网架结构.pptx

第四章第四章 网架结构网架结构1概述概述2网架的形式与选型网架的形式与选型3网架结构的一般问题网架结构的一般问题4网架结构分析网架结构分析5网架结构的杆件和节点网架结构的杆件和节点6网架的制作与安装网架的制作与安装1 1空间网架（网壳）空间网架（网壳）以以以以多多多多根根根根杆杆杆杆件件件件按按按按照照照照一一一一定定定定规规规规律律律律组组组组合合合合而而而而成成成成的的的的网网网网格格格格状状状状高高高高次次次次超超超超静静静静定定定定空间杆系结构。空间杆系结构。空间杆系结构。空间杆系结构。以以以以大大大大致致致致相相相相同同同同的的的的格格格格子子子子或或或或尺尺尺尺寸寸寸寸较较较较小小小小的的的的单单单单元元元元重重重重复复复复组组组组成成成成，实实实实质质质质为为为为一一一一种种种种空空空空间间间间受受受受力力力力的的的的桁桁桁桁架架架架结结结结构构构构（空空空空间间间间网网网网格格格格结结结结构构构构）。与与与与平平平平面面面面结结结结构构构构比比比比较较较较，由由由由于于于于在在在在荷荷荷荷载载载载作作作作用用用用下下下下三三三三向向向向受受受受力力力力，避避避避免免免免了了了了在在在在平平平平面面面面结结结结构构构构中中中中的的的的层层层层层传力现象，且结构的刚度也较平面结构高。层传力现象，且结构的刚度也较平面结构高。层传力现象，且结构的刚度也较平面结构高。层传力现象，且结构的刚度也较平面结构高。平板网架平板网架平板网架平板网架平板型平板型平板型平板型的空间网格结构的空间网格结构的空间网格结构的空间网格结构；网壳网壳网壳网壳曲面型曲面型曲面型曲面型的空间网格结构的空间网格结构的空间网格结构的空间网格结构。第一节第一节 概述概述2 2网架及网壳结构的特点网架及网壳结构的特点1.1.1.1.三维受力三维受力三维受力三维受力、能承受来至各个方向的荷载；、能承受来至各个方向的荷载；、能承受来至各个方向的荷载；、能承受来至各个方向的荷载；2.2.2.2.网网网网架架架架结结结结构构构构系系系系高高高高次次次次超超超超静静静静定定定定结结结结构构构构，整整整整体体体体性性性性及及及及稳稳稳稳定定定定性性性性 好、空间刚度大；好、空间刚度大；好、空间刚度大；好、空间刚度大；3.3.3.3.体体体体系系系系稳稳稳稳定定定定、抗抗抗抗震震震震性性性性能能能能好好好好，在在在在7 7 7 7度度度度及及及及7 7 7 7度度度度以以以以下下下下地地地地区区区区可可可可不不不不进进进进行抗震验算；行抗震验算；行抗震验算；行抗震验算；4.4.4.4.杆件主要承受轴向力杆件主要承受轴向力杆件主要承受轴向力杆件主要承受轴向力，能充分发挥材料的强度，能充分发挥材料的强度，能充分发挥材料的强度，能充分发挥材料的强度5.5.5.5.结结结结构构构构高高高高度度度度小小小小（约约约约是是是是平平平平面面面面桁桁桁桁架架架架高高高高度度度度的的的的2/32/32/32/3）、自自自自重重重重轻轻轻轻、节节节节约钢材；约钢材；约钢材；约钢材；6.6.6.6.杆杆杆杆件件件件及及及及配配配配套套套套零零零零件件件件规规规规格格格格化化化化、便便便便于于于于工工工工业业业业化化化化生生生生产产产产，但但但但制制制制造造造造精精精精度要求高；度要求高；度要求高；度要求高；7.7.7.7.适应性强、平面布置灵活。适应性强、平面布置灵活。适应性强、平面布置灵活。适应性强、平面布置灵活。第二节第二节 网架的形式与选型网架的形式与选型1 1网架的基本单元及几何不变性网架的基本单元及几何不变性1.单元：单元：规则的几何体：三角锥、四角锥、三棱体、正方棱柱体、六角锥等。2.网架几何不变性分析网架几何不变性分析 网网网网架架架架结结结结构构构构在在在在外外外外力力力力作作作作用用用用下下下下必必必必须须须须是是是是几几几几何何何何不不不不变变变变体体体体系系系系，但但但但是是是是许许许许多多多多形形形形式式式式的的的的网网网网架架架架就就就就其其其其结结结结构构构构本本本本身身身身而而而而言言言言是是是是结结结结构构构构几几几几何何何何可可可可变变变变的的的的，只只只只有有有有加加加加上上上上适适适适当当当当的的的的支支支支座座座座约约约约束束束束后后后后才才才才成成成成为为为为几几几几何何何何不变体系。因此，对网架的机动分析非常重要。不变体系。因此，对网架的机动分析非常重要。不变体系。因此，对网架的机动分析非常重要。