大跨空間結構網架結構張

第5章網架結構

5.1網架結構概述5.2網架結構的荷載和作用5.3網架結構的設計和計算5.4網架結構的桿件設計和節(jié)點構造主要內容：重點：網架的形式網架的設計計算網架的節(jié)點構造5.1網架結構的概述5.1.1網架結構的定義及其特點

網架結構是有多根桿件按一定的網格形式通過節(jié)點連接而構成大跨度覆蓋的空間結構?？臻g網架結構具有以下特點：1.網架結構整體性好、空間剛度大、結構穩(wěn)定。2.網架結構靠桿件的軸力傳遞載荷，材料強度得到充分利用，既節(jié)約鋼材，又減輕了自重。3.網架結構自重輕，地震力就小，鋼材具有良好的延伸性，可吸收大量地震能量，網架空間剛度大，抗震性能優(yōu)良。4.網架結構高度小，可有效利用空間，普通鋼結構高跨比為1/8—1/10，而網架結構高跨比只有1/14—1/20。5.建設速度快：網架結構構件尺寸和形狀大量相同，可在工廠成批生產，質量好、效率高、不與土建爭場地，現(xiàn)場工作量小，工期縮短。6.網架結構輕巧，能覆蓋各種形狀的平面，又可設計成各種各樣的體形，造型美觀大方。5.1.2網架的形式與分類1.網架的形式平面結構體系:梁式結構（平面桁架、空間桁架），平面剛架和拱式結構空間結構體系:平板網架結構，網殼結構，懸索結構，斜拉結構，張拉整體結構等我國采用平板網架結構最早的是上海師范學院球類房（1954年建成），采用了31.4m×40.5m的正放四角錐網架。1966年天津市科學宮采用了斜放四角錐網架，平面尺寸14.84m×23.32m，網架高度1m，網格為7×11，采用3號鋼（相當于目前的Q235鋼），由高頻焊接管組成，周邊簡支于鋼筋混凝土圈梁上，耗鋼量只有6.26kg/m2。使用前，對6.36m×10.6m的3×5個網格的1/5模型進行了試驗，在第一根壓桿失穩(wěn)時，荷載為設計荷載的2.1倍，證明結構安全可靠。網架按弦桿層數不同可分為雙層網架和三層網架。雙層網架是由上弦、下弦和腹桿組成的空間結構，是常用的網架形式。

三層網架是由上弦、中弦、下弦、上腹桿和下腹桿組成的間結構，其特點是增加網架高度，減小弦桿內力，減小網格尺寸和腹桿長度。當網架跨度較大時，三層網架用鋼量比雙層網架用鋼量省。但由于節(jié)點和桿件數量增多，尤其是中層節(jié)點所連桿件較多，使構造復雜，造價有所提高。2.網架的分類按外形分類，可分為曲面網架、平面網架。1)曲面網架（網殼）

曲面網架是由桿件按一定規(guī)律組成的曲面結構，分單層及雙層兩大類。網殼可設計成各種曲面，能充分滿足建筑外形及功能方面的要求。曲面網架結構主要承受壓力，穩(wěn)定問題比較突出?？缍容^大時，不能充分利用材料的強度。桿件和節(jié)點的幾何偏差，曲面偏離等初始缺陷對曲面網架內力和整體穩(wěn)定影響較大。它利用了一定起拱度來實現(xiàn)外力的空間傳遞，而多余的上凸增加了建筑容積，但是巨大的推力使其施工困難，材料消耗大。國家大劇院（肋環(huán)型空腹雙層網殼）2)平面網架（平板網架）平面網架是由桿件按一定規(guī)律組成的結構。網架具有多向傳力的性能，空間剛度大，整體性能好，且有良好的抗震性能，既適用于大跨度建筑，也適用于中小跨度的房屋，能覆蓋各種形狀的平面。Ｉ.平面桁架系網架:上下弦桿完全對應并與腹桿位于同一豎向平面內。豎桿受壓，斜桿受拉。斜腹桿與弦桿類角宜在40°～60°之間。

a.兩向正交正放網架:兩個方向的豎向平面桁架垂直交叉，分別與邊界方向平行。對周邊支承網架，宜在支承平面（與支承相連弦桿組成的平面）設置水平斜撐桿。

b.兩向正交斜放網架:兩個方向的平面桁架垂直相交。用于矩形建筑平面時，兩向桁架與邊界夾角為45°。兩向正交斜放網架中平面桁架與邊界斜交，各片桁架長短不一，而其高度又基本相同，因此，靠近角部的短桁架相對剛度較大，對與其垂直的長桁架有一定的彈性支承作用，從而減少了長桁架跨中正彎矩。所以，在周邊支承時，有長桁架通過角支點（圖5.1.5）和避開角支點（圖5.1.6）兩種布置，前者對四角支座產生較大的拉力，后者角部拉力可由兩個支座分擔。c.三向網架:三個方向的豎向平面桁架互成60°角斜向交叉。上下弦平面內的網格均為幾何不變的三角形，因此，這種網架是由若干以穩(wěn)定的三棱體作為基本單元所組成的幾何不變體系。網架空間剛度大，受力性能好，內力分布也較均勻，但匯交于一個節(jié)點的桿件最多可達13根。節(jié)點構造較復雜，宜采用鋼管桿件及焊接空心球節(jié)點。三向網架適用于三角形、六邊形、多邊形和圓形并且跨度較大的建筑平面。當用于圓形平面時，周邊將出現(xiàn)一些不規(guī)則網格，需另行處理。三向網架的節(jié)間一般較大，有時可達6m以上。II.四角錐體系網架這類網架是由若干倒置的四角錐（圖5.1.8）按一定規(guī)律組成。網架上下弦平面均為方形網格，上、下弦網格相互錯開半格，下弦節(jié)點均在上弦網格形心的投影線上，與上弦網格四個節(jié)點用斜腹桿相連。通過改變上下弦的位置、方向，并適當地抽取一些弦桿和腹桿，可得到各種形式的四角錐網架。這類網架的腹桿一般不設豎桿，只有斜桿。僅當部分上、下弦節(jié)點在同一豎直直線上時，才需要設置豎腹桿。

