网架结构概述、荷载、设计和节点构造
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网架的分类及节点组成分析网架的概念网架和网壳总称为空间网格结构。
这种空间网格结构是由多根杆件按照某种有规律的几何图形通过节点连接起来的空间结构,它可以充分发挥三维空间的优越性,传力路径更见简捷特别适用于大跨度建筑。
由双层或多层平板形网格组成的结构称为网架结构(简称网架),由单层或双层曲面形网格结构称为网壳。
一、网架结构的组成1)第一类是由平面桁架系组成的网架结构两向正交正放网架:这是由两组平面桁架系组成的网架,桁架系在平面上的投影轴线互成90°交角,且与边界平行或垂直,所形成网格可以是矩形的,也可以是正方形的。
两向正交斜放网架:它可由梁向正交正放网架在水平面上旋转45°而得,其交角也是90°,但每片桁架不与建筑物轴线平行,而是成45°的交角,故成为两向正交斜放网架。
三向网架:比两向网架的刚度大,适合在大跨度结构中采用,其平面适用于三角形,梯形及正六边形,在圆形平面中也可采用。
2)第二类是由四角锥体组成的网架由四根上弦组成正方形锥底,锥顶位于正方形的形心下方,由正方形四角节点向锥顶连接四根腹杆即形成一个四角锥体,将各个四角锥体按一定规律连接起来,便成为四角锥体网架。
正放四角锥网架:四角锥底边分别与建筑物的轴线相平行,各个四角锥体的底边相互连接形成网架的上弦杆,连接各个四角锥体的锥顶形成下弦杆并与建筑物的轴线平行。
这种网架的上下弦杆长度相等,并相互错开半个节间。
斜放四角锥网架:这种网架是将各四角锥体的锥底角与角相连,上弦(即锥底边)与建筑物轴线成45°交角,连接锥顶而形成的下弦仍与建筑物轴线平行。
这种网架受压的上弦杆长度小于受拉的下弦杆,因而受力比较合理,每个节点交汇的杆件数量少,因此用钢量较少。
缺点:是屋面板种类较多,屋面排水坡的形成比较困难。
棋盘四角锥网架:将整个斜放四角锥网架水平转动45°角,使网架上弦与建筑物轴线平行,下弦与建筑物轴线成45°交角,即得棋盘四角锥网架。
网架结构由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连结而成的空间结构。
具有空间受力、重量轻、刚度大、抗震性能好等优点;可用作体育馆、影剧院、展览厅、候车厅、体育场看台雨篷、飞机库、双向大柱距车间等建筑的屋盖。
缺点是汇交于节点上的杆件数量较多,制作安装较平面结构复杂。
网架结构种类甚多,可按不同的标准对其进行分类。
网架结构一、按网架本身的构造可分为:单层网架结构、双层网架结构;、三层网架。
其中,单层网架和三层网架分别适用于跨度很小(不大于30m)和跨度特别大(大于100m)的情况,在国内的工程应用极少。
二、按建造材料分为:钢网架、铝网架、木网架、塑料网架、钢筋混凝土网架和组合网架(如钢网架与钢筋混凝土板共同作用的组合网架等),其中钢网架在我国得到了广泛的应用,组合网架还可以用作楼板层结构。
三、按支承情况可分为:周边支承、四点支承、多点支承、三边支承、对边支承以及混合支承形式。
四、按组成方式不同,又可将网架分为四大类:1、交叉桁架体系网架;2、三角锥体系网架;3、四角锥体系网架;4、六角锥体系网架。
其中第四中分类方法是目前国内较为流行的一种分类方法。
[1]2内力分析编辑网架结构是高次超静定结构体系。
板型网架分析时,一般假定节点为铰接,将外荷载按静力等效原则作用在节点上,可按空间桁架位移法,即铰接杆系有限元法进行计算。
也网架结构可采用简化计算法,诸如交叉梁系差分分析法、拟板法等进行内力、位移计算。
单层壳型网架的节点一般假定为刚接,应按刚接杆系有限元法进行计算;双层壳型网架可按铰接杆系有限元法进行计算。
单层和双层壳型网架也都可采用拟壳法简化计算。
3形式有11种形式的网架结构在我国得到不同程度的应用,下面从构成和特点两方面对这11种形式的网架加以介绍。
一、交叉桁架体系网架第一大类是由两组或三组平面桁架组成的网架结构,称之为交叉桁架体系网架(如图)。
这是一种最简单的,也是最早得到采用的网架结构形式之一。
它是在交叉梁的基础上发展而来和演变而来。