網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的計算

1、第3章 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的計算 第一節(jié) 一般計算原則 第3.1.1條 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)應(yīng)進行在外荷載作用下的內(nèi)力、位移計算， 并應(yīng)根據(jù)具體情況，對地震、溫度變化、支座承降及施工安裝荷載等作用下的內(nèi)力、位移進行計算。 對非抗震設(shè)計，荷載及荷載效應(yīng)組合應(yīng)按國家標準建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GBJ9-87進行計算，在截面及節(jié)點設(shè)計中，應(yīng)按照荷載的基本組合確定內(nèi)力計算值；在位移計算中應(yīng)按照短期效應(yīng)組合確定氣撓度。 對抗震設(shè)計，荷載及荷載效應(yīng)組合應(yīng)按國家標準建筑抗震設(shè)計規(guī)范GBJ11-89確定內(nèi)力設(shè)計。 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移可按彈性階段進行計算。 第3.1.2條 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的外荷載按靜力等效原則，將節(jié)點所轄區(qū)域 內(nèi)的荷載集中作用在

2、該節(jié)點上。結(jié)構(gòu)分析時可忽略節(jié)點剛度的影響，假定節(jié)點為鉸接，桿件只承受軸向力。當桿件上作用有局部荷載時，應(yīng)另考慮受彎的影響。 第3.1.3條 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)根據(jù)跨度大小、網(wǎng)架類型及工程情況可分別 按下列規(guī)定選用不同方法進行內(nèi)力、位移計算： 一、空間桁架位移法 適用于各種類型、各種支承條件的網(wǎng)架計算； 二、交叉梁系差分法 可用于跨度在40mm以下的由平面桁架系組成的網(wǎng)架或正放四角錐網(wǎng)架的計算； 三、擬夾層板法 可用于跨度在40mm以下的由平面桁架系或角錐體組成的網(wǎng)架計算； 四、假想彎矩法 可用于斜放四角錐網(wǎng)架、棋盤形四角錐網(wǎng)架的估算。 第3.1.4條 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的支撐條件，可根據(jù)支撐結(jié)構(gòu)的剛度、支 座節(jié)點

3、的構(gòu)造情況，分別假定為二向可側(cè)移、一向可側(cè)移、無側(cè)移的鉸接支座或彈性支承。 第二節(jié) 空間桁架位移法的計算原則 第3.2.1條 空間桁架位移法是網(wǎng)架節(jié)點的三個線位移為未知量、 所有桿件為承受軸向力的鉸接桿系有限元法，并利用電子計算機進行內(nèi)力分析和位移計算。 第3.2.2條 當網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和外荷載有n個對稱面時，可利用對稱 條件只需分析1/2n網(wǎng)架。在計算時，對稱面內(nèi)各桿件的截面面積應(yīng)取原截面面積的一半，n各對稱面交線上的中心豎桿，其截面面積應(yīng)取原截面面積的1/2n；對稱面內(nèi)節(jié)點荷載亦應(yīng)按相同原則取值。 第3.2.3條 在對稱荷載作用下，對稱面內(nèi)網(wǎng)架節(jié)點的反對稱 位移應(yīng)取為零。在計算時應(yīng)在相應(yīng)方向予以

4、約束;與對稱面相交的桿件,作為結(jié)構(gòu)分析的處理方法可將該交點作為一個節(jié)點并在三個方向予以約束;交叉腹桿或人字腹桿的交點位于對稱面時,亦應(yīng)作為一個節(jié)點并在兩個水平方向予以約束。在反對稱荷載作用下，對稱面內(nèi)網(wǎng)架節(jié)點的對稱位移應(yīng)取為零。 第3.2.4條 網(wǎng)架桿件截面可先根據(jù)經(jīng)驗或參照已建工程或由簡化計算方法估算確定，計算后應(yīng)按內(nèi)力重新設(shè)計調(diào)整截面，并進行重分析，重分析次數(shù)宜取3-4次。 第三節(jié) 簡化計算法 第3.3.1條 由平面桁架系組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和正放四角錐網(wǎng)架結(jié) 構(gòu),經(jīng)過慣性矩的折算,可簡化為相應(yīng)的交叉梁系,用差分法進行內(nèi)力、位移計算。梁的折算慣性矩I可按下式計算： I=AtAbh2/(At+Ab

5、) (3.3.1) 式中At、Ab-分別為網(wǎng)架上、下弦桿截面面積（截面面積不等時，在差分法計算中可分別取上、下弦桿截面面積的算術(shù)平均值）； h-網(wǎng)架高度。 第3.3.2條 由平面桁架系組成的網(wǎng)架，當采用交叉梁系差分法分 析時，其網(wǎng)架彎矩和桿件內(nèi)力可按下列公式計算（圖3.3.2）： MA,X=EI(2A-A+1-A-1)/s2 (3.3.2-1) Nt=-MA+1,X/h (3.3.2-2) Nb=MA,X/h (3.3.2-3) Nc=(MA+1,X-MA,X)/（ssin） (3.3.2-4) 式中 -由荷載設(shè)計值引起的豎向撓度； h -網(wǎng)架高度； s -上，下弦桿長度； -斜腹桿與下弦平面