不变体系。因此，对网架的机动分析非常重要。网架几何不变的必要条件网架几何不变的必要条件网架几何不变的必要条件网架几何不变的必要条件 网网网网架架架架的的的的力力力力学学学学模模模模型型型型是是是是一一一一个个个个铰铰铰铰接接接接的的的的空空空空间间间间杆杆杆杆系系系系结结结结构构构构，因因因因为为为为一一一一个个个个刚刚刚刚体体体体在在在在空空空空间间间间的的的的自自自自由由由由度度度度为为为为6 6 6 6，一一一一个个个个空空空空间间间间简简简简单单单单铰铰铰铰的的的的自自自自由由由由度度度度为为为为3 3 3 3，故故故故网网网网架架架架任任任任一一一一节节节节点点点点有有有有3 3 3 3个个个个自自自自由由由由度度度度。对对对对于于于于具具具具有有有有J J个个个个节节节节点点点点mm根根根根杆杆杆杆件件件件的的的的网网网网架架架架，支支支支承承承承于于于于有有有有r r根根根根连连连连杆杆杆杆的的的的支支支支座上时，其几何不变的必要条件可由下式计算：座上时，其几何不变的必要条件可由下式计算：座上时，其几何不变的必要条件可由下式计算：座上时，其几何不变的必要条件可由下式计算：m m+r r-3-3J J 00或或或或 m m 3 3J J-r r 当当当当m m=3 3J J-r r 时时时时为为为为静静静静定定定定结结结结构构构构，当当当当 m m 3 3J J-r r 时时时时为为为为超静定结构，超静定结构，超静定结构，超静定结构，m m 3 3J J-r r 时为几何可变体系。时为几何可变体系。时为几何可变体系。时为几何可变体系。若若若若将将将将网网网网架架架架作作作作为为为为一一一一个个个个刚刚刚刚体体体体考考考考虑虑虑虑，则则则则最最最最少少少少的的的的支支支支座座座座约约约约束束束束链杆数为链杆数为链杆数为链杆数为6 6，即上式中的，即上式中的，即上式中的，即上式中的r r 6 6。如如如如网网网网架架架架不不不不与与与与支支支支座座座座连连连连接接接接，仅仅仅仅考考考考虑虑虑虑网网网网架架架架内内内内部部部部是是是是否否否否几几几几何何何何可变，则由下式计算：可变，则由下式计算：可变，则由下式计算：可变，则由下式计算：K K=3 3J J-mm-6-6 当当当当K K=0 0时时时时，网网网网架架架架杆杆杆杆件件件件数数数数恰恰恰恰好好好好满满满满足足足足其其其其内内内内部部部部几几几几何何何何不不不不变变变变的的的的必必必必要要要要条条条条件件件件；当当当当K K0 0时，内部几何可变。时，内部几何可变。时，内部几何可变。时，内部几何可变。网架几何不变的充分条件网架几何不变的充分条件网架几何不变的充分条件网架几何不变的充分条件 三三三三角角角角形形形形是是是是几几几几何何何何不不不不变变变变的的的的，因因因因此此此此，以以以以三三三三根根根根不不不不共共共共面面面面的的的的杆杆杆杆件件件件交交交交出出出出一一一一个个个个新新新新节节节节点点点点所所所所构构构构成成成成的的的的网网网网架架架架单单单单元元元元也也也也为为为为几几几几何何何何不不不不变变变变体体体体系系系系。当当当当网网网网架架架架杆杆杆杆系系系系组组组组成成成成的的的的形形形形体体体体是是是是由由由由三三三三角角角角形形形形界界界界面面面面组组组组成成成成的的的的多多多多面面面面体体体体时时时时，亦亦亦亦是是是是几几几几何何何何不不不不变变变变的的的的。故故故故对对对对网网网网架架架架结结结结构构构构几几几几何不变问题的分析可变成平面问题进行。何不变问题的分析可变成平面问题进行。何不变问题的分析可变成平面问题进行。何不变问题的分析可变成平面问题进行。网网网网架架架架几几几几何何何何可可可可变变变变单单单单元元元元可可可可通通通通过过过过加加加加设设设设杆杆杆杆件件件件或或或或适适适适当当当当加加加加设设设设支支支支承链杆使其成为几何不变体系。承链杆使其成为几何不变体系。承链杆使其成为几何不变体系。承链杆使其成为几何不变体系。*用用用用程程程程序序序序计计计计算算算算时时时时，如如如如出出出出现现现现挠挠挠挠度度度度特特特特别别别别大大大大等等等等不不不不合合合合理理理理情情情情况况况况，则该网架有可能为几何可变。则该网架有可能为几何可变。则该网架有可能为几何可变。则该网架有可能为几何可变。1.