大跨钢结构学习要点甘杰
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一建建筑大跨度空间钢结构安装方法我折腾了好久一建建筑大跨度空间钢结构安装方法,总算找到点门道。
我一开始真的是瞎摸索啊。
刚开始就想着,这大跨度的钢结构,那就直接像搭积木一样往上拼呗。
结果可想而知,完全不行。
各个构件之间的连接根本没法保证牢固性,还容易出现安装位置偏差巨大的问题,就像你搭一个高塔,结果每块砖位置都不对,肯定不稳的嘛。
后来我就去参考了一些老工程师的经验,觉得应该从测量放线这一步先下功夫。
这测量放线啊,就好比你画一幅画之前打草稿,你得精确到每一笔的位置才行。
我就拿着测量工具,仔仔细细地在现场测量定位每个构件的位置,但是这里面有个很容易被忽略的地方,就是光线对测量工具的影响,有时候光线折射啊什么的,会让读数有误。
我就犯错在这了,差一点导致整个钢结构安装错位。
所以这里一定要多次测量,不同时间不同天气条件下都确认下。
再就是钢结构构件的吊装了。
这些构件又重又大,吊装可不容易。
我试过那种简单的单点吊装,看着挺可行的,但是吊起之后就发现构件晃动很厉害,就像提着一个大水桶,只用一根绳子提,晃来晃去的特别危险。
后来才知道得采用平衡吊装的方法,用多个吊点对构件进行固定,然后缓慢平稳地起吊,这样才能保证构件在起吊过程中的稳定性。
安装过程里,还有很重要的一点就是临时支撑的搭建。
你想啊,这大跨度钢结构在还没完全安装好之前,就像个没有骨架的大房子,很容易倒掉的。
临时支撑就像是在房子盖好前的脚手架,扶住钢结构不让它塌。
不过这临时支撑设置也有讲究,我不确定自己最开始设置的间距是不是最合适,但一般来说要根据钢结构的重量、跨度来确定间距,支撑还要足够稳固,毕竟要承受很大的重量。
像构件之间的连接,螺栓连接或者焊接也是关键部分。
螺栓连接的话,拧螺栓可不能偷懒,要拧紧了,而且要按照规定的顺序拧紧,这就好像我们系鞋带,要是顺序不对或者系得松松垮垮的,走路都不方便。
焊接也不是随便焊两下就行,要保证焊接的质量,焊缝得饱满、均匀才行,这需要焊工有很不错的技术水平才行。
大跨度屋面钢结构吊装施工要点摘要:大跨钢结构吊装施工工艺中,最突出的问题是其变形问题,一旦出现变形问题,将会对大跨度钢结构的吊装工作产生很大的影响,从而导致重大的安全事故。
本文着重从实施大跨钢结构吊装的关键技术入手,对其技术的发展和提高起到一定的推动作用。
关键词:大跨度;屋面;钢结构吊装;要点前言:大跨钢结构自上世纪50年代兴起,其结构形态在随后的数十年中呈现出多元化的发展态势。
目前,由于其独特的优势,大跨钢结构已经成为目前国内应用范围最广的一种建筑类型。
作为一名现代大跨复杂钢结构的设计者,必须对其成型过程、施工程序、最终设计状态、施工方法和设计状态等问题给予高度关注。
1大跨度空间钢结构的特点1.1空间钢结构跨度大,钢材等级要求较高随着科学技术的发展,建筑业的建设理念不断更新,建筑空间钢结构的跨度不断扩大,以适应人们的实际需要。
尽管空间的横向延伸可以丰富建筑的内部空间,但同时也会给建筑结构带来一定的压力,因此,如何确保空间框架的安全,提高钢结构的承载能力,就成为保证结构质量的重要因素。
为此,国家有关部门制定了严格的施工安全审查标准,规定大跨径建筑应选用高强度、高质量的高强钢,并定期对其进行检查,以保证能及时发现问题,达到预防的目的。