6、夾角。 Nv由上弦節(jié)點（或下弦節(jié)點）的豎向平衡條件確定。 圖3.3.2 平面桁架系網(wǎng)架的彎矩與桿件內(nèi)力 第3.3.3條 由平面桁架系或角錐體組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，可簡化為正交異性或各向同性的平板按擬夾層板法進行內(nèi)力、位移計算。 第3.3.4條 對于兩相正交正放、正放四角錐、正放抽空四角錐等三種網(wǎng)架，當平面形狀為矩形、周邊簡支時，擬夾層板法的彎矩和撓度可按下列公式計算： Mx=(1.2Gk+1.4Qk)2 mx/10 (3.3.4-1) My=(1.2Gk+1.4Qk)L12my/10 (3.3.4-2) =(1.0Gk+1.0Qk)L14W/100D (3.3.4-3) 注：1.當網(wǎng)架用于樓層且活荷

7、載標準值不小于4kN/m2 時，公式(3.3.4-1)及(3.3.4-2)中Qk的系數(shù)應(yīng)取1.3。 2.當網(wǎng)架上作用有二個以上可變荷載時，其荷載效應(yīng)組合應(yīng)按國家標準建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GBJ9-87確定。 式中 荷載的短期效應(yīng)組合下的撓度； Gk網(wǎng)架的永久荷載標準值(kN/m2); Qk屋面或樓面的活荷載標準值(kN/m2); L1網(wǎng)架長向跨度； D網(wǎng)架的折算抗彎剛度，可按本規(guī)程附錄二確定； mx、my、W無量綱彎矩系數(shù)、撓度系數(shù)，可按本規(guī)程附錄三查取。 將擬夾層板彎矩換算成網(wǎng)架桿件內(nèi)力的一般計算公式，以及擬夾層桿的折算抗彎剛度等物理常數(shù)可按本規(guī)程附錄二附表2.1-2.3確定。當上弦、下弦、斜桿、

8、豎桿等各類桿件截面面積不等時，可分別取其截面面積的算術(shù)平均值。 第四節(jié) 地震、溫度作用下的內(nèi)力計算原則 第3.4.1條 在抗震設(shè)防烈度為6度或7度的地區(qū)，網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu) 可不進行豎向抗震驗算。在抗震設(shè)防烈度為8度或9度的地區(qū)，網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)進行豎向抗震演算。 對于周邊支承網(wǎng)架屋蓋以及多點支承和周邊支承相結(jié)合的網(wǎng)架屋蓋，豎向地震作用標準值可按下式確定： FEvkl=vG1 (3.4.1) FEvkl作用在網(wǎng)架第i節(jié)點上豎向地震作用標準值； G1網(wǎng)架第i節(jié)點的重力荷載代表值，其中恒荷載取100%；雪荷載及屋面積灰荷載取50%；不考慮屋面活荷載； v豎向地震作用系數(shù)，按表3.4.1取值。 對于周邊支承的

9、網(wǎng)架，書箱地震作用效應(yīng)可按本規(guī)程附錄四計 算。 對于懸挑長度較大的網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)以及用于樓層的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，當設(shè)防烈度為8度或9度時，其豎向地震作用標準值可分別取該結(jié)構(gòu)重力荷載代表值的10%或20%。計算重力荷載代表值時，對一般民用建筑可取樓層活荷載的50%。 對于平面復雜或重要的大跨度網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可采用振型分解反應(yīng)譜法或時程分析法作專門的豎向抗震分析和驗算。 第3.4.2條 在抗震設(shè)防烈度為7度的地區(qū)，可不進行網(wǎng)架結(jié)構(gòu)水 平抗震驗算。在抗震設(shè)防烈度為8度的地區(qū)，對于周邊支承的中小跨度網(wǎng)架可不進行水平抗震驗算；在抗震設(shè)防烈度為9度的地震區(qū)，對各種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)均應(yīng)進行水平抗震驗算。水平地震作用下網(wǎng)架的內(nèi)力，位