a.正放四角錐網架:以倒四角錐為組成單元，錐底的四邊為網架的上弦桿，錐棱為腹桿，建筑平面為矩形時，上下弦桿均與邊界平行或垂直。上下弦節(jié)點各連接8根桿件，構造較統(tǒng)一。正放四角錐網架的桿件受力比較均勻，板的規(guī)格單一，便于起拱，屋面排水相對容易處理，但因桿件數目較多，其用鋼量偏大。適用于接近方形的中小跨度網架，宜采用周邊支承。b.正放抽空四角錐網架:在正放四角錐網架的基礎上，除周邊網格不動外，適當抽掉一些腹桿和下弦桿，如每隔一個網格抽去斜腹桿和下弦桿，使下弦網格的寬度等于上弦網格的二倍，從而減小桿件數量，構造簡單，經濟效果好，起拱比較方便。在抽空部位可設置采光或通風天窗。由于周邊網格不宜抽桿，兩個方向網格數宜取奇數。c.棋盤形四角錐網架:在正放四角錐網架基礎上，保持周邊四角錐不變，中間四角錐間隔抽空。上弦桿為正交正放，下弦桿與邊界成45°角，為正交斜放。這種網架上弦短桿受壓，下弦長桿受拉，節(jié)點匯交桿件少。這種網架也具有短壓桿、長拉桿的特點。由于周邊為滿錐，因此它的空間作用得到保證。用于小跨度周邊支承情況。d.斜放四角錐網架:將正放四角錐上弦桿相對于邊界轉動45°放置，則得到斜放四角錐網架。上弦網格呈正交斜放，下弦網格為正交正放。網架上弦桿短，下弦桿長，受力合理。下弦節(jié)點連接8根桿，上弦節(jié)點只連6根桿，節(jié)點處匯交的桿件相對較少，用鋼量較省。但是，當選用鋼筋混凝土屋面板時，因上弦網格呈正交斜放使屋面板的規(guī)格較多，屋面排水坡的形成較為困難。若采取金屬板材如彩色壓型鋼板、壓型鋁合金板作屋面板，此問題要容易處理一些。安裝斜放四角錐網架時宜采用整體吊裝，如欲分塊吊裝，需另加設輔助鏈桿以防止分塊單元幾何可變。

對斜放四角錐網架，當平面長寬比在1～2.5時，長跨跨中的下弦內力大于短跨跨中的內力；當平面長寬比大于2.5時則正好相反；當平面長寬比在1~1.5時，上弦桿的最大內力并不出現(xiàn)在跨中，而是在網架1/4平面的中部。周邊支承的斜放四角錐網架，在支承沿周邊切向無約束時，四角錐體可能繞Z軸旋轉而造成網架的幾何可變，因此，必須在網架周邊布置剛性邊梁。點支承的斜放四角錐網架，可在周邊設置封閉的邊桁架以保持網架的幾何不變。斜放四角錐網架一般適用于中小跨度周邊支承，或周邊支承與點支承相結合的矩形平面。ｅ．星形四角錐網架：將四角錐底面的四根桿（上弦）用位于對角線上的十字交叉桿代替，并在中心加設豎桿，即組成星形四角錐。十字交叉桿（上弦）與邊界成45°角，構成網架上弦，呈正交斜放。下弦桿呈正交正放。腹桿與上弦桿在同一豎向平面內。星形網架上弦桿比下弦桿短，受力合理。上弦一般受壓，但在角部有可能受拉。受力情況接近交叉梁系，剛度稍差于正交四角錐網架。當網架高度等于上弦桿長度時，上弦桿與豎桿等長,斜腹桿與下弦桿等長。星形網架一般用于中小跨度周邊支承情況。III.三角錐體系網架

三角錐體系網架的基本單元是錐底為正三角形的倒置三角錐（圖5.1.14a)。錐底三條邊為網架上弦桿，棱邊為網架的腹桿，隨著三角錐單元體布置的不同，上、下弦網格可為正三角形或六邊形，從而構成不同的三角錐網架，主要有三種形式。三角錐網架、抽空三角錐網架蜂窩形三角錐網架a.三角錐網架三角錐網架上下弦平面均為正三角形網絡，上下弦節(jié)點各連接9根桿件，節(jié)點構造較復雜。當網架高度為網格尺寸的倍時，上下弦桿和腹桿等長。三角錐網架受力均勻，整體性和抗扭剛度好，適用于平面為多邊形的大中跨度建筑。b.抽空三角錐網架

保持三角錐網架的上弦網格不變，按一定規(guī)律抽去部分腹桿和下弦桿，可得到抽空三角錐網架。例如圖5.1.15所示的抽桿方法是沿網架周邊一圈的網格不抽桿，內部從第二圈開始沿三個方向每間隔一個網格抽掉部分桿，則下弦網格成為多邊形的組合。抽桿后，網架空間剛度受到削弱。下弦桿數量減少，內力較大。其上弦網格較密，便于鋪設屋面板，下弦網格較疏，以節(jié)約鋼材抽空三角錐網架適用于平面為多邊形的中小跨度建筑。c.蜂窩形三角錐網架

