500mm的焊接空心球其抗拉承載的焊接空心球其抗拉承載力設(shè)計值力設(shè)計值NtNt可按下式計算：可按下式計算： Nt Nt 受拉空心球軸向拉力設(shè)計值受拉空心球軸向拉力設(shè)計值N N）；）； f f 鋼管材料強度設(shè)計值鋼管材料強

19、度設(shè)計值N/mm2N/mm2）；）；t t 受拉空心球加肋承載力提高系數(shù)，加肋受拉空心球加肋承載力提高系數(shù)，加肋t=1.1t=1.1，不加肋，不加肋t=1.0t=1.0。ftdNtt55. 0 一般空心球外徑一般空心球外徑D=D=（25254545t t；空心球壁厚；空心球壁厚t t與鋼管最大壁厚的比值宜為與鋼管最大壁厚的比值宜為1.21.22.02.0；另外，空心；另外，空心球壁厚球壁厚t t不宜小于不宜小于4mm4mm。 在確定空心球外徑時，球面上網(wǎng)架相連接桿件在確定空心球外徑時，球面上網(wǎng)架相連接桿件與桿件之間的縫隙與桿件之間的縫隙a a不宜小于不宜小于10mm10mm?？招那蛑睆揭部??？?/p>

20、心球直徑也可初步按下式估算：初步按下式估算： D =D =（d1+ d2+ad1+ d2+a）/ 匯集于空心球節(jié)點任意匯集于空心球節(jié)點任意 兩鋼管桿件間的夾角；兩鋼管桿件間的夾角；d1d1、d2 d2 組成組成角的鋼管外徑；角的鋼管外徑； 螺栓球節(jié)點螺栓球節(jié)點 由螺栓、鋼球、銷子或止緊螺釘）、套由螺栓、鋼球、銷子或止緊螺釘）、套筒和錐頭或封板組成，適用于連接鋼管桿件。筒和錐頭或封板組成，適用于連接鋼管桿件。 螺栓球節(jié)點的套筒、錐頭和封板采用螺栓球節(jié)點的套筒、錐頭和封板采用Q235Q235系列、系列、Q345Q345系列鋼材；鋼系列鋼材；鋼球采用球采用4545號鋼；號鋼；螺栓、銷子或止螺栓、銷子或止緊螺釘采用高強緊螺釘采用高強度鋼材如度鋼材如4545號鋼、號鋼、40B40B鋼、鋼、40Cr40Cr鋼、鋼、20MnTiB20MnTiB鋼等。鋼等。 螺栓直徑一般由網(wǎng)架中最大受拉桿件的內(nèi)力控制，螺栓直徑一般由網(wǎng)架中最大受拉桿件