10、移可采用空間桁架位移法計算。 網(wǎng)架的支承結(jié)構(gòu)應(yīng)按有關(guān)規(guī)范的相應(yīng)規(guī)定進行抗震驗算。 第3.4.3條 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)如符合下流條件之一者，可不考慮由于溫度 變化而引起的內(nèi)力： 一、支座節(jié)點的構(gòu)造允許網(wǎng)架側(cè)移時，其側(cè)移值應(yīng)等于或大于式(3.4.4-1)的計算值； 二、當周邊支承的網(wǎng)架、且網(wǎng)架驗算方向跨度小于40m時，支承結(jié)構(gòu)應(yīng)為獨立柱或磚壁柱； 三、在單位力作用下、柱頂位移大于或等于下式的計算值： u=L（Et/0.038f-1)/2EAm (3.4.4-1) 如需考慮溫度變化而引起的網(wǎng)架內(nèi)力，可采用空間桁架位移法或其他近似方法計算。 當網(wǎng)架支座節(jié)點構(gòu)造沿邊界法向不能相對位移時，由溫度變化而引起的柱頂水平

11、力可按下列公式計算： Hc= tL/(L/EAm+2/Kc) (3.4.4-2) Kc=3EcIc/hc3 (3.4.4-3) 式中 Kc懸臂柱的水平剛度； Ec柱子材料彈性模量； Ic柱子截面慣性矩，當為框架柱時取等代柱的折算截面慣性矩； hc柱子高度； 網(wǎng)架材料的線脹系數(shù)； E網(wǎng)架材料的彈性模量； f鋼材的強度設(shè)計值； L網(wǎng)架在驗算方向的跨度； Am支承（上承或下承）平面弦桿截面積的算術(shù)平均值； 系數(shù)，支承平面弦桿為正交正放時=1.0,正交斜放時=2，三向時=2； t溫度差。 第五節(jié) 組合網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的計算原則 第3.5.1條 組合網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可按有限元法進行內(nèi)力位移計算。分析 時應(yīng)將組合網(wǎng)架的帶

12、肋平板離散成能承受軸力、面力和彎矩的梁元和板殼元，將腹干和下弦作為承受軸力的桿元，并應(yīng)考慮兩種不同材料的材性。 第3.5.2條 組合網(wǎng)架結(jié)構(gòu)也可采用空間桁架位移法作簡化計算。 分析時將組合網(wǎng)架的帶肋平板等代為僅能承受軸力的上弦，并與腹桿和下弦構(gòu)成兩種不同材料的等代網(wǎng)架，按空間桁架位移法進行內(nèi)力、位移計算。等代上弦截面及帶肋平板中內(nèi)力可按本規(guī)程附錄五確定。第1節(jié)一般計算原則第1.1條 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)應(yīng)進行在外荷載作用下的內(nèi)力、位移計算，并應(yīng)根據(jù)具體情況，對地震、溫度變化、支座沉降及施工安裝荷載等作用下的內(nèi)力、位移進行計算。對非抗震設(shè)計，荷載及荷載效應(yīng)組合應(yīng)按國家標準建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GBJ 987進行計

13、算，在截面及節(jié)點設(shè)計中，應(yīng)按照荷載的基本組合確定內(nèi)力設(shè)計值；在位移計算中應(yīng)按照短期效應(yīng)組合確定其撓度。對抗震設(shè)計，荷載及荷載效應(yīng)組合應(yīng)按國家標準建筑抗震設(shè)計規(guī)范GBJ 1189確定內(nèi)力設(shè)計值。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移可按彈性階段進行計算。第1.2條 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的外荷載按靜力等效原則，將節(jié)點所轄區(qū)域內(nèi)的荷載集中作用在該節(jié)點上。結(jié)構(gòu)分析時可忽略節(jié)點剛度的影響，假定節(jié)點為鉸接，桿件只承受軸向力。當桿件上作用有局部荷載時，應(yīng)另考慮受彎的影響。第1.3條 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)根據(jù)跨度大小、網(wǎng)架類型及工程情況可分別按下列規(guī)定選用不同方法進行內(nèi)力、位移計算：一、空間桁架位移法 適用于各種類型、各種支承條件的網(wǎng)架計算；二、交叉梁系差分法 可用于跨度在40m以下的由平面桁架系組成的網(wǎng)架或正放四角錐網(wǎng)架的計算；三、擬夾層板法 可用于跨度在40m以下的由平面桁架系或角錐體組成的網(wǎng)架計算，此法可考慮剪切變形和剛度變化的影響；四、假想彎矩法 可用于斜放四角錐網(wǎng)架、棋盤形四角錐網(wǎng)架的估算。第1.4條 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的支承條件，可根據(jù)支承結(jié)構(gòu)的剛度、支座節(jié)點的構(gòu)造情況，分別假定為二向可側(cè)移、一向可側(cè)移、無側(cè)移的鉸接支座或彈性支承。第2節(jié)簡化計算法第2.1條 由平面桁架系組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和正放四角錐網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，經(jīng)過慣性矩的折算，可簡化為相應(yīng)的交叉梁系，用差分法進行內(nèi)力、位移計算。梁的折算慣性矩I可按下式