按结构组成分类按结构组成分类双层网架 由由由由上上上上、下下下下两两两两个个个个平平平平放放放放的的的的平平平平面面面面桁桁桁桁架架架架作作作作弦弦弦弦杆杆杆杆层层层层，上上上上、下下下下两两两两弦弦弦弦杆杆杆杆层层层层间间间间设设设设有有有有腹腹腹腹杆杆杆杆层层层层相相相相互互互互联联联联系系系系。上上上上、下下下下层层层层的的的的杆杆杆杆件件件件称称称称为为为为网网网网架架架架的的的的上上上上弦弦弦弦杆杆杆杆、下下下下弦弦弦弦杆杆杆杆，位位位位于于于于两两两两层层层层之之之之间间间间的的的的杆杆杆杆件件件件称称称称为为为为腹腹腹腹杆杆杆杆。网网网网架架架架通通通通常采用双层。常采用双层。常采用双层。常采用双层。三层网架 由由由由三三三三个个个个弦弦弦弦杆杆杆杆层层层层以以以以及及及及层层层层间间间间的的的的两两两两层层层层腹腹腹腹杆杆杆杆杆杆杆杆件件件件组组组组成成成成。一一一一般般般般用用用用于于于于跨度及荷载较大时（跨度及荷载较大时（跨度及荷载较大时（跨度及荷载较大时（50m50m50m50m以上），也可用于局部加强。以上），也可用于局部加强。以上），也可用于局部加强。以上），也可用于局部加强。2 2平板网架结构的形式平板网架结构的形式2.按支承情况分类按支承情况分类周边支承网架 网架的所有边界节点均搁置在柱或梁上。网架的所有边界节点均搁置在柱或梁上。网架的所有边界节点均搁置在柱或梁上。网架的所有边界节点均搁置在柱或梁上。当网架周边支承于柱顶时，网格宽度可与柱距一致。当网架周边支承于柱顶时，网格宽度可与柱距一致。当网架周边支承于柱顶时，网格宽度可与柱距一致。当网架周边支承于柱顶时，网格宽度可与柱距一致。网网网网架架架架周周周周边边边边支支支支承承承承于于于于梁梁梁梁时时时时，网网网网格格格格的的的的划划划划分分分分比比比比较较较较灵灵灵灵活活活活，可可可可不不不不受受受受柱柱柱柱距的约束。距的约束。距的约束。距的约束。三边支承或两边支承网架 由由由由于于于于建建建建筑筑筑筑功功功功能能能能的的的的要要要要求求求求，需需需需要要要要在在在在一一一一边边边边或或或或两两两两对对对对边边边边上上上上开开开开口口口口，因因因因而而而而使使使使网网网网架架架架仅仅仅仅在在在在三三三三边边边边或或或或两两两两对对对对边边边边上上上上支支支支承承承承，另另另另一一一一边边边边或或或或两两两两对对对对边边边边处处处处理理理理成成成成自自自自由由由由边边边边。自自自自由由由由边边边边的的的的存存存存在在在在对对对对网网网网架架架架的的的的受受受受力是不利的力是不利的力是不利的力是不利的,为此一般应对自由边作出特殊处理。为此一般应对自由边作出特殊处理。为此一般应对自由边作出特殊处理。为此一般应对自由边作出特殊处理。普遍的做法是，在自由边附近增加网架的层数普遍的做法是，在自由边附近增加网架的层数普遍的做法是，在自由边附近增加网架的层数普遍的做法是，在自由边附近增加网架的层数（见（见（见（见 a a 图），或者在自由边加设托梁、托架（见图图），或者在自由边加设托梁、托架（见图图），或者在自由边加设托梁、托架（见图图），或者在自由边加设托梁、托架（见图b b b b）。对中、小型网架亦可选择增加网架高度或局）。对中、小型网架亦可选择增加网架高度或局）。对中、小型网架亦可选择增加网架高度或局）。对中、小型网架亦可选择增加网架高度或局部加大杆件截面等方法。部加大杆件截面等方法。部加大杆件截面等方法。部加大杆件截面等方法。点支承网架 点支承网架可置于四个或多个支承上。点支承网架可置于四个或多个支承上。点支承网架可置于四个或多个支承上。点支承网架可置于四个或多个支承上。a a 图称为四点支图称为四点支图称为四点支图称为四点支承网架，承网架，承网架，承网架，b b b b 图称为多点支承网架。图称为多点支承网架。图称为多点支承网架。图称为多点支承网架。（a a）（b b）点点点点支支支支承承承承网网网网架架架架主主主主要要要要用用用用于于于于大大大大柱柱柱柱距距距距工工工工业业业业厂厂厂厂房房房房、仓仓仓仓库库库库以以以以及及及及展展展展览览览览厅厅厅厅等等等等大大大大型型型型公公公公共共共共建建建建筑筑筑筑。由由由由于于于于支支支支承承承承点点点点较较较较少少少少，支支支支点点点点反反反反力力力力较较较较大大大大。为为为为了了了了使使使使通通通通过过过过支支支支点点点点的的的的主主主主桁桁桁桁架架架架及及及及支支支支点点点点附附附附近近近近的的的的杆杆杆杆件件件件内内内内力力力力不不不不致致致致过过过过大大大大，宜宜宜宜在在在在支支支支承承承承点点点点处处处处设设设设置置置置柱柱柱柱帽帽帽帽以以以以扩扩扩扩散散散散反反反反力力力力。