上弦網格為三角形和六邊形，下弦網格為六邊形。腹桿與下弦桿位于同一豎向平面內。節(jié)點、桿件數量都較少，適用于周邊支承，中小跨度屋蓋。蜂窩形三角錐網架本身是幾何可變的，借助于支座水平約束來保證其幾何不變。5.三1.三3網架三結構三的選三型選擇三網架三結構三的形三式時三，應三考慮三一下三因素三：建筑三的平三面形三狀和三尺寸三、網架三的支三承方三式、荷載三大小三、屋面三構造三、建三筑構三造和三要求三、制作三安裝三方法三及材三料供三應情三況等三。按照《空間三網格三結構三技術三規(guī)程》（JG三J三7-三20三10）的三劃分三：大三跨度三為60三m以上三；中三跨度三為30三~6三0m；小三跨度三為30三m以下三。平面三形狀三為矩三形的三周邊三支承三網架三，當三其邊三長比三（長三邊/短邊三）小三于或三等于1.三5時，三宜選三用正三放或三斜放三四角三錐網架，三棋盤三形四三角錐三網架三，正三放抽三空四三角錐三網架三，兩三向正交斜三放或三正放三網架三。對中三小跨三度，三也可三選用三星形三四角三錐網架三和蜂三窩形三三角三錐網三架。平面三形狀三為矩三形的三周邊三支承三網架三，當三其邊三長比三大于1.三5時，三宜選三用兩三向正三交正三放網三架，三正放三四角三錐網三架或三正放抽三空四三角錐三網架三。當三邊長三比不三大于2時，三也可三用斜三放四角錐三網架三。平面三形狀三為矩三形、三多點三支承三的網三架，三可選三用正三放四角錐三網架三、正三放抽三空四三角錐三網架三，兩三向正三交正三放網三架。對多三點支三承和三周邊三支承三相結三合的三多跨三網架三還可三選用三兩向正交三斜放三網架三或斜三放四三角錐三網架三。平面三形狀三為圓三形、三正六三邊形三及接三近正三六邊三形且三為周邊支三承網三架，三可選三用三三向網三架，三三角三錐網三架或三抽空三三角錐網三架。對中三小跨三度也三可選三用蜂三窩形三三角三錐網三架。1.網架三結構三的支三承網架三的支三承方三式有三周邊三支承三、點三支承三、周三邊支三承與三點支三承相三結合，三兩邊三和三三邊支三承等三。(1三)周邊三支承:在網三架四三周全三部或三部分三邊界三節(jié)點三設置三支座三（圖5.三1.三17三a,圖5.三1.三17三b)，支三座可三支承三在柱三頂或三圈梁三上，三網架三受力三類似三于四三邊支三承板，三是常三用的三支承三方式三。三為了三減小三彎矩,也可三將周三邊支三座略三為縮三進，三如圖5.三1.三17三c，這三種布三置和三點支三承已三很接三近。（2）點三支承三網架三：可三以置三于4個或三多個三支承三上，三前者三稱為三四點三支承網架三，后三者稱三為多三點支三承網三架。三點支三承網三架受三力與三鋼筋三混凝三土無三梁樓蓋三相似三，為三減小三跨中三正彎三矩及三撓度三，多三點支三承網三架的三懸挑三長度三可取跨三度的1/三4~三1/三3(圖5.三1.三18三)。點支三承網三架與三柱子三相連三宜設三柱帽三以減三小沖三剪作三用。(3三)周邊三支承三與點三支撐三混合三網架:是指三在點三支承三網架三中，三當周三邊沒三有維護三結構三和抗三風柱三時，三可采三用周邊三支承三與點三支承三混合三的形三式。這三種支承三方式三適用三于廠三房和三展覽三廳等三公共三建筑三。（三圖5-三20）。(4三)三邊三支承三或兩三邊支三承網三架（三圖5.三1.三21）在矩三形平三面建三筑中三，由于三考慮三擴建三的可三能性三或由三于建三筑功三能的三要求，三需要三在一三邊或三兩對三邊上三開口三，因三而使三網架三僅在三三邊三或兩三對邊三上支承三，另三一邊三或兩三對邊三處理三成自三由邊三。在自三由邊三附近三增加三網架三的層數，三或者三在自三由邊三加設三托梁三、托三架。三對中三、小三型網三架亦三可選三擇增三加網架三高度三或局三部加三大桿三件截三面等三方法三給予三改善三和加三強。2三.網架三高度三及網三格尺三寸網架三的高三度與三屋面三荷載三、跨三度、三平面三形狀三、支三承條三件及三設備三管道等因三素有三關。屋面三荷載三較大三、跨三度較三大時三，網三架高三度應三選得三大一三些。平面三形狀三為圓三形、三正方三形或三接近三正方三形時三，網三架高三度可三取得三小一些，三狹長三平面三時，三單向三傳力三明顯三，網三架高三度應三大一三些。點支三承網三架比三周邊三支承三的網三架高三度要三大一三些。當網三架中三有穿三行管三道時三，網三架高三度要三滿足三要求三。網架三的網三格尺三寸與三高度三關系三密切三，且三直接三影響三網架三的經三濟性三。斜腹三桿與三弦桿三夾角三應控三制在40三°~三55三°之間三為宜三。如三夾角三過小三，節(jié)點構三造困三難。網格三尺寸三要與三屋面三材料三相適三應，三網架三上直三接鋪三設鋼三筋混三凝土三板時，三網格三尺寸三不宜三過大三，一三般不三超過3m，否三則安三裝困三難。當屋三面采三用有三檁體三系時三，檁三條長三度一三般不三超過6m。對周三邊支三承的三各類三網架三高度三及網三格尺三寸可三按表5.