網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計.

1、直接作用（荷載）和間接作用直接作用（荷載）和間接作用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)應(yīng)對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)應(yīng)對使用階段荷載使用階段荷載作用下的作用下的內(nèi)力和內(nèi)力和位移位移進行計算，并應(yīng)根據(jù)具體情況對進行計算，并應(yīng)根據(jù)具體情況對地震作地震作用、溫度變化、支座沉降用、溫度變化、支座沉降等間接作用及等間接作用及施工施工安裝荷載安裝荷載引起的內(nèi)力和位移進行計算引起的內(nèi)力和位移進行計算3.3 3.3 網(wǎng)架的計算要點網(wǎng)架的計算要點網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)滿足行業(yè)標準網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)滿足行業(yè)標準網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程施工規(guī)程JGJ7-91的要求的要求3.3.13.3.1網(wǎng)架荷載計算網(wǎng)架荷載計算 直接作用直接作用永久荷載永久荷載 網(wǎng)架自重網(wǎng)

2、架自重( (雙層網(wǎng)架的自重可按經(jīng)驗公式估算雙層網(wǎng)架的自重可按經(jīng)驗公式估算 見教材見教材P120P120公式（公式（3-23-2）) ) 屋面（樓面）自重屋面（樓面）自重 吊頂材料的重量吊頂材料的重量 設(shè)備管道材料的重量設(shè)備管道材料的重量 永久荷載永久荷載 可變荷載可變荷載 屋面屋面 ( (或樓面或樓面) )活荷載活荷載 雪荷載雪荷載 ( (雪荷載不應(yīng)與屋面活荷載同時組合雪荷載不應(yīng)與屋面活荷載同時組合) ) 風荷載。由于網(wǎng)架剛度較大，自振周期較小風荷載。由于網(wǎng)架剛度較大，自振周期較小 計算風載時可不考慮風振系數(shù)的影響計算風載時可不考慮風振系數(shù)的影響 積灰荷載積灰荷載 吊車荷載吊車荷載 ( (工業(yè)

3、建筑有吊車時考慮工業(yè)建筑有吊車時考慮) )。 可變荷載可變荷載地震作用（豎向）地震作用（豎向）在抗震設(shè)防烈度為在抗震設(shè)防烈度為6 6度或度或7 7度的地區(qū)，網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)可不度的地區(qū)，網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)可不進行豎向抗震驗算；在抗震設(shè)防烈度為進行豎向抗震驗算；在抗震設(shè)防烈度為8 8度或度或9 9度的地區(qū)，度的地區(qū)，網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)應(yīng)進行豎向抗震驗算。網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)應(yīng)進行豎向抗震驗算。 地震作用（水平）地震作用（水平）在抗震設(shè)防烈度為在抗震設(shè)防烈度為7 7度的地區(qū)，可不進行網(wǎng)架結(jié)構(gòu)水平抗度的地區(qū)，可不進行網(wǎng)架結(jié)構(gòu)水平抗震驗算；在抗震設(shè)防烈度為震驗算；在抗震設(shè)防烈度為8 8度的地區(qū)，對于周邊支承的度的地區(qū)，對于周

4、邊支承的中小跨度網(wǎng)架可不進行水平抗震驗算；在抗震設(shè)防烈度為中小跨度網(wǎng)架可不進行水平抗震驗算；在抗震設(shè)防烈度為9 9度的地區(qū)，對各種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)均應(yīng)進行水平抗震驗算。水度的地區(qū)，對各種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)均應(yīng)進行水平抗震驗算。水平地震作用下網(wǎng)架的內(nèi)力、位移可采用平地震作用下網(wǎng)架的內(nèi)力、位移可采用空間桁架位移法空間桁架位移法計計算。網(wǎng)架的支承結(jié)構(gòu)應(yīng)按有關(guān)規(guī)范的規(guī)定進行抗震驗算。算。網(wǎng)架的支承結(jié)構(gòu)應(yīng)按有關(guān)規(guī)范的規(guī)定進行抗震驗算。 溫度作用溫度作用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)符合下列條件之一者，可不考慮由于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)符合下列條件之一者，可不考慮由于溫度變化而引起的內(nèi)力溫度變化而引起的內(nèi)力: :支座節(jié)點的構(gòu)造允許網(wǎng)架側(cè)移，且側(cè)移值不小支座節(jié)