点点点点支支支支承承承承网网网网架架架架周周周周边边边边应应应应有有有有适适适适当当当当悬悬悬悬挑挑挑挑以以以以减减减减少少少少网网网网架架架架跨跨跨跨中挠度与杆件的内力。中挠度与杆件的内力。中挠度与杆件的内力。中挠度与杆件的内力。周边支承与点支承混合网架 在点支承网架中，在点支承网架中，在点支承网架中，在点支承网架中，当周边设有维护结构当周边设有维护结构当周边设有维护结构当周边设有维护结构和抗风柱时，可采用和抗风柱时，可采用和抗风柱时，可采用和抗风柱时，可采用周边支承与点支承混周边支承与点支承混周边支承与点支承混周边支承与点支承混合的形式。这种支承合的形式。这种支承合的形式。这种支承合的形式。这种支承方式适用于工业厂房方式适用于工业厂房方式适用于工业厂房方式适用于工业厂房和展览厅等公共建筑。和展览厅等公共建筑。和展览厅等公共建筑。和展览厅等公共建筑。3.按网格组成分类按网格组成分类交叉桁架体系 由由由由若若若若干干干干平平平平面面面面桁桁桁桁架架架架相相相相互互互互交交交交叉叉叉叉组组组组成成成成。竖竖竖竖向向向向平平平平面面面面桁桁桁桁架架架架的的的的形形形形式式式式与与与与一一一一般般般般平平平平面面面面桁桁桁桁架架架架相相相相似似似似，根根根根据据据据平平平平面面面面桁桁桁桁架架架架布布布布置置置置方方方方式式式式及及及及交交交交角角角角的的的的不不不不同同同同，可分为几种形式。可分为几种形式。可分为几种形式。可分为几种形式。两向正交正放网架两向正交正放网架两向正交正放网架两向正交正放网架 两两两两向向向向正正正正交交交交正正正正放放放放网网网网架架架架的的的的构构构构成成成成特特特特点点点点是是是是：两两两两个个个个方方方方向向向向的的的的平平平平面面面面桁桁桁桁架架架架垂垂垂垂直直直直交交交交叉叉叉叉，且且且且分分分分别别别别与与与与边边边边界界界界方方方方向向向向平平平平行行行行。这这这这种种种种网网网网架架架架的的的的上上上上、下下下下弦弦弦弦平平平平面面面面呈呈呈呈正正正正方方方方形形形形，基基基基本本本本单单单单元元元元为为为为六六六六面面面面体体体体，属属属属几几几几何何何何可可可可变变变变。为为为为保保保保证证证证结结结结构构构构的的的的几几几几何何何何不不不不变变变变性性性性以以以以及及及及增增增增加加加加空空空空间间间间刚刚刚刚度度度度，应适当设置水平支撑，以应适当设置水平支撑，以应适当设置水平支撑，以应适当设置水平支撑，以有效传递水平力。对周边支承有效传递水平力。对周边支承有效传递水平力。对周边支承有效传递水平力。对周边支承网架，水平支撑宜在上弦或下网架，水平支撑宜在上弦或下网架，水平支撑宜在上弦或下网架，水平支撑宜在上弦或下弦网格内沿周边设置；对点支弦网格内沿周边设置；对点支弦网格内沿周边设置；对点支弦网格内沿周边设置；对点支承网架，水平支撑则应在通过承网架，水平支撑则应在通过承网架，水平支撑则应在通过承网架，水平支撑则应在通过支承点的主桁架附近设置。支承点的主桁架附近设置。支承点的主桁架附近设置。支承点的主桁架附近设置。两两两两向向向向正正正正交交交交正正正正放放放放网网网网架架架架的的的的受受受受力力力力状状状状况况况况取取取取决决决决于于于于平平平平面面面面尺尺尺尺寸寸寸寸及及及及支支支支承承承承情情情情况况况况。对对对对于于于于周周周周边边边边支支支支承承承承、正正正正方方方方形形形形平平平平面面面面的的的的网网网网架架架架，其其其其受力类似于双向板。受力类似于双向板。受力类似于双向板。受力类似于双向板。两两两两向向向向正正正正交交交交正正正正放放放放网网网网架架架架沿沿沿沿两两两两个个个个方方方方向向向向的的的的杆杆杆杆件件件件内内内内力力力力差差差差别别别别不不不不大大大大，受受受受力力力力比比比比较较较较均均均均匀匀匀匀。但但但但随随随随着着着着边边边边长长长长比比比比的的的的变变变变化化化化，单单单单向向向向传传传传力力力力作作作作用用用用渐渐渐渐趋趋趋趋明明明明显显显显，两两两两方方方方向向向向杆杆杆杆件件件件内内内内力力力力差差差差别别别别也也也也随随随随之之之之加加加加大大大大。对对对对于于于于点点点点支支支支承承承承网网网网架架架架，支支支支承承承承附附附附近近近近的的的的杆杆杆杆件件件件及及及及主主主主桁桁桁桁架架架架跨跨跨跨中中中中弦弦弦弦杆杆杆杆的内力最大，其它部位杆件的内力很小。