三1.三1選用三。3三.網架三的撓三度要三求及三屋面三排水三坡度網架三結構三的容三許撓三度不三應超三過下三列數三值：三用作三屋蓋——三L2/2三50；用作樓三面——三L2/3三00。L2為網三架的三短向三跨度三。網架三屋面三排水三坡度三一般三為3%三~5三%，可三采用三下列三辦法三找坡三：在上三弦節(jié)三點上三加設三不同三高度三的小三立柱三（圖5.三1.三22三a），三當小三立柱三較高時三，須三注意三小立三柱自三身的三穩(wěn)定三性；對整三個網三架起三拱（三圖5.三1.三22三b）；采用三變高三度網三架，三增大三網架三跨中三高度三，使三上弦三桿形三成坡三度，三下弦桿仍三平行三于地三面，三類似三梯形三桁架三。有起三拱要三求的三網架三其拱三度可三取不三大于三短向三跨度三的1/三30三0。5.三2網架三結構三的荷三載和三作用5.三2.三1荷載三作用三和類三型網架三結構三上的三荷載三和作三用主三要有永久三荷載三、可三變荷三載、三溫度三作用和地三震作三用。對使三用階三段荷三載作三用下三的內三力和三位移三進行三計算三，并三應根三據具三體情況對三地震三作用三、溫三度變三化、三支座三沉降三等間三接作三用及三施工三安裝三荷載三引起的內三力和三位移三進行三計算三。1.永久三荷載三：包括三網架三自重三、屋三面（三或樓三面）三材料三重力三、吊三頂材三料的三重力三、設三備管三道的三重力三。5.2.1荷載作用和類型

網架結構上的荷載和作用主要有永久荷載、可變荷載、溫度作用和地震作用。

對使用階段荷載作用下的內力和位移進行計算，并應根據具體情況對地震作用、溫度變化、支座沉降等間接作用及施工安裝荷載引起的內力和位移進行計算。1.永久荷載：包括網架自重、屋面（或樓面）材料重力、吊頂材料的重力、設備管道的重力。2.可變三荷載:包括三屋面三（或三樓面三）活三荷載三、雪三荷載三（雪三荷載三不應三與屋面三活荷三載同三時組三合）三、風三荷載三，由三于網三架剛三度較三大，三自振三周期三較小，三計算三風荷三載時三可不三考慮三風振三系數三的影三響、三積灰三荷載三、吊三車荷三載（工三業(yè)建三筑有三吊車三時考三慮）三。3.在抗三震設三防烈三度為6度或7度的三地區(qū)三，網三架屋三蓋結三構可三不進三行豎三向抗震三驗算三；在三抗震三設防三烈度三為8度或9度的三地區(qū)三，網三架屋三蓋結三構應三進行豎向三抗震三驗算三。對周三邊支三承網三架屋三蓋以三及多三點支三承和三周邊三支承三相結三合的三網架三屋蓋三，豎向三地震三作用三標準三值可三按下三式確三定:對于懸挑三長度三較大的網三架屋三蓋結三構以三及用于三樓層的網三架結三構，三當設三防烈三度為8度或9度時，其豎向三地震三作用三標準三值可三分別三取該三結構三重力三荷載三代表三值的10三%或20三%。設計三基本三地震三加速三度為0.三3g時，三可取三該結三構重三力荷三載代三表值三的15三%。對于三平面三復雜三或重三要的三大跨三度網三架結三構可三采用三振型三分解三反應三譜法三或時三程分三析法三作專三門的三豎向三抗震三分析三和驗三算。在抗三震設三防烈三度為7度的三地區(qū)三，可三不進三行網三架結三構水三平抗三震驗三算；三在抗三震設三防烈三度為8度的三地區(qū)三，對三于周三邊支三承的三中小三跨度三網架三可不三進行三水平三抗震三驗算三；在抗三震設三防烈三度為9度的三地區(qū)三，對三各種三網架三結構三均應三進行三水平三抗震三驗算。水三平地三震作三用下三的網三架內三力、三位移三可采三用空三間桁三架位三移法三計算三。網三架的三支承三結構三應按三有關三規(guī)范三的規(guī)三定進三行抗三震驗三算。4.網架三結構三伸縮三變形三未受三約束三或約三束不三大的三下列三情況三，可三不考三慮由三于溫度三變化三而引三起的三內力三：(1三)支座三節(jié)點三的構三造允三許網三架側三移；(2三)周邊三支承三的網三架，三當網三架驗三算方三向跨三度小三于40三m，且三支承三結構三為獨立柱三或磚三壁柱三（這三些柱三有一三定柔三性）三；(3三)柱頂三在單三位力三作用三下，三位移三大于三或等三于下三式的三計算三值（三柱的三約束三作用導三致的三溫度三應力三不大三）；5.如果三需要三考慮三溫度三變化三引起三的網三架內三力，三可采三用空三間桁三架位移法三，或三近似三計算三方法三。對于三周邊三鉸支三的網三架，三可以三把空三間網三架及三支承三結構三簡化三為圖5.三2.三1所示三的平三面構三架來三分析三，網三架的三溫度三應力三使支三承結三構阻三礙網三架支承三面內三弦桿三的溫三度脹三縮而三引起三的。7.對非抗震設計的網架，荷載及荷載效應組合應按國家標準《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50009—2012）的規(guī)定進行計算。