5、點的構(gòu)造允許網(wǎng)架側(cè)移，且側(cè)移值不小于下式的計算值：于下式的計算值：周邊支承的網(wǎng)架，當網(wǎng)架驗算方向跨度小于周邊支承的網(wǎng)架，當網(wǎng)架驗算方向跨度小于40m40m，且支承結(jié)構(gòu)為獨立柱或磚壁柱；且支承結(jié)構(gòu)為獨立柱或磚壁柱；在單位力作用下，柱頂位移大于或等于上式的在單位力作用下，柱頂位移大于或等于上式的計算值計算值) 1038. 0(2ftEEALum教材教材P120公式公式(3-3)如果需要考慮溫度變化引起的網(wǎng)架內(nèi)力，可采用如果需要考慮溫度變化引起的網(wǎng)架內(nèi)力，可采用空空間桁架位移法間桁架位移法，或，或近似計算方法近似計算方法。對非抗震設(shè)計的網(wǎng)架，荷載及荷載效應(yīng)組合應(yīng)按國對非抗震設(shè)計的網(wǎng)架，荷載及荷載效應(yīng)

6、組合應(yīng)按國家標準家標準建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB 50009-2001GB 50009-2001的規(guī)的規(guī)定進行計算。定進行計算?？拐鹪O(shè)計的網(wǎng)架，荷載及荷載效應(yīng)組合尚應(yīng)符合國抗震設(shè)計的網(wǎng)架，荷載及荷載效應(yīng)組合尚應(yīng)符合國家標準家標準建筑抗震設(shè)計規(guī)范建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB 50011-2001GB 50011-2001的規(guī)的規(guī)定。定。 荷載效應(yīng)組合或見教材荷載效應(yīng)組合或見教材P121-122P121-1223.3.23.3.2網(wǎng)架內(nèi)力分析方法網(wǎng)架內(nèi)力分析方法 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的外荷載按網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的外荷載按靜力等效原則靜力等效原則，將節(jié)點從屬面積，將節(jié)點從屬面積內(nèi)的荷載集中作用在該節(jié)點上。內(nèi)的荷載集中作

7、用在該節(jié)點上。分析結(jié)構(gòu)內(nèi)力時，可忽略節(jié)點剛度的影響，假定節(jié)點分析結(jié)構(gòu)內(nèi)力時，可忽略節(jié)點剛度的影響，假定節(jié)點為鉸接，桿件只承受軸力，當桿件上作用有節(jié)間荷載為鉸接，桿件只承受軸力，當桿件上作用有節(jié)間荷載時，應(yīng)同時考慮彎矩的影響。時，應(yīng)同時考慮彎矩的影響。 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移可按彈性階段進行計算。根據(jù)網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移可按彈性階段進行計算。根據(jù)網(wǎng)架類型、跨度大小按下列規(guī)定選用不同的計算方法。架類型、跨度大小按下列規(guī)定選用不同的計算方法。(1)(1)空間桁架位移法空間桁架位移法，計算精度最高的一種方法，適用于各，計算精度最高的一種方法，適用于各種類型、各種平面、各種支承條件的網(wǎng)架計算。種類型、各

8、種平面、各種支承條件的網(wǎng)架計算。(2)(2)交叉梁系差分法交叉梁系差分法，簡化計算方法，用于跨度在，簡化計算方法，用于跨度在40m40m以下以下的由平面桁架系組成的網(wǎng)架或正放四角錐網(wǎng)架的計算。的由平面桁架系組成的網(wǎng)架或正放四角錐網(wǎng)架的計算。(3)(3)擬夾層板法擬夾層板法，簡化計算方法，用于跨度在，簡化計算方法，用于跨度在40m40m以下，由以下，由平面桁架系或角錐體組成的網(wǎng)架計算。平面桁架系或角錐體組成的網(wǎng)架計算。(4)(4)假想彎矩法假想彎矩法，簡化計算方法，可用于斜放四角錐網(wǎng)架，簡化計算方法，可用于斜放四角錐網(wǎng)架，棋盤形四角錐網(wǎng)架的估算。棋盤形四角錐網(wǎng)架的估算?？臻g桿系有限元法也稱空間桿

9、系有限元法也稱空間桁架位移法空間桁架位移法?？臻g桿系有限元法是目前桿系結(jié)構(gòu)計算精度最高的空間桿系有限元法是目前桿系結(jié)構(gòu)計算精度最高的一種方法，適用于各種類型、各種平面形狀、不同一種方法，適用于各種類型、各種平面形狀、不同邊界條件的網(wǎng)架，靜力荷載、地震作用、溫度應(yīng)力邊界條件的網(wǎng)架，靜力荷載、地震作用、溫度應(yīng)力等工況均可計算。等工況均可計算。能考慮網(wǎng)架與下部支承結(jié)構(gòu)的共同工作能考慮網(wǎng)架與下部支承結(jié)構(gòu)的共同工作 。計算程序見下圖：計算程序見下圖：3.43.4空間桿系有限元法空間桿系有限元法-空間桁架位移法空間桁架位移法 網(wǎng)架桿件網(wǎng)架桿件節(jié)點位移節(jié)點位移單元剛度矩陣單元剛度矩陣總剛度矩陣總剛度矩陣總剛