的内力最大，其它部位杆件的内力很小。的内力最大，其它部位杆件的内力很小。的内力最大，其它部位杆件的内力很小。两两两两向向向向正正正正交交交交正正正正放放放放网网网网架架架架适适适适用用用用于于于于正正正正方方方方形形形形或或或或接接接接近近近近正正正正方方方方形形形形以以以以及狭长矩形的建筑平面。及狭长矩形的建筑平面。及狭长矩形的建筑平面。及狭长矩形的建筑平面。两向正交斜放网架两向正交斜放网架两向正交斜放网架两向正交斜放网架 两两两两向向向向正正正正交交交交斜斜斜斜放放放放网网网网架架架架的的的的构构构构成成成成特特特特点点点点是是是是：两两两两个个个个方方方方向向向向的的的的竖竖竖竖向平面桁架垂直交叉，且与边界成向平面桁架垂直交叉，且与边界成向平面桁架垂直交叉，且与边界成向平面桁架垂直交叉，且与边界成45454545夹角。夹角。夹角。夹角。两两两两向向向向正正正正交交交交斜斜斜斜放放放放网网网网架架架架中中中中平平平平面面面面桁桁桁桁架架架架与与与与边边边边界界界界斜斜斜斜交交交交，各各各各片片片片桁桁桁桁架架架架长长长长短短短短不不不不一一一一，靠靠靠靠近近近近角角角角部部部部的的的的短短短短桁桁桁桁架架架架相相相相对对对对刚刚刚刚度度度度较较较较大大大大，对对对对与与与与其其其其垂垂垂垂直直直直的的的的长长长长桁桁桁桁架架架架有有有有一一一一定定定定的的的的弹弹弹弹性性性性支支支支承承承承作作作作用用用用，从从从从而而而而减减减减小小小小了了了了长长长长桁桁桁桁架架架架中中中中部部部部的的的的正正正正弯弯弯弯矩矩矩矩。在在在在周周周周边边边边支支支支承承承承情情情情况况况况下下下下，它它它它较较较较两两两两向向向向正正正正交交交交正正正正放放放放网网网网架架架架刚刚刚刚度度度度大大大大、用用用用料料料料省省省省。对对对对矩矩矩矩形形形形平平平平面面面面其其其其受受受受力力力力也也也也较较较较均均均均匀匀匀匀。当当当当长长长长桁桁桁桁架架架架直直直直通通通通角角角角柱柱柱柱时时时时，四四四四个个个个角角角角支支支支座座座座会会会会产产产产生生生生较较较较大大大大向向向向上上上上拉拉拉拉力力力力，设设设设计计计计中中中中应应应应予予予予注注注注意意意意。如如如如采采采采用用用用图图图图b b b b 所所所所示示示示布布布布置方式，拉力可由两榀桁架承受。置方式，拉力可由两榀桁架承受。置方式，拉力可由两榀桁架承受。置方式，拉力可由两榀桁架承受。适用于正方形和长方形的建筑平面。适用于正方形和长方形的建筑平面。适用于正方形和长方形的建筑平面。适用于正方形和长方形的建筑平面。三向网架三向网架三向网架三向网架 三向网架的构成特点是：三个方向的竖向平面三向网架的构成特点是：三个方向的竖向平面桁架互成桁架互成6060角斜向交角斜向交叉。在三向网架中，上、叉。在三向网架中，上、下弦平面的网格均为正下弦平面的网格均为正三角形，因此这种网架三角形，因此这种网架是以若干稳定的三棱体是以若干稳定的三棱体作为基本单元所组成的作为基本单元所组成的几何不变体系。几何不变体系。四角锥体系 这类网架以四角锥为其组成单元。网架的上、下这类网架以四角锥为其组成单元。网架的上、下这类网架以四角锥为其组成单元。网架的上、下这类网架以四角锥为其组成单元。网架的上、下弦平面均为正方形网格，弦平面均为正方形网格，弦平面均为正方形网格，弦平面均为正方形网格，上、下弦网格相互错上、下弦网格相互错上、下弦网格相互错上、下弦网格相互错开半格使下弦平面正开半格使下弦平面正开半格使下弦平面正开半格使下弦平面正方形的四个顶点对应方形的四个顶点对应方形的四个顶点对应方形的四个顶点对应于上弦平面正方形的于上弦平面正方形的于上弦平面正方形的于上弦平面正方形的形心，并以腹杆连接，形心，并以腹杆连接，形心，并以腹杆连接，形心，并以腹杆连接，即形成若干四角锥体。即形成若干四角锥体。即形成若干四角锥体。即形成若干四角锥体。正放四角锥网架正放四角锥网架 正放四角锥网架正放四角锥网架的构成特点是：以倒的构成特点是：以倒四角锥体为组成单元，四角锥体为组成单元，上、下弦杆均与相应上、下弦杆均与相应边界平行。正放四角边界平行。正放四角锥网架的上、下弦节锥网架的上、下弦节点均分别连接八根杆点均分别连接八根杆件。件。