8.對抗震設計的網架，荷載及荷載效應組合尚應符合國家標準《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011—2010）的規(guī)定。5.三2.三2網架三內力三分析三方法三：對空三間網三架結三構可三將節(jié)三點假三定為三鉸接三，即三忽略三節(jié)點三剛度三的影三響。桿件三都處三于彈三性，三即不三考慮三材料三的非三線性三性質三。由于三網架三在受三荷載三狀態(tài)三產生三的撓三度遠三小于三網架三的厚三度，三可認三為符三合小三撓度三范圍三。因三此假三定節(jié)三點為三鉸接三，桿三件只三承受三軸力三，當三桿件三上作三用有三節(jié)間三荷載三時，三應同三時考三慮彎三矩的三影響三。網架三結抅三的內三力和三位移三可按三彈性三階段三進行三計算三。根三據網三架類三型、三跨度三大小按下三列規(guī)三定選三用不三同的三計算三方法三。1.空間三桁架三位移三法（三空間三桿系三有限三元法三）是目三前網三架結三構計三算精三度最三高的一種三方法三，適三用于三各種三類型三、各三種支三承條三件的三網架三計算三。2.交叉三梁系三差分三法是一三種簡三化計三算方三法，三可用三于跨三度在40三m以下三的由三平面桁架三系組三成的三網架三或正三放四三角錐三網架三的計三算。3.擬夾三層板三法是又三一種三簡化三計算三方法三，可三用于三跨度三在40三m以下三的由三平面三桁架系三或角三錐體三組成三的網三架計三算。4.假想三彎矩三法也屬三簡化三計算三方法三，可三用于三斜放三四角三錐網三架，三棋盤三形四三角錐網架三的估三算。5.三3網架三結構三的設三計和三計算5.三3.三1網架三的計三算模三型和三分析三方法1.網架三的計三算模三型（1）鉸接三桿系三計算三模型三：把網三架看三成鉸三接桿三件的三集合三，根三據每三根桿三件的工三作狀三態(tài)，三集合三得出三整個三網架三的工三作狀三態(tài)，三通過三將每三個桿三件作三為網三架計三算的三一個三基本三單元三?？杖g桁三架位三移法三中的三桿件三采用三了此三計算三模型三。（2）桁架三計算三模型：根據三網架三組成三的規(guī)三律，三把網三架看三成桁三架系三的集合，三分析三時將三一段三桁架三作為三一個三基本三單元三。例三如正三交正三放類三網架三可采用這三種模三型，三在簡三化計三算時三較為三方便三。（3）梁系三計算三模型：通過三折算三的方三法把三網架三等代三為梁三系，三然后三以梁三段作為三計算三分析三的基三本單三元。三這種三計算三模型三在一三些差三分類三方法三，如三交叉系差三分法三中得三到了三應用三。（4）平板三計算三模型三：與梁三系計三算模三型相三類似三，有三一個三網架三折算三代為三平板的三過程三，這三種模三型在三網架三早期三的理三論分三析中三，如三夾層三板法三和擬三加層板法三中得三到了三應用三。2.網架三結構三的分三析方三法（1）有限三元法。根三據桿三件所三用單三元的三不同三，可三進一三步分三為桿三系有三限元三法和三梁系三有限三元法三。（2）力法。采三用經三典結三構力三學中三的力三法來三求解三。（3）差分三法。采三用差三分方三法求三解微三分方三程。（4）微分三方程三解析三法。（5）微分三方程三近似三解法。如三變分三法、三加權三參數三法等三。5.三3.三2空間三桁架三位移三法方法三介紹三：以網三架的三桿件三為基三本單三元，三以節(jié)三點位三移為三基本未知三量。三先由三桿件三內力三與節(jié)三點位三移之三間的三關系三建立三單元三剛度三矩陣，三然后三根據三各節(jié)三點平三衡及三變形三協(xié)調三條件三建立三結構三的節(jié)三點荷三載和節(jié)三點位三移間三關系三，形三成結三構總三剛度三矩陣三和總三剛度三方程三?？側齽偠确饺淌侨怨?jié)三點位三移為三未知三量的三線性三方程三組。三引入三邊界三條件后，三求解三出各三節(jié)點三位移三值。三最后三由桿三件單三元內三力與三節(jié)點三位移三間關系三求出三桿件三內力三?？臻g三桿系三有限三元法三適用三于各三種類三型、三各種三平面三形狀三、不三同邊界三條件三的網三架，三靜力三荷載三、地三震作三用、三溫度三應力三等工三況均三可計算三，也三能考三慮網三架與三下部三支承三結構三的共三同工三作。1.基本三假定網架三節(jié)點三為鉸三接，三每個三節(jié)點三有三三個自三由度三，忽三略節(jié)三點剛三度的三影響三；荷載三作用三在網三架節(jié)三點上三，桿三件只三承受三軸向三力；材料三在彈三性階三段工三作，三符合三虎克三定律三；網架三變形三很小三，由三此產三生的三影響三予以三忽略三，不三考慮三其幾三何非三線形三。2.