大跨網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的特點與應(yīng)用及制作與安裝

第三章網(wǎng)架結(jié)構(gòu)一、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的特點與應(yīng)用二、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式三、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式選擇四、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析五、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)抗震分析六、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)桿件設(shè)計七、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)節(jié)點設(shè)計八、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)制作與安裝九、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的發(fā)展第三章網(wǎng)架結(jié)構(gòu)一、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的特點與應(yīng)用1、結(jié)構(gòu)特點①多桿件從兩個或幾個方向有規(guī)律地組成的高次超靜定結(jié)構(gòu)，屬空間結(jié)構(gòu)體系；②二力桿結(jié)構(gòu)，空間剛度大，整體性好，具有良好的抗震性能；③用小規(guī)格、短桿件構(gòu)成大跨度結(jié)構(gòu)，節(jié)點連接簡便（2～4種），建筑造型靈活多樣，分析計算成熟，制造和安裝定型化、標(biāo)準(zhǔn)化。④結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布不均勻，邊緣桿件“強(qiáng)度過剩”；節(jié)點用鋼量大。第三章網(wǎng)架結(jié)構(gòu)一、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的特點與應(yīng)用2、發(fā)展過程①國外開始于20世紀(jì)初，40年代開發(fā)出MERO體系，標(biāo)志著網(wǎng)架結(jié)構(gòu)商品化的開始。②我國網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的研究與應(yīng)用開始于60年代，但發(fā)展很快，后來居上。標(biāo)志性事件有： 1964年上海師范學(xué)院球類房（31.5×40.5m，角鋼，板節(jié)點）； 1966年天津科學(xué)宮，第一座焊接球節(jié)點網(wǎng)架，14.8x23.3m; 1981年建工總局《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)定》（JGJ7-80）； 1991年建設(shè)部《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》（JGJ7-91），《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ78-91）；第三章網(wǎng)架結(jié)構(gòu)一、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的特點與應(yīng)用2、發(fā)展過程材料：碳素鋼、低合金鋼、不銹鋼、鋁合金結(jié)構(gòu)、組合結(jié)構(gòu)；節(jié)點：焊接球、螺栓球、板節(jié)點；桿件：角鋼、鋼管、工字鋼；結(jié)構(gòu)類型：十二種結(jié)構(gòu)體系；應(yīng)用領(lǐng)域：大型公共建筑，工業(yè)廠房，塔架廊棧、裝飾、改擴(kuò)建。第三章網(wǎng)架結(jié)構(gòu)一、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的特點與應(yīng)用3、工程應(yīng)用首都體育館（1967）：矩形平面，122×99×6m，平行弦桁架，用鋼量65kg/m2；第三章網(wǎng)架結(jié)構(gòu)一、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的特點與應(yīng)用3、工程應(yīng)用上海體育館（1973）：圓形平面，110×6m，平行弦桁架，用鋼量47kg/m2；第三章網(wǎng)架結(jié)構(gòu)一、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的特點與應(yīng)用3、工程應(yīng)用天津無縫鋼管廠（1992）：6萬m2（108×564m），柱網(wǎng)36×18m，用鋼量32kg/m2；一汽大眾轎車廠（1991）：8萬m2(189.4×421.6m)，柱網(wǎng)21×12m，用鋼量31kg/m2；第三章網(wǎng)架結(jié)構(gòu)一、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的特點與應(yīng)用3、工程應(yīng)用首都機(jī)場四機(jī)位機(jī)庫(1996)：（153+153）×90m，四角錐網(wǎng)架廈門機(jī)場太古機(jī)庫(1999)：155×70m第三章網(wǎng)架結(jié)構(gòu)一、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的特點與應(yīng)用3、工程應(yīng)用首都機(jī)場四機(