网壳结构建筑结构选型 第8章

单层扁网壳结构的选型及施工济南动物园嘤鸣馆由东、西两舍组成.东舍网壳的直径为46米,矢高7米,矢跨比为126.57,投影面积为1662 米2.网壳上覆盖不锈钢丝网,网壳承重90千克/ 米2.东舍网壳西斜,由54个支座节点支撑在坡度为128的钢筋混凝土平面圈梁上,支座节点从西往东的就位标高为7.8~13.5米.西舍网壳的直径为40米,矢高6米,矢跨比为126.67,投影面积为1257 米2,网壳上覆盖预制三角形钢筋混凝土屋面板,网壳承重250千克/ 米2.西舍网壳东斜,由48个支座节点支撑在坡度为128的钢筋混凝土平面圈梁上,支座节点从东往西的就位标高为6.5~11.4米.东、西两舍的圈梁皆由钢柱支承.第1章网壳的选型和分析计算第1节网壳的选型网壳的选型嗖鸣馆网壳的外形呈球冠状,采用结构简洁的单层网壳.在确定杆件布置规律时,有4类形式可供选择:(1)施威德勒型;(2)联方网型,(3)短程线型;(4)三向网格型.施威德勒型和联方网型的网格尺寸大小悬殊,加上中央杆件交汇在一起,使节点构造变得复杂,给设计与施工带来不便.短程线型适合在矢高大于或接近于半径时选用,对嘤鸣馆这类矢跨比很小的球冠,若按短程线划分,将在边缘出现很多不规则的杆件,给加工制作带来麻烦.而三向网格型的网格平面投影为正三角形,杆件间夹角相同,节点规格也相同,加工制作较为简便.经比较,该馆内2个网壳均取三向网格型.第2节网壳的分析计算由于单层网壳的等效厚度比其平面面积小得多,加之网壳杆件的横向尺寸又比其长度小得多,这就使网壳的整体屈曲、局部屈曲或单根杆件的屈曲先于强度破坏而发生.因此,单层网壳的屈曲验算比强度计算更为重要.使用米SGS程序和DDJTIQ程序完成了嘤鸣馆东、西两舍网壳在多种荷载情况下的结构静力分析和整体线性屈曲分析.穹顶薄壳的屈曲分析研究有悠久历史和丰富的试验资料.经典的线性理论于1915年由Zoel ly提出.但大量的试验资料表明,其破坏荷载仅达到壳体失稳的上临界荷载线性理论值的 1/2~ 1/4.因壳体的稳定性与其几何形状、荷载和边界条件有关,而且对缺陷十分敏感,至今未能获得令人满意的研究结果.所以,在对嘤鸣馆网壳的屈曲分析中,参考混凝土薄壳设计施工规程,取临界荷载值为上临界荷载的 1/20.两座网壳的材料均为Q235钢.东舍网壳杆件采用Ф127×7和Ф159×6无缝钢管,共738根;采用D400×l0焊接空心球,共265个节点,其中44个为鼓形球支座节点.西舍网壳杆件采用Ф159×8和Ф159×l0无缝钢管,共584根;采用D450×12焊接空心球,共211个节点,其中39个为鼓形球支座节点.第2章施工组织管理嘤鸣馆网壳工程属技术较复杂的单层扁网壳工程,施工中组成专项工程施工管理组,负责熟悉和审查图纸,了解网壳结构的有关技术指标,制定合理的施工工艺.与一般平板网架相比,倾斜的 球冠状外形给施工带来困难,主要是每个节点经纬坐标位置难以控制.为防止施工中造成网壳初始缺陷,影响其整体稳定,决定搭设阶梯形满堂脚手架.采用高空散装,将构件一次安装就位.采用这种施工方法,可避免整体吊装或提升时的 网壳结构整体变形.上述施工方法要求支座节点的 预埋位置准确,误差不大 于3米米.利用高空散装法拼装网壳时,网壳节点的 空间位置是由焊接球的 标高与相应的 杆件长度 来控制的 .因此要求脚手架与板具有足够的 强度 和刚度 ,能够承受3kN/米2的 荷载,包括结构自重、施工荷载及材料堆放等荷载.杆件应采用专用机床下料,长度 误差控制在±1米米范围内.