正正放放四四角角锥锥网网架架的的杆杆件件受受力力比比较较均均匀匀，空空间间刚刚度度较较其其它它类类型型四四角角锥锥网网架架及及两两向向网网架架为为好好。当当采采用用钢钢筋筋混混凝凝土土板板作作屋屋面面板板时时，板板的的规规格格单单一一，便便于于起起拱拱，屋屋面面排排水水相相对对容容易易处处理理。但但因因杆杆件件数数目目较较多多其其用用钢钢量量可可能略高些。能略高些。正正放放四四角角锥锥网网架架一一般般适适用用于于建建筑筑平平面面呈呈正正方方形形或或接接近近于于正正方方形形的的周周边边支支承承、点点支支承承（有有柱柱帽帽或或无无柱柱帽帽）大大柱柱距距、以以及及设设有有悬悬挂挂吊吊车车的的工工业业厂厂房房与与有有较较大大屋屋面面荷载的情况。荷载的情况。正放抽空四角锥网架正放抽空四角锥网架构成特点：在正放四构成特点：在正放四角锥网架的基础上，除周角锥网架的基础上，除周边网格不动外，适当抽掉边网格不动外，适当抽掉一些四角锥单元中的腹杆一些四角锥单元中的腹杆和下弦杆，使下弦网格尺和下弦杆，使下弦网格尺寸比上弦网格尺寸大一倍。寸比上弦网格尺寸大一倍。其受力与正交正放交叉梁其受力与正交正放交叉梁系相似。系相似。正正放放抽抽空空四四角角锥锥网网架架的的杆杆件件数数目目较较少少，构构造造简简单单，经经济济效效果果好好，起起拱拱比比较较方方便便。不不过过抽抽空空以以后后，下下弦弦杆杆内内力力的的均均匀匀性性较较差差，刚刚度度比比未未抽抽空空的的正正放放四四角锥网架小些，但能够满足工程要求。角锥网架小些，但能够满足工程要求。正正放放抽抽空空四四角角锥锥网网架架适适用用于于中中、小小跨跨度度或或屋屋面面荷荷载载较较轻轻的的周周边边支支承承、点点支支承承以以及及周周边边支支承承与与点点支支承混合等情况。承混合等情况。斜放四角锥网架斜放四角锥网架 斜放四角锥网架斜放四角锥网架的构成特点：以倒四的构成特点：以倒四角锥体为组成单元，角锥体为组成单元，由锥底构成的上弦杆由锥底构成的上弦杆与边界成与边界成4545夹角，夹角，而连接各锥顶的下弦而连接各锥顶的下弦杆则与相应边界平行。杆则与相应边界平行。斜放四角锥网架上弦杆长度比下弦杆长度小，在斜放四角锥网架上弦杆长度比下弦杆长度小，在周边支承的情况下，通常是上弦杆受压，下弦杆受拉，周边支承的情况下，通常是上弦杆受压，下弦杆受拉，因而杆件受力合理。此外，节点处汇交的杆件（上弦因而杆件受力合理。此外，节点处汇交的杆件（上弦节点六根，下弦节点八根）相对较少，用钢量较省。节点六根，下弦节点八根）相对较少，用钢量较省。周周边边支支承承的的斜斜放放四四角角锥锥网网架架，在在支支承承沿沿周周边边切切向向无无约约束束时时，四四角角锥锥体体可可能能绕绕Z Z轴轴旋旋转转而而造造成成网网架架的的几几何何可可变变，因因此此必必须须在在网网架架周周边边布布置置刚刚性性边边梁梁；点点支支承承的斜放四角锥网架，可在周边设置封闭的边桁架。的斜放四角锥网架，可在周边设置封闭的边桁架。三角锥体系三角锥网架三角锥网架 三角锥网架的三角锥网架的三角锥网架的三角锥网架的构成特点是：以等构成特点是：以等构成特点是：以等构成特点是：以等腰三角锥体为组成腰三角锥体为组成腰三角锥体为组成腰三角锥体为组成单元，由于三角形单元，由于三角形单元，由于三角形单元，由于三角形的稳定性，因而整的稳定性，因而整的稳定性，因而整的稳定性，因而整体抗弯、抗扭刚度体抗弯、抗扭刚度体抗弯、抗扭刚度体抗弯、抗扭刚度好。好。好。好。抽空三角锥网架抽空三角锥网架构成特点是：在构成特点是：在三角锥网架的基础三角锥网架的基础上，除周边网格不上，除周边网格不动外，适当抽掉一动外，适当抽掉一些三角锥单元中的些三角锥单元中的腹杆和下弦杆。腹杆和下弦杆。第三节第三节网架结构的一般问题网架结构的一般问题1 1网架结构的选型网架结构的选型1.1.根根根根据据据据建建建建筑筑筑筑的的的的造造造造型型型型、平平平平面面面面形形形形状状状状和和和和尺尺尺尺寸寸寸寸、支支支支承承承承情情情情况、荷载大小、屋面材料等综合考虑。况、荷载大小、屋面材料等综合考虑。况、荷载大小、屋面材料等综合考虑。况、荷载大小、屋面材料等综合考虑。2.2.从材料用量考虑宜采用：从材料用量考虑宜采用：从材料用量考虑宜采用：从材料用量考虑宜采用：斜放四角锥斜放四角锥斜放四角锥斜放四角锥 正放四角锥正放四角锥正放四角锥正放四角锥 两向正交正放两向正交正放两向正交正放两向正交正放3.3.