單元三剛度三矩陣(1三)桿件三局部三坐標三系單三剛矩三陣：三空間三桿系三有限三單元三：每三個桿6個自三由度對應6個桿三端力它們三之間三的關三系是對應6個桿三端位三移對應6個桿端力它們之間的關系是(5.3.1)即單元剛度矩陣。和結構力學的矩陣位移法一致，只是相應于剪力的各項均為零對應6個桿端位移2.坐標三轉換總剛三矩陣三具有三下列三特點三：矩陣三具有三對稱三性，三計算三時不三必將三所有三元素三列出三，只三列出三上三三角或三下三三角即三可。矩陣三具有三稀疏三性。三因網三架結三構每三一節(jié)三點所三連桿三件數三量有三限，三總剛三矩陣三中除三主對三角及三其附三近元三素為三非零三元素三外，三其余三均為三零元三素。三非零三元素三集中三在主三對角三線兩三旁的三帶狀三區(qū)域三內，三計算三機存三貯時三，按三一維三變帶三寬存三放，三可有三效節(jié)三省計三算機三容量三，帶三寬大三小與三網架三節(jié)點三編號三有關三，進三行網三架節(jié)三點編三號時三，應三盡可三能使三各相三關節(jié)三點號三差值三縮小三。4.結構三總剛三矩陣三中邊三界條三件的三處理三方法位移三為零三：劃三行劃三列法三和乘三大數三法。.彈性三約束三：將三彈簧三剛度K0疊加三到總三剛矩三陣中三對應三的主三對角三元上三。指定三位移三：主三對角三元和三右端三項乘三以大三數R5.網架三的邊三界條三件及三對稱三性利三用(1三)對稱三性利三用:當網三架結三構（三包括三支座三）和三外荷三載有三個對三稱面三時，三可利三用對三稱條三件只三分析三網架三的1/三2n。計算三時，三對稱三面內三各桿三件的三截面三積應三取原三截面三面積三的一三半，n個對三稱面三交線三上的三中心三豎桿三，其三截面三面積三應取三原截三面面三積的1/三2n。對三稱面三內節(jié)三點荷三載亦三應按三相同三原則三取值三。在三對稱三荷載三作用三下，三對稱三面內三網架三節(jié)點三的反三對稱三位移三為零三，計三算時三應在三相應三方向三予以三約束三。與三對稱三面相三交的三桿件三，分三析時三可將三該交三點作三為一三個節(jié)三點，三并在三三個三方向三予以三約束三。交三叉腹三桿或三人字三形腹三桿的三交叉三點，三位于三對稱三面時三，亦三作為三一個三節(jié)點三，并三在兩三個水三平方三向予三以約三束。三在反三對稱三荷載三作用三下，三對稱三面內三網架三節(jié)點三的對三稱位三移應三取為三零。(2三)邊界三條件網架三支承三處的三邊界三條件三既和三支座三節(jié)點三構造三有關三，也三和支三承結三構的剛三度有三關，三支座三可以三是無三側移三、單三向可三側移三和雙三向可三側移三的鉸三接支座三，支三承結三構（三柱、三梁等三）可三以是三剛性三或彈三性的三。當支三承結三構剛三度很三大可三忽略三其變三形時三，邊三界條三件完三全取三決于三支座構造三：當采三用無三側移三鉸接三支座三時，三支承三節(jié)點三在豎三向，三邊界三線切三線和法向三都無三位移三。當采三用單三向可三側移三支座三時，三豎向三和邊三界切三線方三向位三移為三零，三而邊界法三向為三自由三。當采三用雙三向可三側移三的鉸三接支三座時三，只三有豎三向位三移為三零，三兩個三水平方向三都為三自由三。在網三架的三四角三處，三至少三一個三角上三的支三座必三須是三無側三移的三，這三種做法既三防止三網架三的剛三體移三動，三又提三供了三不少三于6根的三約束三鏈桿三數。三在工程實三踐中三，如三果符三合不三需計三算溫三度應三力條三件，三也可三考慮三四角三都用三無側移三鉸支三座。當網三架支三承在三獨立三柱上三時，三由于三后者三的彎三曲剛三度不三是很三大，三在采用無側三移鉸三支座三時除三豎向三仍然三看作三無位三移外三，兩三個水三平方三向應三看成三彈性三支承，三支承三的彈三簧剛三度由三懸臂三柱的三撓度三公式三得出：（3）斜三邊界三處理三：斜三邊界三是指三與整三體坐三標斜三交的三方向三有約三束的三邊界三。斜邊界三有兩三種處三理方三法：一種三是根據三邊界三點的三位移三約束三情況三設置三具有三一定三截面三積的三附加三桿，如節(jié)三點沿三邊界三法線三方向三位移三為零三，則三該方三向設三一剛三度很三大的三附加三桿，三如該節(jié)三點沿三邊界三法線三方向三為彈三性約三束，三則調三節(jié)附三加桿三的截三面積三，使三之滿三足彈性三約束三條件三。這三種處三理方三法有三時會三使剛三度矩三陣病三態(tài)。另一三種方三法是對斜三邊界三上的三節(jié)點三位移三做坐三標變三換，將三在整三體坐三標下的節(jié)三點位三移向三量變三換到三任意三的斜三方向三，然三后按三一般三邊界三條件三處理三。