網(wǎng)架結構的計算

1、第三章網(wǎng)架結構的計算第一節(jié)一般計算原則第3.1.1條網(wǎng)架結構應進行在外荷載作用下的內(nèi)力、位移計算，并應根據(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。對非抗震設計，荷載及荷載效應組合應按國家標準建筑結構荷載規(guī)范GBJ9-87進行計算，在截面及節(jié)點設計中，應按照荷載的基本組合確定內(nèi)力計算值；在位移計算中應按照短期效應組合確定氣撓度。對抗震設計，荷載及荷載效應組合應按國家標準建筑抗震設計規(guī)范GBJ11-89確定內(nèi)力設計。網(wǎng)架結構的內(nèi)力和位移可按彈性階段進行計算。第3.1.2條網(wǎng)架結構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。結構分析時可忽

2、略節(jié)點剛度的影響，假定節(jié)點為較接，桿件只承受軸向力。當桿件上作用有局部荷載時，應另考慮受彎的影響。第3.1.3條網(wǎng)架結構根據(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也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40mmiW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)架結構的支撐條件，可根據(jù)支撐結構的剛度、支座節(jié)點的構造情況，分別假定為二向可側移、一向可側移、無側移

3、的較接支座或彈性支承。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較接桿系有限元法，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)架結構和外荷載有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，其截面面積應取原截面面積的1/2n;對稱面內(nèi)節(jié)點荷載亦應按相同原則取值。第3.2.3條在對稱荷載作用下，對稱面內(nèi)網(wǎng)架節(jié)點的反對稱位移應取為零。在計算時應在相應方向予以約束；與對稱面相交的桿件，作為結構分析的處理方法可將該交點作為一個節(jié)點并在

4、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，計算后應按內(nèi)力重新設計調(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)架結構和正放四角錐網(wǎng)架結構，經(jīng)過慣性矩的折算，可簡化為相應的交叉梁系，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)(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

5、中可分別取上、下弦桿截面面積的算術平均值)；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(2wA-wA+1-gjA-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)/(sxsin0)(3.3.2-4)式中3-由荷載設計值引起的豎向撓度；h-網(wǎng)架高度；s-上，下弦桿長度；0-斜腹桿與下弦平面夾角。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

6、桁架系或角錐體組成的網(wǎng)架結構，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)2pmx/10(3.3.4-1)My=(1.2Gk+1.4Qk)L12pmy/10(3.3.4-2)3=(1.0Gk+1.0Qk)L14pW/100D(3.3.4-3)注：1.當網(wǎng)架用于樓層且活荷載標準值不小于4kN/m2時,公式(3.3.4-1)及(3.3.4-2)中Qk的系數(shù)應取1.3。2.當網(wǎng)架上作用有二個以上可變荷載時，其荷

7、載效應組合應按國家標準建筑結構荷載規(guī)范GBJ9-87確定。式中一一荷載的短期效應組合下的撓度；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；pmxpmypW-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、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條在抗震設防烈度為6度或7度的地區(qū)，網(wǎng)架

8、屋蓋結構可不進行豎向抗震驗算。在抗震設防烈度為8度或9度的地區(qū)，網(wǎng)架屋蓋結構進行豎向抗震演算。對于周邊支承網(wǎng)架屋蓋以及多點支承和周邊支承相結合的網(wǎng)架屋蓋，豎向地震作用標準值可按下式確定：FEvkl=±vXG1(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；6V豎向地震作用系數(shù)，按表3.4.1取值。對于周邊支承的網(wǎng)架，書箱地震作用效應可按本規(guī)程附錄四計算。對于懸挑長度較大的網(wǎng)架屋蓋結構以及用于樓層的網(wǎng)架結構，當設防烈度為8度或9度時，其豎向地震作用標準值可分別取該結構重力