调整节点标高时,利用可调整式支承台座,它既是球节点的 临时支撑,又能调节标高.第3章 施工工艺第1节 杆件长度 计算计算杆件下料长度 时,首先根据节点坐标对各杆件认真复算,然后放大 样与计算尺寸核实.同时根据钢管规格及节点连接情况,取每条焊缝的 收缩量为1米米.杆件的 下料长度 为：2220+--=d D l l式中0l —节点之间的 轴线长度 ;D —焊接球节点外径;d —钢管杆件内径;2—两条焊缝的 收缩量(米米).由于所有节点的 外径都相同,故其每端的 含球尺寸也相同.第2节 杆件下料杆件下料采用专用机床,杆端坡口角度 为35°~40°,不留钝边,对坡口刃部应注意保护,否则易造成杆长不准,影响其安装精度 与焊接质量.下料长度 允许误差为±1米米,对每根杆件做好标记,逐件进行检验登记,并对号入座.第3节 网壳拼装网壳拼装时,从最低处的 支座节点开始,向高处逐排进行拼装.在每一排里面,由中部向两端拼装,直到支座节点为止.确定球节点的 空间位置时,先根据节点的 平面坐标放置可调式支承台座,然后通过调节与该节点相交点的 两根杆件长度 和支承台座的 高度 来确定焊接球节点的 准确空间位置.连接时必须保证杆的 端面与球面完全吻合,使杆件轴线通过球心.将杆件圆周进行三点均布点焊,点焊长度 为20米米,焊透焊牢,形成一个空间三角形.以相同的 方法,逐排向上和向左右延伸,形成由一个个空间三角形组成的 穹顶网壳曲面.网壳拼装时应特别注意的 是,球与杆件点焊之后,必须复测球与球之间的 中心距离与杆件长度 是否与理论计算值一致,若有误差应及时加以调整,以免造成网壳初始缺陷.另外,测量焊接球节点时应考虑脚手架与板的 下沉和焊接收缩量的 因素,可在每个节点设计标高的 基础上增加5~10米米.测量标尺放在球面顶部,每一钢球的 测量点应一致.网壳逐排拼完后,再用水准仪和经纬仪配合进行复测并矫正.如有积累误差,可在每排的边界杆件中逐步消除,使整个网壳的几何尺寸满足设计要求.网壳拼装时,应从网壳中心向四周均匀扩散进行焊接,以减少因焊接产生的残余变形与残余应力.该工程的球管为全方位焊接,即采用平、横、立、仰4种焊接方式,而且都集中在1条焊缝上,所以施焊过程中应采用1个均等的焊接电流值,要求焊接运条角度得当.清理污垢后,采用Ф2.5~ 3.2米米E4303焊条焊透.罩面要用Ф3.2~4.0米米焊条,使焊缝根部焊透,并做到焊缝饱满.第4节网壳焊接第4章质量情况与安全措施第1节安装质量两座网壳拼装合拢时的杆件长度误差为10~15米米,直径误差为±20米米.东、西两舍网壳挠度分别为25.2米米和23.2米米.第2节焊接质量及保证质量的措施焊缝外观全部自检合格.对30%焊缝进行超声波无损探伤,探伤部位选择网壳中心点一圈、中间区域一圈、边界一圈和所有对接杆件焊缝,结果全部合格.对各道工序进行全面的质量控制.电焊工实行自检、互检,并打钢印工号登记,以增加操作者的责任感.第3节安全措施现场安全检查人员必须作好安全防范工作,其中包括防火、防爆、防盗等,监督工人严格执行安全操作规程,做好安全设备的配备与使用管理工作.施工前对工作面进行全面检查,对不符合施工要求的部位应进行修理或加固.1.对于矢跨比较小的单层穹顶网壳,选用三向网格可以取得较好的建筑艺术效果.其优点是网壳结构受力比较均匀,杆件之间的夹角相同,节点规格相同,杆件规格少,便于网壳结构的制作与安装..2.对于外形复杂而又倾斜的大型单层扁网壳的施工,采用阶梯形满堂脚手架进行高空散装是一种行之有效的施工方法.它具有施工速度快、质量容易控制等优点.。

