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    網架結構的特點、形式以及設計特點分析

    文章出處:三維鋼構 人氣:發表時間:2019-03-16
      隨著社會經濟的飛速發展和我國科學技術的不斷進步,為滿足現代社會生活和居住環境的需要,人們需要更大的覆蓋空間,如大型會場、體育館、飛機庫、展覽館和候車室等。這些建筑物的跨度要求越來越大,幾十米甚至更大,滿足這種大跨度要求的屋蓋體系只能是網架結構,因而網架結構成為一種備受關注的結構形式,大跨度網架結構在建筑工程中的運用日益廣泛。網架結構屬于多次超靜定結構,其空間受力性能、整體性和穩定性分析困難較大。本文主要從網架結構的特點、形式以及網架結構設計分析三個方面進行了探討,希望與同行共同切磋學習。
      
      一、網架結構的特點
      
      網架結構最大的優勢體現在大中跨度的屋蓋結構,這時采用網架比采用門式剛架及鋼屋架更經濟合理。
      網架結構
      網架結構最大的特點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,而且能夠承受由于地基不均勻沉降所帶來的不利影響;即使在個別桿件受到損傷的情況下,也能自動調節桿件內力,保持結構的安全。
      
      網架結構的適應性大,既適用于中小跨度的建筑,也適用于大跨度的房屋,而且從建筑平面形式來說,網架結構也可以適應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。
      
      網架結構取材方便,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),并且可以用小規格的桿件截面建造大跨度的建筑。另外,網架結構由于它的桿件規格劃一,適宜工廠化生產,為加速工程進度提供了有利條件和保證。
      
      網架結構可用通用的計算程序進行分析,制圖簡便,加上網架本身所具有的特點和優越性,給網架結構的發展提供了有利的條件。
      
      二、網架結構的形式
      
      常用的網架結構形式有:
      
      1、由平面析架系組成的兩向正交正放網架、兩向正交斜放網架镢向斜交斜放網架)三向網架;
      
      2、由四角錐體組成的正放四角錐網架、正放抽空四角錐網架、斜放四角錐網架、星型四角錐網架、棋盤形四角錐網架;
      
      3、由三角錐體組成的三角錐網架、抽空三角錐網架、蜂窩形三角錐網架。各種形式的網架結構的組成方式、幾何特征、剛度特征、受力特征及施工特點。
      
      網架的網格單元分為三大類:
      
      1)交叉桁架體系:常見有兩向正交正放、兩向正交斜放、兩向斜交斜放、三向、單向折線形。
      
      2)四角錐體系:常見有正放四角錐、正放抽空四角錐、棋盤形四角錐、斜放四角錐、星形四角錐。
      
      3)三角錐體系:常見有三角錐、抽空三角錐、蜂窩形三角錐。網架的支承情況一般有周邊支承、點支承、三邊或兩邊支承等形式。
      
      網架的選型主要根據工程平面形狀、尺寸、屋面荷載及構造以及材料供應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架類型。
      
      三、網架結構設計分析
      
      1、網格尺寸及網架高度的確定
      
      衡量一個網架幾何尺寸的優劣,其主要指標:一是網架的內力是否均勻,二是網架的用鋼量在同樣跨度及荷載下是否最省。一般網架設計時,建筑方案已定,這樣,直接影響網架設計優劣的因素,主要是網格尺寸的大小和網架高度兩個指標。
      
      網架高度直接影響桿件內力大小,特別是上、下弦桿。當網架高度變大時,上下弦桿內力明顯減小,部分腹桿內力也有所減少。網架高度與網架的跨度、荷載大小、節點形式、平面形狀、支承情況及起拱等因素有關。
      
      2、網架結構構造
      
      網架結構的構造包括屋面排水坡度,多點支承網架的柱帽設計,再分式腹桿設計,網架的起拱度等。網架結構跨度大,屋面排水坡度應予以重視。通常有在上弦節點上加小立柱找坡、網架變高度找坡及整個網架起坡三種起坡形式。多點支承網架一般受力最大的是柱帽部分,設計施工時,應注意柱帽的處理。
      
      3、網架結構計算方法
      
     ?。?)計算中對稱性的利用
      
      空間網架結構為高次超靜定體系,但其節點位移和桿件內力都是由最終的荷載狀態控制。如果結構體系及所承受的荷載都是對稱的,為減少計算工作量,可以取整個網架的1/2n(n為對稱面數量 行分析。此時,對稱面上所有被截斷的桿件,應進行邊界處理。
      
     ?。?)網架節點構造
      
      節點構造的好壞將直接影響網架的工作性能、安裝質量及工程造價等。目前我國最常用的是鋼板節點和球節點,球節點又分為焊接空心球節點和螺栓球節點。
      網架結構
      a.鋼板節點
      
      鋼板節點的特點是受力復雜,零件多,焊縫多,費鋼材。尤其是弦桿的內力較大時,因不能另加蓋板連接,只能靠節點板傳力。這就增加了節點板內力分布的復雜性。在焊接鋼板節點中,當角焊縫強度不足時,可采用槽焊與角焊縫為主的連接設計節點時應保證各匯交桿件的重心線交與一點,同時也應保證桿件連接焊縫的中心與桿件截面中心重合,避免產生偏心力。節點板厚度的選擇與平面析架相同,一般根據相交桿的最大內力確定,應比連接桿件厚度~II2mm,且不小于6ram。
      
      b.焊接空心球節點
      
      它適用于采用鋼管桿件的各種網架。其優點是:球體無方向性,可和任意方向的桿件相連,把鋼管垂直于本身軸線切斷,與空心球節點對接相連就自然對中,不產生偏心,節點受力明確。焊接空心球節點分加肋和不加肋兩種。近年來這種節點已漸漸被螺栓球節點所取代。
      
      c.螺栓球節點
      
      螺栓球節點由于桿件端部縮小,使節點也縮小了,重量輕,形狀輕巧美觀。每個節點最多可連十八根桿件。節點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架,尤以用于四角錐和三角錐組成的網架為好,用鋼量約占網架用鋼量的1/10,比焊接球節點省鋼50%。但是這種節點的缺點使球體加工復雜,價格高,同時鋼管端部開孔(放人螺栓用),不利于防銹,要內外鍍鋅,而且螺栓球節點屬于鉸接。
      
      大跨度網架結構的組成形式,對各種網架形式進行了比較,分析了大跨度網架結構的特點、計算方法及節點構造等內容。網架節點構造的好壞將直接影響網架的作性能、安裝質量及工程造價。在進行網架設計時,應在滿足工作可靠,構造簡單,加工核安裝方便,且節約鋼材的條件下選擇合適的節點。
    此文關鍵字:網架結構
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