9、荷載代表值的10喊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)架結構可采用振型分解反應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條在抗震設防烈度為7度的地區(qū)，可不進行網(wǎng)架結構水平抗震驗算。在抗震設防烈度為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；在抗震設防烈度為9度的地震區(qū)，對各種網(wǎng)架結構均應進行水平抗震驗算。水平地震作用下網(wǎng)架的內(nèi)力，位移可采用空間桁架位移法計算。網(wǎng)架的支承結構應按有關規(guī)范的相應規(guī)定進行抗震驗算。第3.4.3條網(wǎng)架結構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)點的構造允許網(wǎng)

10、架側移時，其側移值應等于或大于式(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，支承結構應為獨立柱或磚壁柱；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(E%t/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力可按下列公式計算：Hc=認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

11、取等代柱的折算截面慣性矩；hc柱子高度；0t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平均值；工系數(shù)，支承平面弦桿為正交正放時工=1.0,正交斜放時工=，2,三向時工=2;At溫度差。第五節(jié)組合網(wǎng)架結構的計算原則第3.5.1條組合網(wǎng)架結構可按有限元法進行內(nèi)力位移計算。分析時應將組合網(wǎng)架的帶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，并應考慮兩種不同材料的材性。第3.5.2條組合網(wǎng)架結構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

12、與腹桿和下弦構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)架結構應進行在外荷載作用下的內(nèi)力、位移計算，并應根據(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。對非抗震設計，荷載及荷載效應組合應按國家標準建筑結構荷載規(guī)范GBJ9-87進行計算，在截面及節(jié)點設計中，應按照荷載的基本組合確定內(nèi)力設計值；在位移計算中應按照短期效應組合確定其撓度。對抗震設計，荷載及荷載效應組合應按國家標準建筑抗震設計規(guī)范GBJ1189確定內(nèi)力設計值。網(wǎng)架結構的內(nèi)力和位移可按彈性階段進行計算。

13、第1.2條網(wǎng)架結構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。結構分析時可忽略節(jié)點剛度的影響，假定節(jié)點為較接，桿件只承受軸向力。當桿件上作用有局部荷載時，應另考慮受彎的影響。第1.3條網(wǎng)架結構根據(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)

14、架的估算。第1.4條網(wǎng)架結構的支承條件，可根據(jù)支承結構的剛度、支座節(jié)點的構造情況，分別假定為二向可側移、一向可側移、無側移的較接支座或彈性支承。第2節(jié)簡化計算法第2.1條由平面桁架系組成的網(wǎng)架結構和正放四角錐網(wǎng)架結構，經(jīng)過慣性矩的折算，可簡化為相應的交叉梁系，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：3.1)式中4.4分別為網(wǎng)架上.卜弦桿截面而積（截而面積不等時，在差分法計算中可分別取上，卜'弦桿裁而而稅的算術平均戕hA網(wǎng)架高度.第2.2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：居=點Cl-加上+1,也上)LU1ft(3

15、.3.4-1)(12G*+1.4Q0IAp(3,3.4-2)w(1.OGk+LOQJlApw(&3,4-3)注:1.當網(wǎng)架用于樓層且活荷載標界俏不小14kN/msHj»公式(8.8,4-1)及(3.3.4-2>1G灼系故痛取LS.2.當網(wǎng)架上作用有二個以上可變待載時.其荷載效應如合應按國家標準建筑轉構荷技規(guī)范>GBJ987確定口式中的荷枚內(nèi)拉期效而組合卜,的撓度,的網(wǎng)架的永久荷我味泥信(kN/m)】砒屋面或樓面的活荷載標準值ON/mOiM網(wǎng)架長向跨度；D網(wǎng)架的折算抗彎剛度.可按本規(guī)程附錄二確定卜jiPw無量綱彎矩系數(shù).撓度系數(shù)，可按本規(guī)程附錄三杳取a第2.3條由平面桁架系或角錐體組成的網(wǎng)架結構，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2.4條對于兩向正交正放、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