計算三簡圖三，對三節(jié)點三和桿三件進三行編三號；計算三桿件三單元三長度三及桿三件與三整體三坐標三軸夾三角余三弦；初選三各桿三的截三面積三；建立三局部三和整三體坐三標系三下的三單元三剛度三矩陣三；集合三總剛三矩陣三，采三用變三帶寬三一維三存貯三方式三；建立三荷載三列陣三；引入三邊界三條件三對總三剛度三方程三進行三處理三；求解三總剛三度方三程，三得出三各節(jié)三點位三移值三；根據三節(jié)點三位移三計算三桿件三內力三；按桿三件內三力調三整桿三件截三面，三并重三新計三算，三迭代三次數三宜不三超過4～5次?？臻g三桿系三有限三元法三（空三間桁三架位三移法三）計三算步三驟5.三4網架三結構三的桿三件設三計和三節(jié)點三構造5.三4.三1網架三結構三的桿三件設三計網架三桿件三的材三質主三要有Q2三35鋼及Q3三45鋼。網架三桿件三的截三面有三圓管三形、三由兩三個等三肢角三鋼組三成T形、三兩個三不等邊角三鋼組三成T形、三單角三鋼、三型鋼三和方三管等三形式三。圓管三截面三具有三回轉三半徑三大和三截面三特性三無方三向性三等特三點，三是目三前最常用三的截三面形三式。三在截三面面三積相三等的三條件三下，三圓管三的軸三壓承三載力三是兩個等三肢角三鋼組三成T形截三面的1.三2~三2.三75倍。薄壁三方管三截面三具有三回轉三半徑三大、三兩個三方向三回轉三半徑三相等三的特三點，是一三種較三經濟三截面三，目三前國三內對三這種三截面三的節(jié)三點形三式研三究很三少，三應用還不三廣泛三。角鋼三組成T形截三面適三用板三節(jié)點三連接三，因三工地三焊接三工作三量大三，制三作復雜，三采用三也較三少。三單角三鋼適三用受三力較三小的三腹桿三。H型鋼三適用三受力三較大三弦桿三。網架三桿件三的長三細比三不宜三超過三下列三數值受壓三桿件三：18三0受拉三桿件三：（1）一三般桿三件30三0（2）支三座附三近桿三件25三0（3）直三接承三受動三力荷三載的三桿件25三0網架三桿件三主要三受軸三力作三用，三截面三強度三及穩(wěn)三定計三算應三滿足《鋼結三構設三計規(guī)三范》（GB三50三01三7-三20三1X）的三要求三。普三通角三鋼截三面桿三件的三最小三截面三尺寸三不宜三小于50三mm三×3三mm，鋼三管不三宜小三于φ4三8×三3m三m。對三大、三中跨三度空三間網三格結三構，三鋼管三不宜三小于φ6三0×三3.三5m三m。5.三4.三2網架三節(jié)點三設計節(jié)點三起著三連接三匯交三桿件三，傳三遞屋三面荷三載和三吊車三荷載三的作三用。匯交三于一三個節(jié)三點的三桿件三有6至13根，三節(jié)點三設計三難度三增加三。網架三節(jié)點三數量三多，三節(jié)點三用鋼三量約三占整三個網三架用三鋼量三的20三%~三25三%。合理三設計三節(jié)點三對網三架的三安全三度、三制作三安裝三、工三程進三度、三用鋼三量指三標以及工三程造三價有三直接三關系三。網架三的節(jié)三點形三式:JG三J7三-2三01三0規(guī)程三新增三了鑄三鋼節(jié)三點、銷軸三式節(jié)三點與三預應三力拉三索節(jié)三點。目前三國內三常用三的節(jié)三點形三式：焊接三空心三球節(jié)三點；螺栓三球節(jié)三點；焊接三鋼板三節(jié)點三；焊接三鋼管三節(jié)點（圖5.三4.三1）；桿件三直接三匯交三節(jié)點（圖5.三4.三2）。網架三的節(jié)三點構三造應三滿足三下列三要求三：受力三合理三，傳三力明三確；保證三桿件三匯交三于一三點，三不產三生附三加彎三矩；構造三簡單三，制三作安三裝方三便，三耗鋼三量小三；避免三難于三檢查三、清三刷、三涂漆三和容三易積三留濕三氣或三灰塵三的死三角或三凹槽三，管形三截面三應在三兩端三封閉三。1.焊接三空心三球節(jié)三點焊接三空心三球節(jié)三點是三將匯三交于三節(jié)點處的三各鋼三管桿三件直三接焊三接于三空心三球上三，構造三簡單三（圖5.三4.三3）。它傳三力明三確，三構造三簡單三，連三接方便三，適三應性三強。只要三鋼管三切割三面垂直三于桿三件軸三線，三桿件三就能三在空三心球體三上自三然對三中而三不產三生偏三心，三可與任三意方三向的三桿件三相連三。但節(jié)三點用三鋼量三大，三仰焊三、立三焊占三很大三比重三；桿三件下三料長三度要三求準三確；會因三焊接三變形三而起三尺寸三偏差三，應三預留三焊接三變形三余量三。（1）焊三接空三心球三是由三兩塊三鋼板三經熱三壓成三兩個三半球三，然三后相三焊而成三。分三為不三加肋三和加三肋兩三種，三如圖5.三4.三4所示三?？杖那蛉匿摬囊巳捎肣2三35鋼及Q3三45鋼。三肋板三可用三平臺三或凸三臺，三當采三用凸三臺時三，其三高度三應≤1m三m。（2）空三心球三外徑D可根三據連三接構三造要三求確三定。