当当当当跨跨跨跨度度度度及及及及荷荷荷荷载载载载都都都都大大大大时时时时三三三三向向向向交交交交叉叉叉叉梁梁梁梁系系系系较较较较合合合合理理理理，刚度也比较大。刚度也比较大。刚度也比较大。刚度也比较大。从平面形状和大小考虑，当为周边简支时建议：从平面形状和大小考虑，当为周边简支时建议：从平面形状和大小考虑，当为周边简支时建议：从平面形状和大小考虑，当为周边简支时建议：平平平平面面面面为为为为方方方方形形形形或或或或接接接接近近近近方方方方形形形形、中中中中小小小小跨跨跨跨度度度度（60606060mm)：两向正交斜放、正放四角锥、斜放四角锥两向正交斜放、正放四角锥、斜放四角锥两向正交斜放、正放四角锥、斜放四角锥两向正交斜放、正放四角锥、斜放四角锥 平面为矩形：平面为矩形：平面为矩形：平面为矩形：两向正交斜放或斜放四角锥两向正交斜放或斜放四角锥两向正交斜放或斜放四角锥两向正交斜放或斜放四角锥 平面为圆形、正多边形、扇形：平面为圆形、正多边形、扇形：平面为圆形、正多边形、扇形：平面为圆形、正多边形、扇形：三向交叉梁系或三角锥三向交叉梁系或三角锥三向交叉梁系或三角锥三向交叉梁系或三角锥 当为多点支承的连续网架：当为多点支承的连续网架：当为多点支承的连续网架：当为多点支承的连续网架：两向正交正放或正放四角锥。两向正交正放或正放四角锥。两向正交正放或正放四角锥。两向正交正放或正放四角锥。2 2网架结构的网格尺寸和高度网架结构的网格尺寸和高度1.网格尺寸网格尺寸 网格大小直接影响网架的经济性，应综合考虑。网格大小直接影响网架的经济性，应综合考虑。网格大小直接影响网架的经济性，应综合考虑。网格大小直接影响网架的经济性，应综合考虑。相关因素：屋屋屋屋面面面面材材材材料料料料：钢筋混凝土屋面板时，不宜超过 3m；轻型屋面：36米。网网网网架架架架高高高高度度度度：网架高度应使腹杆与弦杆的夹角在4560 左右。2.网架高度网架高度相关因素：屋屋屋屋面面面面荷荷荷荷载载载载与与与与刚刚刚刚度度度度要要要要求求求求、平平平平面面面面形形形形状状状状、支承条件、节点构造形式支承条件、节点构造形式支承条件、节点构造形式支承条件、节点构造形式3 3网架结构的整体构造网架结构的整体构造整个网架起坡网架变高度上弦节点上加小立柱找坡1.网架结构的屋面排水坡的形成网架结构的屋面排水坡的形成2.网架的起拱网架的起拱中小跨度网架不需起拱大跨度网架起拱高度为短向跨度的1/300。3.网架的容许挠度网架的容许挠度屋盖：短向跨度的1/250；楼盖：短向跨度的1/300。第四节第四节网架结构分析网架结构分析1 1荷载、作用与效应组合荷载、作用与效应组合1.永久荷载永久荷载楼面或屋面覆盖材料自重网架自重双层网架估算双层网架估算 屋（楼）面荷载标准值，屋（楼）面荷载标准值，短向跨度，短向跨度，钢管钢管时时1.0，型钢时，型钢时1.2 吊顶材料自重设备管道自重2.可变荷载可变荷载楼面或屋面活荷载雪荷载积灰荷载风荷载吊车荷载3.温度作用温度作用 由于温度变化，使网架杆件产生附加温度应力，由于温度变化，使网架杆件产生附加温度应力，必须在计算和构造措施中加以考虑。必须在计算和构造措施中加以考虑。4.地震作用地震作用 周边支承的网架，设计烈度周边支承的网架，设计烈度8或或8以上时，考虑竖以上时，考虑竖向地震作用；向地震作用；设计烈度设计烈度9时还考虑水平地震作用。时还考虑水平地震作用。5.荷载效应组合荷载效应组合 考虑使用和施工过程中的最不利情况进行组合。考虑使用和施工过程中的最不利情况进行组合。非抗震设计非抗震设计抗震设计抗震设计无吊车荷载和风荷载、地震作用时，有如下组合：无吊车荷载和风荷载、地震作用时，有如下组合：永久荷载可变荷载永久荷载可变荷载永久荷载半跨可变荷载永久荷载半跨可变荷载网架自重半跨屋（楼）面板自重半跨施工荷载网架自重半跨屋（楼）面板自重半跨施工荷载2 2基本假定、计算模型和计算方法基本假定、计算模型和计算方法1.基本假定基本假定节点铰接，杆件只承受轴向力；按小挠度理论计算；按弹性方法分析。2.计算模型计算模型铰接杆系计算模型；梁系计算模型；平板计算模型。3.计算方法计算方法有限元法、差分法、力法、微分方程近似解法3 3空间桁架位移法空间桁架位移法1.以网架结构的杆件为基本单元，以节点位移为基本未以网架结构的杆件为基本单元，以节点位移为基本未知量；知量；2.先对杆件单元进行分析，根据虎克定律建立单元杆件先对杆件单元进行分析，根据虎克定律建立单元杆件内力与节点位移之间的关系，形成单元刚度矩阵；内力与节点位移之间的关系，形成单元刚度矩阵；3.