10、度方程總剛度方程節(jié)點位移值節(jié)點位移值桿件內(nèi)力桿件內(nèi)力單元內(nèi)力與節(jié)點位移間關(guān)系單元內(nèi)力與節(jié)點位移間關(guān)系引入邊界條件引入邊界條件各節(jié)點平衡及變形協(xié)調(diào)條件各節(jié)點平衡及變形協(xié)調(diào)條件基本單元基本未知量結(jié)構(gòu)的節(jié)點荷載和節(jié)點位移間關(guān)系對桿件單元進行分析對桿件單元進行分析,由虎克定律建立由虎克定律建立單元桿件內(nèi)力與節(jié)點位移之間的關(guān)系單元桿件內(nèi)力與節(jié)點位移之間的關(guān)系,形成單元剛度矩陣形成單元剛度矩陣網(wǎng)架計算基本假定網(wǎng)架計算基本假定: : 網(wǎng)架的節(jié)點為空間鉸接節(jié)點，桿件只承受軸力；網(wǎng)架的節(jié)點為空間鉸接節(jié)點，桿件只承受軸力；結(jié)構(gòu)材料為完全彈性，在荷載作用下網(wǎng)架變形很小，結(jié)構(gòu)材料為完全彈性，在荷載作用下網(wǎng)架變形很小，

11、符合小變形理論符合小變形理論; ; 結(jié)構(gòu)材料為完全彈性，符合虎克定律。結(jié)構(gòu)材料為完全彈性，符合虎克定律。 目前國內(nèi)網(wǎng)架計算程序很多，功能也很齊全，但目前國內(nèi)網(wǎng)架計算程序很多，功能也很齊全，但應(yīng)選用經(jīng)過技術(shù)鑒定認可的、實踐證明行之有效的應(yīng)選用經(jīng)過技術(shù)鑒定認可的、實踐證明行之有效的程序。程序。網(wǎng)架桿件可采用網(wǎng)架桿件可采用鋼管、熱軋型鋼鋼管、熱軋型鋼和和冷彎薄壁型冷彎薄壁型鋼鋼。在截面積相同的條件下，在截面積相同的條件下，鋼管截面鋼管截面具有回轉(zhuǎn)半具有回轉(zhuǎn)半徑大，截面特性無方向性，抗壓屈承載力高等徑大，截面特性無方向性，抗壓屈承載力高等優(yōu)點，鋼管端部封閉后，內(nèi)部不易銹蝕，是目優(yōu)點，鋼管端部封閉后，內(nèi)

12、部不易銹蝕，是目前網(wǎng)架桿件常用的截面形式。前網(wǎng)架桿件常用的截面形式。管材可采用管材可采用高頻焊管高頻焊管或或無縫鋼管無縫鋼管，有條件時也，有條件時也可采用薄壁管形截面。材質(zhì)主要有可采用薄壁管形截面。材質(zhì)主要有Q235Q235鋼及鋼及Q345Q345鋼。鋼。 3.5 3.5 網(wǎng)架桿件設(shè)計網(wǎng)架桿件設(shè)計u網(wǎng)架桿件的長細比不宜超過下列數(shù)值網(wǎng)架桿件的長細比不宜超過下列數(shù)值受壓桿件：受壓桿件：180180受拉桿件：受拉桿件：(1)(1)一般桿件一般桿件400400(2)(2)支座附近處桿件支座附近處桿件300300(3)(3)直接承受動力荷載的桿件直接承受動力荷載的桿件250250網(wǎng)架桿件主要受軸力作用，

13、截面強度及穩(wěn)定計網(wǎng)架桿件主要受軸力作用，截面強度及穩(wěn)定計算應(yīng)滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的要求。普通角鋼截算應(yīng)滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的要求。普通角鋼截面桿件的面桿件的最小截面尺寸不宜小于最小截面尺寸不宜小于50mm50mm3mm3mm。鋼管鋼管不宜小于不宜小于48482mm2mm。無縫圓管和焊接圓管壓桿在穩(wěn)定計算中分別屬無縫圓管和焊接圓管壓桿在穩(wěn)定計算中分別屬于于a類和類和b類截面。類截面。網(wǎng)架節(jié)點數(shù)量多，節(jié)點用鋼量約占整個網(wǎng)架用網(wǎng)架節(jié)點數(shù)量多，節(jié)點用鋼量約占整個網(wǎng)架用鋼量的鋼量的20202525，節(jié)點構(gòu)造的好壞，對結(jié)構(gòu)，節(jié)點構(gòu)造的好壞，對結(jié)構(gòu)性能、制造安裝、耗鋼量和工程造價都有相當性能、制造安裝、耗鋼量和