建筑结构选型总复习、作业及答案第一章梁1.梁按支座约束分为：静定梁和超静定梁，根据梁跨数的不同，有单跨静定梁或单跨超静定梁、多跨静定梁或多跨连续梁。

2.简述简支梁和多跨连续梁的受力特点和变形特点？答：简支梁的缺点是内力和挠度较大，常用于中小跨度的建筑物。

简支梁是静定结构，当两端支座有不均匀沉降时，不会引起附加内力。

因此，当建筑物的地基较差时采用简支梁结构较为有利。

简支梁也常被用来作为沉降缝之间的连接构件。

多跨连续梁为超静定结构，其优点是内力小，刚度大，抗震性能好，安全储备高，其缺点是对支座变形敏感，当支座产生不均匀沉降时，会引起附加内力。

（图见5页）3.悬挑结构的特点：悬挑结构无端部支撑构件、视野开阔、空间布置灵活。

悬挑结构首要关注的安全性是：倾覆、承载力、变形等。

4．抗倾覆力矩/倾覆力矩>1.55.悬挑结构倾覆力矩的平衡方式：上部压重平衡；下部拉压平衡；左右自平衡；副框架平衡第二章桁架结构1.桁架结构的组成：上弦杆、下弦杆、斜腹杆、竖腹杆2.桁架结构受力计算采用的基本假设：（1）组成桁架的所有各杆都是直杆，所有各杆的中心线（轴线）都在同一平面内，这一平面称为桁架的中心平面。

（2）桁架的杆件与杆件相连接的节点均为铰接节点。

（铰接只限制水平位移和竖向位移，没有限制转动。

）（3）所有外力（包括荷载及支座反力）都作用在桁架的中心平面内，并集中作用于节点上（节点只受集中力作用）3.桁架斜腹杆的布置方向对腹杆受力的符号（拉或压）有何关系？答：斜腹杆的布置方向对腹杆受力的符号（拉或压）有直接的关系。

对于矩形桁架，斜腹杆外倾受拉，内倾受压，竖腹杆受力方向与斜腹杆相反，对于三角形桁架，斜腹杆外倾受压，内倾受拉，而竖腹杆则总是受拉。

（图见11页）4.按屋架外形的不同，屋架结构形式有几种？答：三角形屋架，梯形屋架，抛物线屋架，折线型屋架，平行弦屋架等。

5.屋架结构的选型应从哪几个方面考虑？答：（1）屋架结构的受力（2）屋面防水构造；（3）材料的耐久性及使用环境；（4）屋架结构的跨度。

三、单层工业厂房（一）单层钢筋混凝土柱厂房1．一般规定（本节内容主要适用于装配式单层钢筋混凝土柱厂房） (1)厂房的结构布置应符合下列要求：1)多跨厂房宜等高和等长，高低跨厂房不宜采用一端开口的结构布置。

2)厂房的贴建房屋和构筑物，不宜布置在厂房角部和紧邻防震缝处。

3)厂房体形复杂或有贴建的房屋和构筑物时，宜设防震缝；在厂房纵横跨交接处、大柱网厂房或不设柱间支撑的厂房，防震缝宽度可采用100～150mm，其他情况可采用50～90mm。