三為便三于施三焊，三球面三上相連三接桿三件之三間的三縫隙三不宜三小于10三mm（圖5.三4.三5）。三按此三要求三，空三心球外三徑D可初三步按三下式三估算三：（3）當三空心三球外三徑大三于30三0m三m，且三桿件三內力三較大三需要三提高三承載三力時，三可在三球內三加肋三；當三空心三球外三徑大三于或三等于50三0m三m，應三在球三內加肋。三肋板三必須三設在三軸力三最大三桿件三的軸三線平三面內三，且三其厚三度不三應小三于球壁三的厚三度。（4）當三空心三球直三徑為12三0~三90三0m三m時，三其受三壓、三受拉三承載三力設三計值三可按下三式計三算：（5）空三心球三的壁三厚不三宜小三于4m三m，并三滿足三計算三要求三。網三架和三雙層三網殼空三心球三的外三徑與三壁厚三之比三宜取D/三t=三25三~4三5范圍三內選三用，三單層三網殼三空心球三的外三徑與三壁厚三之比三宜取20三~3三5，空三心球三外徑三與主三鋼管三外徑三之比三宜取2.三4~三3.三0，空三心球三壁厚三與主三鋼管三的壁三厚之三比宜三取1.三5~三2.三0。（6）鋼三管桿三件與三空心三球連三接處三，管三端應三開坡三口，三并在三鋼管三內加三襯管（圖5.三4.三6），三在管三端與三空心三球之三間應留三有一三定縫三隙予三以焊三透，三以實現(xiàn)焊三縫與三鋼管三等強三，焊三縫可三按對三接焊縫三計算三。焊三縫質三量應三達到II級要求三。否三則只三能按三斜角三角焊三縫計三算。2.螺栓三球節(jié)三點(1三)螺栓三球節(jié)三點的三構造:是在三設有三螺紋三孔的三鋼球三體上三，通三過高三強度三螺栓三將匯三交于三節(jié)點三處的三鋼管三桿件三連接三起來三的節(jié)三點。三螺栓三球節(jié)三點由三鋼球三、高三強度三螺栓三、套三筒、三緊固三螺釘三、錐三頭或三封板三等零三件組三成（圖5.三4.三7），三可用三于連三接網三架和三雙層三網殼三等空三間網三格結三構的三圓鋼三管桿三件。鋼球三宜采三用45號鋼三；高三強度三螺栓三、銷三子或三緊固三螺釘三宜用40三Cr、20三Mn三Ti三B；套三筒宜三采用Q2三35三B、Q3三45；錐三頭、三封板三宜采三用與三桿件三類型三材料三。(2三)鋼球三尺寸三鋼球三尺寸鋼球三受力三狀態(tài)三十分三復雜三，對三其強三度分三析目三前尚三無實三用方三法，三可按節(jié)點三構造三確定三鋼球三直徑三。鋼球三大小三取決三于相三鄰桿三件的三夾角三、螺三栓的三直徑和三螺栓三伸入三球體三的長三度等三因素三。當相三鄰兩三桿夾三角θ＜30三°時，三還要三保證三相鄰三兩根三桿件三（管三端為三封板三）不三相碰三要求三：(3三)螺栓三尺寸(4三)套筒:通常三開有三縱向三滑槽三（圖5.三4.三12三a），三滑槽三寬度三一般三比銷三釘直三徑大1.三5~三2m三m。有三時也三可將三滑槽三坐在三螺栓三上，三在套三筒上三設螺三釘孔三（圖5.三4.三12三b）。套筒三端部三到開三槽端三部（三或釘三孔端三）距三離應三使該三處有三效截三面抗三剪力三不低三于銷三釘（三或螺三釘）三抗剪三力，三且不三小于1.三5倍滑三槽的三寬度三或6m三m。套三筒端三部要三保持三平整三，內三孔徑三可比三螺栓三直徑三大1m三m。(5三)錐頭三和封三板:當圓三鋼管三桿件三直徑三≥76三mm時，三宜采三用錐三頭連三接。三當圓鋼三管桿三件直三徑＜76三mm時，三可采三用封三板連三接，封板三厚度三應按三實際三受力大三小計三算決三定，三并不三宜小三于4m三m及桿三件外三徑的1/三5。連三接焊三縫以三及錐頭三的任三何截三面應三與連三接鋼三管等三強度三，焊三縫根三部間三隙可三根據三連接三鋼管壁三厚取2~三5（圖5.三4.三13）。錐頭三是一三個軸三對稱三旋轉三厚殼三體（圖5.三4.三15），三經有三限元三分析三表明三，錐頭三的承三載力三主要三與錐三頂板三厚度三、錐頭三斜率三、連三接管三桿直三徑、三錐頭構造三的應三力集三中等三因素三有關三。3.焊接三鋼板三節(jié)點焊接三板節(jié)三點可三由十三字節(jié)三點板三和蓋三板組三成，三適用三于型三鋼桿三件的三連接三。十字三節(jié)點三板宜三由兩三塊帶三企口三的鋼三板對三插焊三成（三圖5.三4.三16三a），三也可三由三塊三板正三交焊三成（三圖5.三4.三16三b）。網架三弦桿三應同三時與三蓋板和三十字三節(jié)點三板連三接，三使角鋼三兩肢三都能三直接三傳力三。當網三架跨三度較三小時三，弦三桿也可三只與三蓋板三或十三字節(jié)三點板連三接。焊接三鋼板三節(jié)點三各桿三件形心三線在三節(jié)點三處宜三交于三一點，三否則三應考三慮偏三心影三響。十字三節(jié)點三板的三豎向三焊縫應具三有足三夠的三承載三力，三宜采用V形或K形坡三口的三對接三焊縫三。節(jié)點三板厚三度應三比所