多点支承双层柱面网壳结构设计.pdf

《多点支承双层柱面网壳结构设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、张云峰等：多点支承双层柱面网壳结构设计33多点支承双层柱面网壳结构设计张云峰，李宁，计静，予海亮(1．大庆石油学院土木建筑工程学院．大庆163318；2．大庆油田有限责任公司第七采油厂规划设计研究院勘测设计室。大庆163517)【摘要】针对北安分局养老中心屋顶曲面造型、跨度大的特点，选取了双层正放四角锥柱面网壳结构的设计，系统介绍了多点支承双层网壳结构的材料选择、荷载取值与内力计算、构件的承载力和稳定性验算、变形及节点设计与施工，为设计建造同类工程提供了参考。【关键词】网壳结构；空心球；有限元分析【中图分类号】TU337【文献标识码】B【文章编号】1001—6864{2010)

2、02—0033—031工程概况拟新建的黑龙江省北安分局养老中心主体为钢筋混凝土框架结构，为使建筑更加美观，甲方要求在结构屋顶上做个曲面造型，左部分造型由伸到屋顶之上的钢筋混凝土框架柱承担，右部分造型由伸到屋顶之上的钢筋混凝土框架柱和倾斜的钢梁共同承担，建筑造型如图1所示。空间网壳结构受力合理、用料经济、造型美观、施工简便，能覆盖较大空间L1’2J，既能实图2左侧网壳杆件布置图现曲面造型，同时使造型内部结构的自重更轻，经商榷造型结构决定采用双层正放四角锥柱面网壳结构。图3左侧网壳杆件布置剖面图图1北安分局养老中心屋顶造型效果图2网壳结构设计2．1材料、截面的选取钢材选用Q235一

3、B，焊条采用E43××型，双层网壳高度取1200mm，按空间结构构件长细比限值E3]的要求，网壳上下弦均取070X2．5的圆钢管，上下弦杆的面积为530，斜腹杆均取×2的圆钢管，斜腹杆图4右侧网壳杆件布置图的面积为364。采用焊接空心球节点连接，空心球直径取160ram，壁厚取4mHll-3J，连接焊缝采用完全焊透的坡口对接焊缝。左侧和右侧网壳杆件布置图见图2～图5。2．2网壳荷载统计和内力计算图5右侧网壳杆件布置剖面图网壳按不上人屋面计算，考虑风荷载作用，并包括网壳自重，经计算作用在网壳上的荷载设计值为大拉力为55899N，最大压力为一58126N；腹杆的最大1．3kN／m2

4、；用ANSYS有限元软件4]进行网壳内力计拉力为22399N，最大压力为一54956N。右侧网壳杆件算，左、右侧网壳杆件有限元模型见图6和图7。共有1216根，经统计上下弦杆的最大拉力为48332N，左侧网壳杆件共有1056根，经统计上下弦杆的最最大压力为一47591N；腹杆的最大拉力为16866N，最低温建筑技术2010年第2期(总第140期)大压力为一47591N。网壳杆件的承载力和稳定性亦均满足要求。2．4变形验算ZLY图8左侧网壳结构变形图图6左侧网壳有限元模型图8为左侧网壳结构变形图。经ANSYS有限元计算，左侧网壳节点的最大变形为16．2mm，小于规程的变形限值L／

5、300=32．3rmn，变形满足要求。图9右侧网壳结构变形图图9为右侧网壳结构变形图。经ANSYS有限元幽7石侧网元有限兀模型计算，右侧网壳节点的最大变形为8．63mm，小于规程2．3杆件承载力和稳定性验算的变形限值L／300=33．6mm，变形满足要求。左侧弦杆的最大压应力：2．5节点设计==109．67MPa<215；一采用焊接空心球节点连接，空心球直径取160mm，左侧弦杆的最大拉应力：壁厚取4n3J，连接焊缝采用完全焊透的坡口对接焊缝，焊接空心球受压和受拉承载力均满足要求；钢管杆==105．47MPa<215MPa；一件与空心球的连接，均采用完全焊透的坡口对接焊缝左侧腹

6、杆的最大压应力为：连接，此时视焊缝和母材等强度，不必进行焊缝强度计d一=—-54956算。图l0为网壳节点详图，(a)为支承在钢筋混凝土柱=150．98MPa<215MPa；上的网壳节点；(b)为支承在钢柱上的网壳节点；(c)、左侧腹杆的最大拉应力：d一==61．54MPa<215MPa；可见，上下弦杆与腹杆的最大内力与截面面积的比值均小于钢材的强度设计值(Q235钢材的强度设计值为215MPa)，承载力均满足要求。受压杆件稳定性验算：焊网壳上下弦均取0x2．5的圆钢管，面积为530mmz，回转半径为23．9mm，杆件的计算长度为0．9L=1620mm，长细比为：：鱼(丑)节点

7、1(b)节点2i==67．8，由轴心受压构件的稳定系数表[]可查得稳定系数为0．763。，、——受压弦杆：。6_：143—一／，一：：“一4一0763×530一．’74MPa<、215MP．左侧斜腹杆回转半径为20．5rmn，杆件的计算长度(c)节点3(d)节点4为0．8L=1440mm，长细比为：一Lo_一=70．24，由轴心受压构件的稳定系数表可差得稳定系数为0．75l。受压腹杆：(e)节点5盯“一‘“：一CA：一0：201．04MPa<215MPa751×364一’、．图10网壳节点详