大型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

1、<p>　　大型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析</p><p>　　【摘 要】隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，大跨度網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在建筑工程中的運(yùn)用日益廣泛。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)屬于多次超靜定結(jié)構(gòu)，其空間受力性能、整體性和穩(wěn)定性分析困難較大。本文主要從網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、形式以及網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析三個(gè)方面進(jìn)行了探討，希望與同行共同切磋學(xué)習(xí)。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】大跨網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；四角錐；節(jié)點(diǎn)；

2、控制內(nèi)力組合；振動(dòng)特性 </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　空間結(jié)構(gòu)具有受力合理、總量輕、造價(jià)低以及形式活潑新穎、能夠突出人類藝術(shù)創(chuàng)造力等優(yōu)點(diǎn)，能夠充分利用不同材料的特性，以適應(yīng)各種變化的建筑造型的需要。但空間結(jié)構(gòu)具有三維結(jié)構(gòu)形體，在荷載作用下為三向受力，結(jié)構(gòu)成形和受力分析都極為復(fù)雜。近年來(lái)，計(jì)算機(jī)的普及使得大跨度空間結(jié)構(gòu)以異乎尋常的速度

3、發(fā)展起來(lái)，對(duì)現(xiàn)代建筑產(chǎn)生了重大的影響 </p><p>　　為滿足現(xiàn)代社會(huì)生活和居住環(huán)境的需要，人們需要更大的覆蓋空間，如大型會(huì)場(chǎng)、體育館、飛機(jī)庫(kù)、展覽館和候車室等。這些建筑物的跨度要求越來(lái)越大，幾十米甚至更大，滿足這種大跨度要求的屋蓋體系只能是空間結(jié)構(gòu)，因而空間結(jié)構(gòu)成為一種備受關(guān)注的結(jié)構(gòu)形式。 </p><p>　　一、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) </p><p>　　網(wǎng)架結(jié)

4、構(gòu)最大的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在大中跨度的屋蓋結(jié)構(gòu)，這時(shí)采用網(wǎng)架比采用門式剛架及鋼屋架更經(jīng)濟(jì)合理。 </p><p>　　網(wǎng)架結(jié)構(gòu)最大的特點(diǎn)是由于桿件之間互相支撐作用，剛度大，整體陛好，抗震能力強(qiáng)，而且能夠承受由于地基不均勻沉降所帶來(lái)的不利影響；即使在個(gè)別桿件受到損傷的情況下，也能自動(dòng)調(diào)節(jié)桿件內(nèi)力，保持結(jié)構(gòu)的安全。 </p><p>　　網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性大，既適用于中小跨度的建筑，也適用于大跨度的房屋，

5、而且從建筑平面形式來(lái)說(shuō)，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)也可以適應(yīng)于各種平面形式的建筑：如矩形，圓形，扇形及各種多邊形的平面建筑形式。 </p><p>　　網(wǎng)架結(jié)構(gòu)取材方便，一般多采用Q235鋼或16Mn鋼，桿件截面形式多采用鋼管或型鋼（型鋼以角鋼為主），并且可以用小規(guī)格的桿件截面建造大跨度的建筑。另外，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)由于它的桿件規(guī)格劃一，適宜工廠化生產(chǎn)，為加速工程進(jìn)度提供了有利條件和保證。 </p><p>　　網(wǎng)

6、架結(jié)構(gòu)可用通用的計(jì)算程序進(jìn)行分析，制圖簡(jiǎn)便，加上網(wǎng)架本身所具有的特點(diǎn)和優(yōu)越性，給網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的發(fā)展提供了有利的條件。 </p><p>　　二、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的形式 </p><p>　　常用的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式有： </p><p>　　1、由平面析架系組成的兩向正交正放網(wǎng)架、兩向正交斜放網(wǎng)架镢向斜交斜放網(wǎng)架）三向網(wǎng)架； </p><p>　　2、由四角錐

