钢结构设计教学课件作者许均陶第3章网架结构.ppt

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1、钢结构设计作者：许均陶责任编辑：王波出版日期：2009年9月IDPN：308-2009-142课件章数：5第3章网架结构3.1网架结构概述3.1.1网架结构的定义及其特点空间网格结构是在20世纪中叶特别是近30多年来蓬勃发展起来的新结构，它是由多根杆件按一定规律布置，通过节点连接而成的一种空间杆系结构，其外形可以成平板状即网架结构，也可以是曲面状即网壳结构。空间网格结构与平面桁架、刚架不同之处在于连接构造是空间的，可以充分发挥空间三维捷近传力的优越性，特别适宜于覆盖大跨度建筑。网架结构主要的优点和特点，大致可以归纳如下：(1)空间工作，传力途径简捷，是一种较好的大跨度、大柱网屋盖结构。(

2、2)重量轻，经济指标好。(3)刚度大，抗震性能好。(4)施工安装简便。(5)网架杆件和节点便于定型化、商品化，可在工厂中成批生产，有利于提高生产效率。(6)网架的平面布置灵活，屋盖平整，有利于吊顶、安装管道和设备。(7)计算简便并可进行多种方案的比较。3.1.2网架的形式与分类1.第一类第一类是平面桁架系组成的网架结构，它是由平面桁架交叉组成，组成这类网架的基本单元是网片。(1)两向正交正放网架(2)两向正交斜放网架(3)两向斜交斜放网架(4)三向网架2.第二类第二类是由四角锥体组成的网架结构，它的基本单元是由4根弦杆、4根斜杆构成的正四角锥体，即五面体。(1)正放四角锥网架(2)正

3、放抽空四角锥网架(3)单向折线形网架(4)斜放四角锥网架(5)棋盘形四角锥网架(6)星形四角锥网架3.第三类第三类是由三角锥体组成的网架结构，它的基本单元是由3根弦杆、3根斜杆构成的正三角锥体，即四面体，锥体可以顺置也可以倒置。(1)三角锥网架(2)抽空三角锥网架Ⅰ型(3)抽空三角锥网架Ⅱ型(4)蜂窝形三角锥网架4.第四类第四类是由六角锥体组成的网架结构，它的基本单元是由6根弦杆、6根斜杆构成的正六角锥体，即七面体。这类网架的一种主要形式即为六角锥网架，它由顺置的密排六角锥体与三向互成60°的上弦杆系连接而成。所形成的上弦网格为正三角形，下弦网格为正六边形。交于上弦节点的杆件数为12根

4、，交于下弦节点的杆件数为6根。3.1.3网架结构的选型对于矩形平面、周边支承情况，当其边长比小于或等于1.5时，宜选用斜放四角锥网架、棋盘形四角锥网架、正放抽空四角锥网架，也可考虑两向正交斜放网架、两向正交正放网架。对于中小跨度，也可选用星形四角锥网架和蜂窝形三角锥网架。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。对于矩形平面、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、正六边形和接近圆形的多边形网架，从平面布置及建筑造型看，比较适宜采用三向网架、六角锥网架、三角锥网架、

5、抽空三角锥网架和蜂窝形三角锥网架。当跨度较大时，容许挠度将起主要控制作用，因此宜选用刚度较大的交叉桁架体系或满锥形式的网架。多点支承的网架，选用正交正放类网架较为合适。从节点构造要求来说，焊接空心球节点可以适用于各类网架；而焊接钢板节点则以选用两向正交类的网架为宜。3.1.4网架结构的几何尺寸及屋面排水1.网架的几何尺寸2.网架屋面坡度(1)整个网架起拱(2)网架变高度(3)上弦节点上加小立柱找坡3.2网架结构的荷载和作用3.2.1荷载类型1.永久荷载(1)网架杆件自重和节点自重(2)楼面或屋面覆盖材料自重(3)吊顶材料自重(4)设备管道自重2.可变荷载(1)屋面或楼面活荷载(2)雪荷载(

6、3)风荷载(4)积灰荷载(5)吊车荷载3.2.2作用1.温度作用温度作用是指由于温度变化，使网架杆件产生附加温度应力，必须在计算和构造措施中加以考虑。网架结构是超静定结构，在均匀温度场变化下，由于杆件不能自由热胀冷缩，杆件会产生应力，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时气温与当地常年最高或最低气温之差。2.地震作用网架由地震引起的振动称为网架的地震反应，它包括地震在结构中引起的内力、变形和位移。网架的地震反应大小不仅与外来干扰作用(地震波)的大小及其随时间的变化规律有关，还取决于网架本身的动力特性，即网架的自振周期和阻尼。3.2.3荷载效应组合当无吊车荷载和风荷载、地

7、震作用时，网架应考虑以下几种荷载组合：(1)永久荷载＋可变荷载；(2)永久荷载＋半跨可变荷载；(3)网架自重＋半跨屋面板重＋施工荷载。后两种荷载组合主要考虑斜腹杆的内力变号。3.3网架结构的设计和计算3.3.1网架的计算模型和分析方法1.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。2.网架的计算模型(1)铰接杆件计算模型。(2)梁系计算模型。(3)平