jī)位機(jī)庫（153+153）×90m第三章網(wǎng)架結(jié)構(gòu)第三章網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)一、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)的特點與應(yīng)應(yīng)用3、工程應(yīng)用首都機(jī)場空客客A380機(jī)庫（在建):（176+176）×110m第三章網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)一、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)的特點與應(yīng)應(yīng)用3、工程應(yīng)用第三章網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)二、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)組成:雙層網(wǎng)架(上弦桿、下下弦桿、腹桿桿)三層網(wǎng)架(上弦桿、中中弦桿、下弦弦桿、腹桿)，減小桿桿件長度，降降低內(nèi)力，增增加高度，大大跨(L>80)組合網(wǎng)架(鋼筋混凝土板板代替上弦桿桿)1、分類第三章二、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)形式1、分類②支承方式多跨，單跨四點支承，多多點支承周邊支承，混混合支承支承條件不同同，會改變網(wǎng)網(wǎng)架內(nèi)力分布布狀態(tài)，總體體看平板網(wǎng)架架具有平板的的受力狀態(tài)。。第三章網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)二、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)形式1、分類③網(wǎng)格形式空間桁架體系系：由角錐體系形形成的空間桁桁架組成，桿件較小，用用鋼經(jīng)濟(jì)，剛剛度也較大，，可抽去部分分桿件，桿件件更少。平面桁架體系系：由平行弦桁架架組成，桿件件較多，剛度度較大，適用用于各種跨度度；第三章網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)二、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)形式2、交叉桁架體系系平行弦桁架相互交叉叉組成；較長的斜腹桿桿受拉，較短短的豎桿受壓壓，上下弦桿桿等長；斜腹桿與弦桿桿間的夾角宜宜取40-60°；桁架的節(jié)間長長度即為網(wǎng)格格尺寸。結(jié)構(gòu)組成第三章網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)二、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)形式2、交叉桁架體系系兩組平面桁架架互相垂直，，與邊界平行行，上下弦桿網(wǎng)格格尺寸相同，，桁架長度相相同，幾何可可變，應(yīng)設(shè)支支撐，正方形形平面內(nèi)力分分布均勻。①兩向正交正放放網(wǎng)架第三章網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)二、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)形式2、交叉桁架體系系桁架垂直相交交，弦桿與邊邊界成45°，各榀桁架長度度不同，剛度度大，對角桁桁架支座受拉拉②兩向正交斜放放網(wǎng)架桁架斜向相交交，構(gòu)造復(fù)雜雜，受力性能能不好③兩向斜交斜放網(wǎng)架第三章網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)二、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)形式2、交叉桁桁架體體系三組桁桁架60°相交，，受力力均勻勻，節(jié)節(jié)點交交匯桿桿多（（13根），，構(gòu)造造復(fù)雜雜，大大跨度度，圓圓形，，三角角形或或多邊邊形平平面④三向網(wǎng)架第三章章網(wǎng)網(wǎng)架架結(jié)構(gòu)構(gòu)二、網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)結(jié)構(gòu)形形式2、交叉桁桁架體體系⑤單向折折線形形網(wǎng)架由平面面桁架架互相相傾斜斜交成成V形面構(gòu)構(gòu)成，，呈單單向受受力狀狀態(tài)，，較單單純的的平面面剛架架剛度度大，，不需需支撐撐體系系第三章章網(wǎng)網(wǎng)架架結(jié)構(gòu)構(gòu)二、網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)結(jié)構(gòu)形形式3、四角錐錐體系上下弦弦為正正方形形網(wǎng)格格，相相互錯錯開半半格，，下弦弦網(wǎng)格格節(jié)點點對準(zhǔn)準(zhǔn)上弦弦正方方形中中心，，上下下弦網(wǎng)網(wǎng)格節(jié)節(jié)點用用腹桿桿相連連結(jié)構(gòu)組組成第三章章網(wǎng)網(wǎng)架架結(jié)構(gòu)構(gòu)二、網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)結(jié)構(gòu)形形式3、四角錐錐體系上下弦弦桿等等長，，受力力均勻勻，剛剛度大大，用用鋼量量大，，適合合于周周邊支支承①正放四四角錐錐網(wǎng)架架第三章章網(wǎng)網(wǎng)架架結(jié)構(gòu)構(gòu)二、網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)結(jié)構(gòu)形形式3、四角錐錐體系正放四四角錐錐網(wǎng)架架局部抽抽空，形形成交交叉梁梁，用用鋼量量省，，中小小跨度度②正放抽空四角錐錐網(wǎng)架架第三章章網(wǎng)網(wǎng)架架結(jié)構(gòu)構(gòu)二、網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)結(jié)構(gòu)形形式3、四角錐錐體系上弦斜斜放，，與邊邊界成成45°，下弦弦正放放，上上弦短短，下下弦長長，節(jié)節(jié)點交交匯桿桿件少少，用用鋼量量省，，加剛剛性邊邊框③斜放四角角錐網(wǎng)網(wǎng)架第三章章網(wǎng)網(wǎng)架架結(jié)構(gòu)構(gòu)二、網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)結(jié)構(gòu)形形式3、四角錐錐體系兩個倒倒三角角桁架架相互互交叉叉，三三角桁桁架頂頂點相相連為為下弦弦桿，，上弦弦斜放放，與與邊界界成45°，下弦弦正放放，上上弦短短，下下弦長長，中中小跨跨度，，用鋼鋼量省省，周周邊支支承④星形四四角錐錐網(wǎng)架架第三章章網(wǎng)網(wǎng)架架結(jié)構(gòu)構(gòu)二、網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)結(jié)構(gòu)形形式3、四角錐錐體系上弦弦正正放放，，下下弦弦斜斜放放，，與與邊邊界界成成45°，上弦弦短短，，下下弦弦長長，，中中小小跨跨度度，，用用鋼鋼量量省?、萜灞P盤形形四四角角錐錐網(wǎng)網(wǎng)架架第三三章章網(wǎng)網(wǎng)架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)二、、網(wǎng)網(wǎng)架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)形形式式4、三角角錐錐體系系結(jié)構(gòu)構(gòu)組組成成上弦弦下下弦弦為為三三角角形形網(wǎng)網(wǎng)格格，，下下弦弦節(jié)節(jié)點點對對準(zhǔn)準(zhǔn)上上弦弦三三角角形形中中心心第三三章章網(wǎng)網(wǎng)架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)二、、網(wǎng)網(wǎng)架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)形形式式4、三角角錐錐體系系①三三角角錐錐網(wǎng)網(wǎng)架架上下下弦弦桿桿等等長長，，三三角角形形，，每每個個節(jié)節(jié)點點9根桿桿，，受受力力均均勻勻，，剛剛度度大大，，適適合合于于多多邊邊形形平平面面第三三章章網(wǎng)網(wǎng)架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)二、、網(wǎng)網(wǎng)架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)形形式式4、三角角錐錐體系系②抽空空三角角錐錐網(wǎng)網(wǎng)架架局部部抽抽空空，，上上弦弦三三角角形形，，下下弦弦六六邊邊形形，，剛剛度度小小，，中中小小跨跨度度，，省省鋼鋼第三三章章網(wǎng)網(wǎng)架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)二、、網(wǎng)網(wǎng)架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)形形式式4、三角角錐錐體系系③蜂窩窩形形三角角錐錐網(wǎng)網(wǎng)架架上弦弦三三角角形形和和六六邊邊形形，，下下弦弦六六邊邊形形，，節(jié)節(jié)點點桿桿件件交交匯匯少少，，剛剛度度小小，，中中小小跨跨度度第三三章章網(wǎng)網(wǎng)架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)三、、網(wǎng)網(wǎng)架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)形形式式選選擇擇建筑筑物物的的平平面面形形狀狀和和尺尺寸寸，，支支承承方方式式，，荷荷載載大大小小，，屋屋面面構(gòu)構(gòu)造造，，建建筑筑要要求求，，制制造造和和安安裝裝方方法法，，材材料料供供應(yīng)應(yīng)情情況況1、考慮慮因因素素第三三章章網(wǎng)網(wǎng)架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)三、、網(wǎng)網(wǎng)架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)形形式式選選擇擇四角角錐錐網(wǎng)架架，兩兩向向正正交交網(wǎng)架架：平面面形形狀狀為為矩矩形形，，周周邊邊支支承承邊邊長長比比≤≤1.5的的網(wǎng)網(wǎng)架架;平面面形形狀狀為為矩矩形形，，周周邊邊支支承承邊邊長長比比＞＞1.5的的網(wǎng)網(wǎng)架架;平面面形形狀狀為為矩矩形形，，三三邊邊支支承承一一邊邊開開口口網(wǎng)網(wǎng)架架;平面面形形狀狀為為矩矩形形，，多多點點和和點點邊邊混混合合支支承承網(wǎng)網(wǎng)架架;2、選型型原原則則：：(參照照《《網(wǎng)網(wǎng)架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計計與與施施工工規(guī)規(guī)范范》》)第三三章章網(wǎng)網(wǎng)架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)三、、網(wǎng)網(wǎng)架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)形形式式選選擇擇2、選型型原原則則：：(參照照《《網(wǎng)網(wǎng)架