学校新建项目 网壳专项钢结构施工方案
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学校新建项目
钢结构（网壳）工程专项施工方案
编制人：
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河北邺奇建筑工程有限公司
二〇一七年八月 学校新建项目 网壳专项钢结构施工方案
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目 录
1. 编制依据................................................................................................................ 3
1.1 施工图 ............................................................................................................ 3
1.2 主要规程、规范............................................................................................ 3
1.3 主要法规........................................................................................................ 4
2. 工程概况................................................................................................................ 5
2.1.风雨操场建筑概况................................................................................ 5
开发与借鉴 网壳结构的非线性分析 郎婷孙炳楠 浙江大学土木系 【摘要】结构非线性分析程序可用于分析梁、杆组成的结构，并可进行线性、几何非线性稳定分析 本文主 要彳卜绍该程序的分析理论、程序前后处理及基本功能，并采用典型算例进行分析验证。结果表明，该程序具有很 好的分析效率及较强的适用性。程序对大小相同、采用同种材料的单层网壳和局部双层网壳进行计算，发现两者 在稳定性方面的一些特性。 【关键词】线性几何非线性稳定性梁单元杆 元 单层局部双层 结构稳定非线性主要用于分析梁、杆单元组成 的结构，包括网壳结构、一般平面或空间粱系结构 等，研究它们的静力受力性能、结构整体稳定线性 分析及稳定的几何非线性分析。本文主要介绍该程 序的分析理论、程序前后处理及基本功能，并采用 大量各类算例进行分析验证．另外也对单层网壳和 局部双层网壳的稳定性能进行了一定的研究，得出 了一些结论。 １算法分析的理论 １．采用全Ｌａｇｒａｎｇｅ描述法（简称Ｔ．ＩＪ＿描述法， 即所有静力学和动力学变量总是参考于初始位形， 在整个分析过程中参考位形保持不变），运用适于 弹性大位移分析的基于有限元理论的非线性空间梁 单元的切线刚度矩阵，其中每个粱元有十二个内 力、位移变量，不同方向采用不同差值函数。 ２．预先进行一个线性特征值分析有助于非线性 分析的进行：特征值屈曲载荷是预期的线性屈曲载 荷的上限，可以作为非线性分析的给定荷载，在渐 进加载达到此荷载前，非线性求解应该发散；特征 矢量屈曲形状可以作为施加初步缺陷或扰动荷载的 根据 程序引入动力分析中的矩阵迭代法，求结构 基本频率（第一特征值）和振型（特征矢量），来 预测结构的理论屈曲强度。 ３．在钢结构、网壳设计中，为满足实际安装需 要，结点连接杆件的中心线也并不一定交汇于一 点，为了保证杆件连接区的刚性，经常采用加强板、 连接件等对结点进行刚度加强。对它的处理方法使 用主从节点法，采用带刚臂单元模型，认为杆件的 端部有一段刚性区域，把杆件刚性区的端点看作主 节点，而把杆件刚性区和弹性部分的连接点看作从 节点，建立“主”和“从”的各种量之间的关系， 从而导出整个杆件的相应关系。 ４．针对网壳结构在外载作用下表现出强烈的 大位移非线性效应，此类结构的节点转角位移已不 再是矢量＿２］，一般的线性迭加原理不再适用，必须 用一种适合于大位移条件下增量位移的修正方法。 采用了同济大学沈祖炎教授推导得出的增量位移迭 加公式 ’．用Ｃ．Ｏｒａｎ的“节点定向矩阵”的概念考 虑位移修正，直接求得坐标的转换矩阵。 ２程序前后处理 一个完善的有限元程序包括三大部分，即前处 理部分、主分析程序、后处理部分，前后处理程序 采用ｖｆｓｕａｌ Ｌｆｓｐ语言编制，创建可视化界面，与 ＣＡＤ接口，在其界面下直接进行数据生成、成果整 理，增强了软件的可读性，使之形象化，馊程序做 到正确、高效又使用方便。共有以下内容： １．材料定义：用户可以确定所有需要的型材， 程序调用钢结构规范中标准型钢规格的库文件供程 序使用；也可由用户自行定义截面类型。 ２．布置节点、布置构件：这两项功能程序设计 为单点、单根逐一连续布置 杆件可以根据其所定
1 网架、网壳结构
网架结构形式有哪几种？
1）由平面桁架系组成的两向正交正放网架（图4-1a）、两向正交斜放网架（图4-1b）、两向斜交斜放网架、三向网架、单向折线网架。
2）由四角锥体组成的正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、棋盘形四角锥网架（图4-1c）、斜放四角锥网架、星形四角锥网架（图4-1d）。
3）由三角锥体组成的三角锥网架、抽空三角锥网架、蜂窝形三角形网架。
网壳结构形式有哪几种？
网壳结构有单层或双层，有以下常用形式：圆柱面网壳、球面网壳、椭圆抛物面网壳（双曲扁壳）及双曲抛物面网壳（鞍形网壳、扭网壳），见图4-2
什么是焊接空心球节点？它的节点构成和特点是什么？
焊接球是由两个半球焊接面成的空心球，可分为不加肋和肋两种（图4-3，图4-4），用于连接杆件，成为焊接球接点。
图4-3 不加肋的空心球 图4-4 加肋的空心球
它的结构特点是：由于球体是各向同性的，所以可以与任意方向的杆件相连（图4-5，图4-6），且杆件的轴线均通过轴心而不会产生偏心。当球体上汇交的杆件较多时这个优点更为突出。因此，以空心球作为网架的连接节点，适应性强。
2 图4-5 空心球节点 图4-6 加套管连接
各种类型的网架，无论跨度和作用荷载的大小，当网架杆件采用圆钢管时，其节点均可采用焊接空心球的连接形式。尤其是对三向交叉网架、三角锥网架、四角锥网架和六角锥网架更为适宜。
什么是螺栓球节点？
螺栓球节点由螺栓、钢球、销子（或螺栓）、套筒和锥头或封板等零件组成，用于连接钢管杆件，见图4-7、图4-8。
螺栓球节点组合零件的作用是什么？
1）高强螺栓（图4-9）的作用是连接杆件与螺栓球。
0.65d
图4-9 高强度螺栓外形图
2）封板（用于钢管杆件直径＜60㎜时）和锥头（用于钢管杆件直径＞60㎜时）的作用是焊在杆件两端，使高强度螺栓与球连接（图4-10）。
・铁路客站／房屋建筑・
空问网壳结构极限承载力分析
李俊生
（铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津３００２５１）
摘要：空间网壳结构一般为多次超静定空间杆系结构体系， 部分杆件的受拉屈服或受压失稳并不能引起空间网壳结构的 整体破坏，只有屈服或失稳的杆件使结构成为机构后，网壳结 构才达到极限承载力。采用ＡＮＳＹＳ有限元分析软件，根据非 线性分析和极限承载力分析有关理论，分析２００８北京奥运会 老山自行车馆空间网壳结构的极限承载力，研究压杆失稳和节 点刚度对空间网壳结构极限承我力的影响。 关键词：空间网壳结构；极限承载力；非线性分析；压杆失 稳；节点刚度 中图分类号：ＴＵ３９９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４—２９５４（２０１１）０３—００８３—０３
在大中型铁路车站和大型体育场馆中，为了实现
较好的空间造型和较大的跨度，空问网格结构尤其是 空间网壳结构得到了极为广泛的应用。空间网壳结构
以其经济、高效、美观的特点深受建筑师和结构师的青 睐。空问网壳结构大多数为多次超静定的空间杆系结
构体系，也就是说，当结构承受荷载时，部分杆件的受 拉屈服或受压失稳并不能引起网壳结构的整体破坏， 只有当屈服或失稳的的杆件足以使结构成为机构时，
网壳结构才达到极限承载力。相较于空问网架，网壳 结构受压杆件更多，杆件屈曲对其影响更大 。
１ 研究实例简介及建模
老山自行车馆屋盖双层球面网壳如图１所示，以 四角锥网格为主，径向网格３２个，最外圈环向网格
９６个，向内经多次收格使网格大小均匀，网壳杆件采 用圆钢管截面，钢管规格为（ｂｌ１４×４～６２０３Ｘ１２，节点 为焊接空心球节点，规格为６３００ Ｘ １２～￣ｂ６００×２４（加
肋），屋盖结构示意如图２所示。球面网壳周边通过 环形桁架支承于人字形钢柱柱顶，环形桁架由４根环 梁通过腹杆连接而成，如图３所示，全部采用圆钢管截
面，其中网壳上、下弦周边的３根环梁截面为６５００× １６，人字形钢柱柱顶环梁截面为ｑ，１ ２００×２０，环梁与腹 杆及与人字形钢柱均采用钢管相贯节点相连。人字形