对结构进行整体分析，根据各节点的变形协调条件和对结构进行整体分析，根据各节点的变形协调条件和静力平衡条件结构上的节点荷载和节点位移之间的关静力平衡条件结构上的节点荷载和节点位移之间的关系，形成结构的总体刚度矩阵和总刚度方程；系，形成结构的总体刚度矩阵和总刚度方程；4.引入边界条件；引入边界条件；5.求解结构的总刚度方程，得出各节点的位移值；求解结构的总刚度方程，得出各节点的位移值；6.由单元杆件内力与节点位移之间的关系求出杆件内力。由单元杆件内力与节点位移之间的关系求出杆件内力。4 4网架温度应力计算网架温度应力计算网架结构是高次超静定杆系结构，当温度变化而出现温网架结构是高次超静定杆系结构，当温度变化而出现温差时，因杆件不能自由变形，将会在杆件中产生应力，即温差时，因杆件不能自由变形，将会在杆件中产生应力，即温度应力。度应力。温差为由网架安装完成时的温度与网架使用阶段的最高温差为由网架安装完成时的温度与网架使用阶段的最高或最低环境温度的差别。或最低环境温度的差别。网架因温差产生的温度应力不超过钢材强度设计值网架因温差产生的温度应力不超过钢材强度设计值5。1.不考虑温度应力的条件不考虑温度应力的条件网架支承平面杆件的温度应力最大，随着支座法向约束网架支承平面杆件的温度应力最大，随着支座法向约束的减弱而减少。的减弱而减少。当符合下列条件之一时，可不考虑杆件的温度应力：当符合下列条件之一时，可不考虑杆件的温度应力：支座节点的构造允许网架侧移时，其侧移值大等于下支座节点的构造允许网架侧移时，其侧移值大等于下式计算值；式计算值；周边支承的网架，且网架验算方向跨度小于周边支承的网架，且网架验算方向跨度小于40m，支承，支承结构应为独立柱或砖壁柱；结构应为独立柱或砖壁柱；在单位力作用下，柱顶侧移大等于下式计算值。在单位力作用下，柱顶侧移大等于下式计算值。当网架支座节点的构造使网架沿边界法向方向不能当网架支座节点的构造使网架沿边界法向方向不能产生相对位移时，由温度变化在柱顶引起的柱顶水平力产生相对位移时，由温度变化在柱顶引起的柱顶水平力按下式计算：按下式计算：2.温度应力的计算温度应力的计算空间桁架位移法：空间桁架位移法：首先将网架各节点加以约束，求出因温度变化而引起的首先将网架各节点加以约束，求出因温度变化而引起的杆件固端内力和各节点的节点不平衡力；杆件固端内力和各节点的节点不平衡力；然后取消约束，将不平衡力反向作用在节点上；然后取消约束，将不平衡力反向作用在节点上；用空间桁架位移法求出由节点不平衡力引起的杆件内力；用空间桁架位移法求出由节点不平衡力引起的杆件内力；将杆件固端内力与节点不平衡力引起的杆件内力叠加，将杆件固端内力与节点不平衡力引起的杆件内力叠加，即为杆件的温度应力。即为杆件的温度应力。5 5网架在地震作用下的内力计算网架在地震作用下的内力计算1.网架不考虑抗震验算的条件：网架不考虑抗震验算的条件：在抗震设防烈度在抗震设防烈度6或或7的地区，网架屋盖结构可不进的地区，网架屋盖结构可不进行竖向抗震验算；行竖向抗震验算；在抗震设防烈度在抗震设防烈度8或或9的地区，网架屋盖结构应进行的地区，网架屋盖结构应进行竖向抗震验算；竖向抗震验算；在抗震设防烈度在抗震设防烈度7的地区，可不进行水平抗震验算；的地区，可不进行水平抗震验算；在抗震设防烈度在抗震设防烈度8的地区，对周边支承的中小跨度网的地区，对周边支承的中小跨度网架可不进行水平抗震验算；架可不进行水平抗震验算；在抗震设防烈度在抗震设防烈度9的地区，对各种网架均应进行水平的地区，对各种网架均应进行水平抗震验算。抗震验算。3.网架自振频率和振型的特点网架自振频率和振型的特点振动频率密集；振动频率密集；常用周边支承网架的基本周期在常用周边支承网架的基本周期在0.30.7s之间；之间；基本周期与结构短向跨度相关，跨度大则周期长；基本周期与结构短向跨度相关，跨度大则周期长；振型分为水平振型和竖向振型两类，第一振型为竖向振型分为水平振型和竖向振型两类，第一振型为竖向振型。振型。2.网架自振特性的计算网架自振特性的计算网架的无阻尼自由振动方程：网架的无阻尼自由振动方程：可得网架的广义特征值问题：可得网架的广义特征值问题：4.网架地震反应分析方法网架地震反应分析方法振型分解反应谱方法：振型分解反应谱方法：先求出对应于每一振型的最大地震作用；先求出对应于每一振型的最大地震作用；然后作为静荷载作用于结构上，用空间桁架位移法求出