7、體組成的正放四角錐網(wǎng)架、正放抽空四角錐網(wǎng)架、斜放四角錐網(wǎng)架、星型四角錐網(wǎng)架、棋盤形四角錐網(wǎng)架； </p><p>　　3、由三角錐體組成的三角錐網(wǎng)架、抽空三角錐網(wǎng)架、蜂窩形三角錐網(wǎng)架。各種形式的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的組成方式、幾何特征、剛度特征、受力特征及施工特點(diǎn)。 </p><p><b>　　網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的選型 </b></p><p>　　網(wǎng)架的網(wǎng)格單元

8、分為三大類： </p><p>　　1）交叉桁架體系：常見(jiàn)有兩向正交正放、兩向正交斜放、兩向斜交斜放、三向、單向折線形。 </p><p>　　2）四角錐體系：常見(jiàn)有正放四角錐、正放抽空四角錐、棋盤形四角錐、斜放四角錐、星形四角錐。 </p><p>　　3）三角錐體系：常見(jiàn)有三角錐、抽空三角錐、蜂窩形三角錐。網(wǎng)架的支承情況一般有周邊支承、點(diǎn)支承、三邊或兩邊支承等形

9、式。 </p><p>　　網(wǎng)架的選型主要根據(jù)工程平面形狀、尺寸、屋面荷載及構(gòu)造以及材料供應(yīng)情況等綜合分析確定。表1給出了各種支撐情況及平面形狀下適宜的網(wǎng)架類型。 </p><p>　　三、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析 </p><p>　　1、網(wǎng)格尺寸及網(wǎng)架高度的確定 </p><p>　　衡量一個(gè)網(wǎng)架幾何尺寸的優(yōu)劣，其主要指標(biāo)：一是網(wǎng)架的內(nèi)力是否均勻

10、，二是網(wǎng)架的用鋼量在同樣跨度及荷載下是否最省。一般網(wǎng)架設(shè)計(jì)時(shí)，建筑方案已定，這樣，直接影響網(wǎng)架設(shè)計(jì)優(yōu)劣的因素，主要是網(wǎng)格尺寸的大小和網(wǎng)架高度兩個(gè)指標(biāo)。 </p><p>　　網(wǎng)架高度直接影響桿件內(nèi)力大小，特別是上、下弦桿。當(dāng)網(wǎng)架高度變大時(shí)，上下弦桿內(nèi)力明顯減小，部分腹桿內(nèi)力也有所減少。網(wǎng)架高度與網(wǎng)架的跨度、荷載大小、節(jié)點(diǎn)形式、平面形狀、支承情況及起拱等因素有關(guān)。 </p><p><

11、b>　　2、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)構(gòu)造 </b></p><p>　　網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造包括屋面排水坡度，多點(diǎn)支承網(wǎng)架的柱帽設(shè)計(jì)，再分式腹桿設(shè)計(jì)，網(wǎng)架的起拱度等。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)跨度大，屋面排水坡度應(yīng)予以重視。通常有在上弦節(jié)點(diǎn)上加小立柱找坡、網(wǎng)架變高度找坡及整個(gè)網(wǎng)架起坡三種起坡形式。多點(diǎn)支承網(wǎng)架一般受力最大的是柱帽部分，設(shè)計(jì)施工時(shí)，應(yīng)注意柱帽的處理。 </p><p>　　3、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)計(jì)算方法 &

12、lt;/p><p>　?。?）計(jì)算中對(duì)稱性的利用 </p><p>　　空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)為高次超靜定體系，但其節(jié)點(diǎn)位移和桿件內(nèi)力都是由最終的荷載狀態(tài)控制。如果結(jié)構(gòu)體系及所承受的荷載都是對(duì)稱的，為減少計(jì)算工作量，可以取整個(gè)網(wǎng)架的1/2n（n為對(duì)稱面數(shù)量 行分析。此時(shí)，對(duì)稱面上所有被截?cái)嗟臈U件，應(yīng)進(jìn)行邊界處理。 </p><p>　?。?）網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)構(gòu)造 </p>