14、工程造價都有相當大的影響。網(wǎng)架的節(jié)點形式很多，目前國內(nèi)常大的影響。網(wǎng)架的節(jié)點形式很多，目前國內(nèi)常用的節(jié)點形式主要有：用的節(jié)點形式主要有：v節(jié)點節(jié)點： (1)(1)焊接空心球焊接空心球節(jié)點節(jié)點 (2)(2)螺栓球節(jié)點螺栓球節(jié)點； (3)(3)焊接鋼板節(jié)點；焊接鋼板節(jié)點； (4)(4)焊接鋼管節(jié)點焊接鋼管節(jié)點 (5)(5)桿件直接匯交節(jié)點桿件直接匯交節(jié)點3.63.6節(jié)點設(shè)計節(jié)點設(shè)計焊接空心球節(jié)點焊接空心球節(jié)點焊接空心球焊接空心球螺栓球連接節(jié)點螺栓球連接節(jié)點螺栓球螺栓球焊接鋼板節(jié)點焊接鋼板節(jié)點焊接鋼管節(jié)點焊接鋼管節(jié)點管件直接匯交節(jié)點管件直接匯交節(jié)點u網(wǎng)架的節(jié)點構(gòu)造應(yīng)滿足下列要求網(wǎng)架的節(jié)點構(gòu)造應(yīng)滿足下

15、列要求(1)(1)受力合理，傳力明確；受力合理，傳力明確；(2)(2)保證桿件匯交于一點，不產(chǎn)生附加彎矩；保證桿件匯交于一點，不產(chǎn)生附加彎矩；(3)(3)構(gòu)造簡單，制作安裝方便，耗鋼量?。粯?gòu)造簡單，制作安裝方便，耗鋼量?。?4)(4)避免難于檢查、清刷、涂漆和容易積留濕避免難于檢查、清刷、涂漆和容易積留濕 氣或灰塵的死角或凹槽，管形截面應(yīng)在兩端氣或灰塵的死角或凹槽，管形截面應(yīng)在兩端封閉。封閉。3.6.13.6.1焊接空心球節(jié)點焊接空心球節(jié)點 焊接空心球節(jié)點構(gòu)造焊接空心球節(jié)點構(gòu)造簡單，適用于連接鋼簡單，適用于連接鋼管桿件，球面與管件管桿件，球面與管件接時，只需將鋼管沿接時，只需將鋼管沿正截面切斷

16、，施工方正截面切斷，施工方便。便。 焊接空心球節(jié)點焊接空心球節(jié)點焊接空心球是由兩塊鋼板焊接空心球是由兩塊鋼板經(jīng)加熱壓成兩個半球，經(jīng)加熱壓成兩個半球，然后然后相焊相焊而成。分加肋而成。分加肋、不加肋。不加肋。（a） 無肋無肋（b ）有肋）有肋空心球徑等于或大于空心球徑等于或大于300300，且桿件內(nèi)力較大，需，且桿件內(nèi)力較大，需要提高承載力時，球內(nèi)可加環(huán)肋。要提高承載力時，球內(nèi)可加環(huán)肋。 鋼管桿件與空心球鋼管桿件與空心球 連接處，管端應(yīng)開連接處，管端應(yīng)開 坡口，并在鋼管內(nèi)坡口，并在鋼管內(nèi) 加襯管，在管端與加襯管，在管端與 空心球之間焊縫可空心球之間焊縫可 按對接焊縫考慮，按對接焊縫考慮， 焊縫質(zhì)

17、量應(yīng)達到二焊縫質(zhì)量應(yīng)達到二 級要求級要求, ,否則只能按否則只能按 斜角角焊縫計算斜角角焊縫計算 。 加襯管連接加襯管連接 3.6.23.6.2螺栓球節(jié)點螺栓球節(jié)點 螺栓球節(jié)點的構(gòu)造螺栓球節(jié)點的構(gòu)造螺栓球結(jié)點由鋼球、螺栓、套筒、銷釘（或螺螺栓球結(jié)點由鋼球、螺栓、套筒、銷釘（或螺釘）和錐頭（或封板）等零件組成釘）和錐頭（或封板）等零件組成，適用于連適用于連接鋼管桿件。接鋼管桿件。螺栓球連接節(jié)點示意圖螺栓球連接節(jié)點示意圖錐頭錐頭封板封板高強螺栓高強螺栓桿件桿件當桿件管徑較大時采用錐頭連接，管徑當桿件管徑較大時采用錐頭連接，管徑較小時采用封板連接。較小時采用封板連接。高強度螺栓應(yīng)符合高強度螺栓應(yīng)符合