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計計與與施施工工規(guī)規(guī)范范》》)三角角錐錐網(wǎng)網(wǎng)架架，，三三向向網(wǎng)網(wǎng)架架：平面面形形狀狀為為圓圓形形，，正正六六邊邊形形及及接接近近正正六六邊邊形形，，周周邊邊支支承承網(wǎng)網(wǎng)架架;多層層建建筑筑的的樓樓層層或或L≤≤50m的屋屋蓋蓋，，以以及及鋼鋼筋筋砼砼板板代代替替上上弦弦的的組組合合網(wǎng)網(wǎng)架架；；第三三章章網(wǎng)網(wǎng)架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)三、、網(wǎng)網(wǎng)架架結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)形形式式選選擇擇（1））網(wǎng)格格尺尺寸寸①網(wǎng)格格尺尺寸寸：直接接影影響響網(wǎng)網(wǎng)架架的的經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)性性，網(wǎng)格格大大，，節(jié)節(jié)點點少少，，但但砼砼面面板板重重量量大大；；網(wǎng)網(wǎng)格格上上加加檁檁條條可可采采用用大大網(wǎng)網(wǎng)格格，，但但檁檁條條長長度度宜宜≤6m;②確定因素：柱網(wǎng)尺寸，屋屋面材料，建建筑和構(gòu)造要要求，施工條條件等；③網(wǎng)格數(shù)n的確定：鋼砼板屋面體體系：n=(2-4)+0.2L2（兩向正交正放放，正放四角角錐，正放抽抽空四角錐)；n=(6-8)+0.08L2（兩向正交斜放放，棋盤形四四角錐，斜放放四角錐，星星形四角錐)鋼檁條屋面體體系：n=(6-8)+0.07L2，其中L2為網(wǎng)架短向跨跨度。3、網(wǎng)架的主要尺尺寸及構(gòu)造第三章網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)三、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)形式選擇3、網(wǎng)架的主要尺尺寸及構(gòu)造（2）網(wǎng)架高度①網(wǎng)架高度：：影響剛度，上、下弦桿的內(nèi)內(nèi)力和腹桿的的經(jīng)濟(jì)性；②確定原則：：一般使腹桿桿與弦桿的夾夾角為40-60°；③高跨比：鋼鋼砼板屋面體體系10-14,鋼鋼檁條屋屋面體系(13-17)-0.03L2第三章網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)三、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)形式選擇3、網(wǎng)架的主要尺尺寸及構(gòu)造（3）屋面起拱和排排水①一般情況下下，網(wǎng)架剛度度大，不需起起拱；當(dāng)L2≥60m時，采用不大大于1/300的起拱度度；②屋面排水坡坡度的做法：：(一般取1-4%)上弦節(jié)點加小小立柱找坡；；網(wǎng)架變高度；；整個網(wǎng)架起坡坡；支承柱變高度度；第三章網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)四、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)力分析①精確計算法：：空間桿系有有限元法，彈彈性分析，小小變形理論，，鉸接，可考考慮支承結(jié)構(gòu)構(gòu)影響；單元平衡方程程[k]ozmzr0a={F}整體平衡方程[K]59eucjb={P}[K]稀疏矩陣，3n×3n對稱正定，矩矩陣存儲與方方程組解法1、內(nèi)力分析方法法第三章網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)四、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)力分析1、內(nèi)力分析方法法②簡化計算法法：交叉梁系系分析法；擬擬板法(擬夾夾層板法)；；假想彎矩法法等。③專用軟件，，設(shè)計參數(shù)輸入，網(wǎng)格自動生成成，節(jié)點坐標(biāo)、節(jié)節(jié)點荷載自動動計算，優(yōu)化計算，減少截面種類類。（天大、浙大、同濟(jì)、、哈工大、建研院、海軍軍局、航空院院等）④容許撓度1/250(屋蓋)或1/300（樓蓋）。第三章網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)四、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)力分析2、荷載和特殊作用①自重估算：30~60kg/m2，②溫度應(yīng)力：高高次超靜定，，空間桁架位位移法；③豎向地震作用：簡化計算，振型分解，時時程分析；④安裝荷載：驗驗算內(nèi)力、撓撓度和動力效效應(yīng)；⑤支座沉降和位位移。第三章網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)四、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)力分析3、溫度應(yīng)力計算算①不用計算溫度度應(yīng)力支座節(jié)點構(gòu)造造允許側(cè)移；；周邊柱支承，，跨度小于40m；柱頂側(cè)移較限限定值大。第三章網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)四、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)力分析3、溫度應(yīng)力計算算②溫度應(yīng)力計算算方法A計算桿件溫度度變化產(chǎn)生的的固端力Noij=-EDtaAijB計算節(jié)點不平平衡力Pix=-SEDtaAikcosaik,Piy=-SEDtaAikcosbik,Piz=-