13、<p>　　節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的好壞將直接影響網(wǎng)架的工作性能、安裝質(zhì)量及工程造價(jià)等。目前我國(guó)最常用的是鋼板節(jié)點(diǎn)和球節(jié)點(diǎn)，球節(jié)點(diǎn)又分為焊接空心球節(jié)點(diǎn)和螺栓球節(jié)點(diǎn)。 </p><p><b>　　a.鋼板節(jié)點(diǎn) </b></p><p>　　鋼板節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)是受力復(fù)雜，零件多，焊縫多，費(fèi)鋼材。尤其是弦桿的內(nèi)力較大時(shí)，因不能另加蓋板連接，只能靠節(jié)點(diǎn)板傳力。這就增加了節(jié)點(diǎn)板內(nèi)力分

14、布的復(fù)雜性。在焊接鋼板節(jié)點(diǎn)中，當(dāng)角焊縫強(qiáng)度不足時(shí)，可采用槽焊與角焊縫為主的連接設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)時(shí)應(yīng)保證各匯交桿件的重心線交與一點(diǎn)，同時(shí)也應(yīng)保證桿件連接焊縫的中心與桿件截面中心重合，避免產(chǎn)生偏心力。節(jié)點(diǎn)板厚度的選擇與平面析架相同，一般根據(jù)相交桿的最大內(nèi)力確定，應(yīng)比連接桿件厚度～I(xiàn)I2mm，且不小于6ram。 </p><p>　　b.焊接空心球節(jié)點(diǎn) </p><p>　　它適用于采用鋼管桿件的各種網(wǎng)

15、架。其優(yōu)點(diǎn)是：球體無(wú)方向性，可和任意方向的桿件相連，把鋼管垂直于本身軸線切斷，與空心球節(jié)點(diǎn)對(duì)接相連就自然對(duì)中，不產(chǎn)生偏心，節(jié)點(diǎn)受力明確。焊接空心球節(jié)點(diǎn)分加肋和不加肋兩種。近年來(lái)這種節(jié)點(diǎn)已漸漸被螺栓球節(jié)點(diǎn)所取代。 </p><p><b>　　c.螺栓球節(jié)點(diǎn) </b></p><p>　　螺栓球節(jié)點(diǎn)由于桿件端部縮小，使節(jié)點(diǎn)也縮小了，重量輕，形狀輕巧美觀。每個(gè)節(jié)點(diǎn)最多可連

16、十八根桿件。節(jié)點(diǎn)處的焊接工作量大大減少，安裝極為方便，可以拆卸，甚至部需要腳手架就可以在高空逐桿拼裝?？捎糜诟黝惥W(wǎng)架，尤以用于四角錐和三角錐組成的網(wǎng)架為好，用鋼量約占網(wǎng)架用鋼量的1/10，比焊接球節(jié)點(diǎn)省鋼50%。但是這種節(jié)點(diǎn)的缺點(diǎn)使球體加工復(fù)雜，價(jià)格高，同時(shí)鋼管端部開孔（放人螺栓用），不利于防銹，要內(nèi)外鍍鋅，而且螺栓球節(jié)點(diǎn)屬于鉸接。 </p><p><b>　　四、結(jié)論 </b></

17、p><p>　　大跨度網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的組成形式，對(duì)各種網(wǎng)架形式進(jìn)行了比較，分析了大跨度網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、計(jì)算方法及節(jié)點(diǎn)構(gòu)造等內(nèi)容。網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的好壞將直接影響網(wǎng)架的作性能、安裝質(zhì)量及工程造價(jià)。在進(jìn)行網(wǎng)架設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在滿足工作可靠，構(gòu)造簡(jiǎn)單，加工核安裝方便，且節(jié)約鋼材的條件下選擇合適的節(jié)點(diǎn)。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>