第3章 大跨屋盖结构

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1、3.1结构形式第三章大跨屋盖结构大跨度结构的分类3.1结构形式梁式结构（平面、空间桁架）3.2网架的结构形式平面结构体系平面刚架结构3.3网架的计算要点拱式结构3.4空间杆系有限元法平板网架结构3.5网架杆件设计网壳结构3.6节点设计空间结构体系悬索结构3.7网壳斜拉结构新加坡滨海艺术中心张拉整体结构平板网架梁式结构平面刚架结构平面结构体系网壳结构拱式结构图1(a)平行布置预应力双层索系；斜拉结构(图1c)MaysvilleBridge13.2网架的形式网架按弦杆层数不同可分为双层网架和三层网架。双层网架是由上弦、下弦和

2、腹杆组成的空间结构(图3a)，是最常用的网架形式。图2张拉整体结构图3a双层网架特点：选用原则：三层网架是由上弦、中网架跨度较大弦、下弦、上腹杆和下时，采用。腹杆组成的空间结构(图3b)。当网架跨度较大时，三层网架用钢量比双层网架用钢量省。但由于节点和杆件数量增多，尤其是中层节点所连杆件较多，使构造复杂，造图3b三层网架青岛极地海洋世界效果图价有所提高。3.2.1网架结构的几何不变性分析判别依据网架为一空间铰接杆系结构，杆件布置必须保证不出现结构几何可变性。网架结构几何不变的必要条件是：W3Jmr0式中J——网架点数

3、；m——网架的杆件数；r——支座约束链杆数，r≥6青岛极地海洋世界鱼头部分模型2当W>0网架为几何可变体系；3.2.2双层网架的常见形式W=0网架无多余杆件，如杆件布置合理，为静两向正交正放网架定结构；平面桁架网架两向正交斜放网架W<0网架有多余杆件，如杆件布置合理，为超三向网架静定结构。正放四角锥网架正放抽空四角锥网架四面锥体系网架棋盘四角锥网架斜放四角锥网架星形四角锥网架三角锥网架三角锥体体系网架抽空三角锥网架蜂窝形三角锥网架水平斜撑杆水平斜撑杆水平斜撑杆选用原则：在矩形建筑平面中，网架的弦杆垂直于及平行于边界。图3.4两向正

4、交正放网架图3.5周边支承网架水平斜撑布置方式之一三向网架三个方向的平面桁架相互交角60比两向网架刚度大，适合大跨度常用于正三角形，正图3.6两向正交斜放网架六三角形平面两向正交斜放短桁架对长桁架有嵌固作用，受在某些平面形状会出力有利角部产生拔力，常取无角部形式。图3.7三向网架现不规则杆件两向斜交斜放适用于两个方向网格尺寸不同的情形受力性能欠佳，节点构造较复杂3图3.8正放四角锥网架正放四角锥网架空间刚度较好，但杆件数量较多，用钢量偏大。适用于接近方形的中2008奥运会场馆（正放四角锥）小跨度网架，宜采用周边支承。特点：将

5、正放四角锥图3.10正放抽空四角锥网架网架适当抽掉一些运动场看台腹杆和下弦杆。特点：特点：上弦网格呈正交斜保持正放四角锥网架放，下弦网格为正交周边四角锥不变，中正放。网架上弦杆间四角锥间隔抽空，短，下弦杆长，受力下弦杆呈正交斜放，合理。上弦杆呈正交正放。适用于中小跨度周边克服了斜放四角锥网支承，或周边支承与架屋面板类型多，屋点支承相结合的矩形面组织排水较困难的平面。缺点。图3.12斜放四角锥网架图3.11棋盘形四角锥网架4三角锥网架上下弦平面均为正三角形网格，上下弦节点各连9根杆件。当网架高度为网格尺寸的倍时，上下弦杆和腹杆

6、等长。三角锥网架受力均匀：整体图3.13星形四角锥网架性和抗扭刚度好，适星形网架上弦杆比下弦杆短，受力合理。竖杆受用于平面为多边形的压，内力等于节点荷载。星形网架一般用于中小跨大中跨度建筑。度周边支承情况。图3.14三角锥网架保持三角锥网架的上上弦网格为三角形和弦网格不变，按一定六边形，下弦网格为规律抽去部分腹杆和六边形。下弦杆。腹杆与下弦杆位于同抽杆后，网架空间刚一竖向平面内。节点、杆件数量都较度受到削弱。下弦杆少，适用于周边支数量减少，内力较承，中小跨度屋盖。大。蜂窝形三角锥网架本抽空三角锥网架适用图3.15抽空三角锥网架身

7、是几何可变的：借于平面为多边形的中助于支座水平约束来图3.16蜂窝三角锥网架小跨度建筑。保证其几何不变。平面形状为矩形的周边支承网架，当其边长比3.2.3网架的选型(长边／短边)小于或等于1.5时，宜选用正放或斜放四角锥网架，棋盘形四角锥网架，正放抽原则：网架的选型应结合工程的平面形状、建空四角锥网架，两向正交斜放或正放网架。对筑要求、荷载和跨度的大小、支承情况和造价中小跨度，也可选用星形四角锥网架和蜂窝形等因素综合分析确定。三角锥网架。按照《网架结构设计与施工规程》JGJ7—91的划分：大跨度为60m以上；中跨度为30—60m；平

8、面形状为矩形的周边支承网架，当其边长比大于1.5时，宜选用两向正交正放网架，正放四小跨度为30m以下。角锥网架或正放抽空四角锥网架。当边长比不大于2时，也可用斜放四角锥网架。5