18、8.8或或10.9級的要求。級的要求。 3.6.3 3.6.3 焊接鋼板節(jié)點焊接鋼板節(jié)點焊接鋼板節(jié)點可由十字節(jié)點板和蓋板組成十字焊接鋼板節(jié)點可由十字節(jié)點板和蓋板組成十字節(jié)點板，宜由兩塊帶企口的鋼板對插而成節(jié)點板，宜由兩塊帶企口的鋼板對插而成（圖（圖a）, ,也可由三塊板正交焊成也可由三塊板正交焊成（圖（圖b）焊接鋼板節(jié)點焊接鋼板節(jié)點焊接鋼板節(jié)點可焊接鋼板節(jié)點可用于兩向網(wǎng)架和用于兩向網(wǎng)架和由四角錐體組成由四角錐體組成的網(wǎng)架。常用焊的網(wǎng)架。常用焊接形式如右接形式如右圖和圖和下頁圖下頁圖所示。所示。網(wǎng)架弦桿應(yīng)同時網(wǎng)架弦桿應(yīng)同時與蓋板和十字節(jié)與蓋板和十字節(jié)點板連接，使角點板連接，使角鋼兩肢都能直接鋼兩

19、肢都能直接傳力。傳力。兩向網(wǎng)架節(jié)點構(gòu)造兩向網(wǎng)架節(jié)點構(gòu)造四角錐體組成的網(wǎng)架節(jié)點構(gòu)造四角錐體組成的網(wǎng)架節(jié)點構(gòu)造焊接鋼板節(jié)點各桿件形心線在節(jié)點板處宜交于焊接鋼板節(jié)點各桿件形心線在節(jié)點板處宜交于一點，桿件與節(jié)點連接焊縫的分布應(yīng)使焊縫截一點，桿件與節(jié)點連接焊縫的分布應(yīng)使焊縫截面的形心與桿件形心相重合。面的形心與桿件形心相重合。節(jié)點板厚度可根據(jù)網(wǎng)架最大桿件內(nèi)力由下節(jié)點板厚度可根據(jù)網(wǎng)架最大桿件內(nèi)力由下表表確確定定桿件內(nèi)桿件內(nèi)力力（kNkN） 1501602502603904005906008808901275節(jié)點板節(jié)點板厚度厚度（）88101012121414161618節(jié)點板厚度選用表節(jié)點板厚度選用表3.

20、6.43.6.4支座節(jié)點支座節(jié)點支座節(jié)點的構(gòu)造支座節(jié)點的構(gòu)造形式應(yīng)受力明確、形式應(yīng)受力明確、傳力簡捷、安全傳力簡捷、安全可靠，并可靠，并應(yīng)符合應(yīng)符合計算假定。計算假定。 常用支座節(jié)點有常用支座節(jié)點有以下幾種構(gòu)造形以下幾種構(gòu)造形式：式： 平板壓力或拉力平板壓力或拉力支座，只適用于支座，只適用于較小跨度網(wǎng)架較小跨度網(wǎng)架, ,如如右圖所示。右圖所示。平板壓力或拉力支座平板壓力或拉力支座a a 角鋼桿件角鋼桿件b b 鋼管桿件鋼管桿件（角位移受到很大的約束）（角位移受到很大的約束）單面弧形壓力支座，適用于單面弧形壓力支座，適用于中小跨度網(wǎng)架中小跨度網(wǎng)架 單面弧形壓力支座單面弧形壓力支座a 兩個螺栓連接兩個螺栓連接b 四個螺栓連接四個螺栓連接（角位移未受約束）（角位移未受約束）單面弧形拉力支單面弧形拉力支座適用于座適用于較大跨較大跨度網(wǎng)架。度網(wǎng)架。適用于有些在角適用于有些在角部支座處產(chǎn)生垂部支座處產(chǎn)生垂直拉力的網(wǎng)架。直拉力的網(wǎng)架。如兩向正交斜放如兩向正交斜放網(wǎng)架。網(wǎng)架。單面弧形拉力支座單面弧形拉力支座雙面弧形壓力支雙面弧形壓力支座座，在支座和底，在支座和底板間設(shè)有弧形塊，板間設(shè)有弧形塊，