4)两个主厂房之间的过渡跨至少应有一侧采用防震缝与主厂房脱开。

5)厂房内上起重机的铁梯不应靠近防震缝设置；多跨厂房各跨上起重机的铁梯不宜设置在同一横向轴线附近。

6)厂房内的工作平台、刚性工作间宜与厂房主体结构脱开。

7)厂房的同一结构单元内，不应采用不同的结构形式；厂房端部应设屋架，不应采用山墙承重；厂房单元内不应采用横墙和排架混合承重。

8)厂房柱距宜相等，各柱列的侧移刚度宜均匀，当有抽柱时，应采取抗震加强措施。

(2)厂房天窗架的设置，应符合下列要求：1)天窗宜采用突出屋面较小的避风型天窗，有条件或9度时宜采用下沉式天窗。

2)突出屋面的天窗宜采用钢天窗架；6～8度时，可采用矩形截面杆件的钢筋混凝土天窗架。

3)天窗架不宜从厂房结构单元第一开间开始设置；8度和9度时，天窗架宜从厂房单元端部第三柱间开始设置。

4)天窗屋盖、端壁板和侧板，宜采用轻型板材；不应采用端壁板代替端天窗架。

(3)厂房屋架的设置，应符合下列要求：略(4)厂房柱的设置，应符合下列要求：1)8度和9度时，宜采用矩形、工字形截面柱或斜腹杆双肢柱，不宜采用薄壁工字形柱、腹板开孔工字形柱、预制腹板的工字形柱和管柱。

2)柱底至室内地坪以上500mm范围内和阶形柱的上柱宜采用矩形截面。

2．抗震构造措施(1)有檩屋盖构件的连接及支撑布置，应符合下列要求：1)檩条应与混凝土屋架（屋面梁）焊牢，并应有足够的支承长度。

2)双脊檩应在跨度1/3处相互拉结。

建筑结构选型10章空间网架结构1.什么是网架结构？网架结构是由很多杆件通过节点，按照一定规律组成网状空间杆系结构。

2.网架结构按外形可分为哪两类？平板网架和曲面网架；通常平面网架称为网架，曲面网架称为网壳。

3.平板网架结构的优点？整体性好，稳定性号，空间刚度大，能有效承接非对称荷载、集中荷载和动荷载，有较好的抗震性。

与网壳相比，是一种无水平推力、拉力的空间结构、支座构造简单，一般简支即可，便于下部支承结构处理。

4.网架结构按构成方式分为哪两类？一类是由不同方向的平行弦桁架相互交叉组成的，故称为交叉桁架体系网架；另一类是由三角锥、四角锥或六角锥等的椎体单元组成的空间网架结构，故称角锥体系网架。

5.交叉桁架体系网架有哪些？角锥体系网架有哪些？各种网架体系适用范围？1)交叉桁架体系①两向正交正放网架；适用于正方形，近似正方形的建筑平面，跨度以30—60m的中等跨度为宜。

②两向正交斜放网架；适用于建筑平面正方形或长方形的中大跨度的情况。

③两向斜交斜放网架；一般用于建筑平面两方向柱距不等的情况。

④三角交叉网架;特别适用于三角形、多边形和圆形的建筑平面。

2）角锥体系网架①三角锥体系网架：三角锥网架、抽空三角锥网架、蜂窝形三角锥网架；适用于中小跨度的周边支承的六边形、矩形和圆形平面的建筑。

②四角锥体系网架正放四角锥网架；适用于大柱网、点支承、设有悬挂吊车的工业厂房情况。

正放抽空四角锥网架；适用于中小跨度和矩形平面的建筑，当为点支承时，要注意在周边布置封闭的边桁架，以保证网架稳定。

斜放四角锥网架；星形四角锥网架；适用于中小跨度周边支承的网架。

棋盘形四角锥网架；适用于小跨度周边支承的情况。

单向折线形网架；适用于狭长矩形平面的建筑。

3）六角锥体系网架6.网架结构的组成和各自的适用范围？网架结构的组成：二层网架、三层网架；当跨度大于50m时，可考虑采用三层网架；当跨度大于80m时，可优先采用三层网架。

7.网架的结构选型原则：安全可靠、技术先进、经济合理、美观适用。