1.2结构形式多样化由于传统的大跨空间钢结构的功能比较单一,所以其结构形式也是固定的。
随着现代建筑理论的不断发展,大跨空间钢结构的发展也日趋多元化。
比如基于生物仿生的奥运鸟巢建筑,基于泡沫理论的水立方等。
大跨空间钢结构的设计思想和现代技术相结合,不但可以使建筑的外形更加丰富、更加美观、更加科学合理。
1.3现代预应力技术的运用采用现代预应力技术,可以有效地改善大跨空间钢结构的强度,提高建筑的安全性能。
现代预应力技术是一种新的应用技术,它能提高建筑物的强度,并能提高建筑物的寿命。
1.4施工技术难度大大跨空间钢结构房屋需要大量的节点,为了保证其强度和强度,各种节点都要进行焊接,这是一项浩大的工程。
平面结构体系:梁式拱式框架传力有层次主要依赖于截面尺寸与材料强度,受力取决于单个最弱杆件。
空间结构体系:实体(薄壳、折板)、网格(网架、网壳)、张力(自重最小,如悬、索、膜)、混合结构(刚性柔性杂交结构)。
充分利用三维几何构成,形成合力受力形态,发挥材料性能优势。
有整体性高次超静定自重很重要可采用钢结构轻质屋面结构及材料或新颖材料。
三向受力,非线性。
60m 以上为大跨度。
优点:自重轻经济性好,刚度好抗震性好,便于工业生产,形式多样性,造型美观,建筑结构使用功能结合。
受力特性:梁轴心受力俩端铰接i 大时应做刚接。
拱拱身主要承担轴力,跨度大时更经济,俩较拱使用较多安装简单温度应力低无铰拱跨中m分布最有利,但需加强基础,且对沉降敏感,实腹式桁架式截面不高水平推力较大,对支座要求较高,可设水平拉杆或橡胶支座,合理拱轴线:给定荷载,该轴线下任一截面无弯矩,工程中以最不利荷载,最不利工况下,拱截面弯矩最小为准。
张弦梁:有刚性上弦构件,柔性下弦拉索,中间连以撑杆的新型自平衡杂交结构。
在下弦拉索施以预应力使上弦刚性构件产生反挠度,使荷载作用下总挠度降低,撑杆对上部结构提供弹性支撑,改善结构性能,预应力使上拉下压。
悬索结构:通过索的轴向拉伸来抵抗外荷作用,索的材料是由高强度钢丝组成的钢绞线钢丝绳或钢丝束等,可以充分的利用钢索的抗拉强度,大大减轻了结构自重。
分类:单/双层悬索体系、索网体系。
门式钢架:柱与横梁刚接,与基础铰接。
支撑分类:屋盖支撑:上下弦水平支撑垂直支撑及纵向水平系杆。
柱间支撑:上中下部柱间支撑。
作用:把网架变成一个空间几何不变体系提高空间刚度,增加平面外整体稳定性,传递纵向荷载。
基本荷载:竖向荷载:屋面自重、领条等构件自重、屋面活荷载、雪荷载。
水平荷载:风、地震、吊车制动力。
网架结构按结构组成分双层,三层,组合(钢筋砼板代替上弦受压杆)按支承情况分周边,点,周与点结合按网格形式分交叉平面桁架体系一般使斜腹杆受拉,竖杆受压,夹角40到60(两向正交正放网架几何可变,设上弦或下弦水平支撑,适用正方形跨度小两向正交斜放边界可靠时为几何不变,嵌固作用可采用无角部,适用正方形或长方形三向网架采用圆钢管及球结点,适用大跨度)四角锥体系(正放四角锥网架受力均匀,刚度比其他四角锥和两向好,杆件数量多,适用正方形周边支承,屋面荷载大大柱距点支承设有吊车的工业厂房正方抽空适用屋面荷载小的中小跨度网架斜放四角锥上弦杆与边界成45度,为下弦杆的0.707倍,上弦网格正交斜放故屋面板种类多,排水坡形成困难,适用中小跨周边支承,或周边支承与点结合的方形和矩形星形四角锥角部上弦可能受拉类似正交斜放,适用中小跨周边支承棋盘形四角锥适用小跨周边支承)三角锥体系(三角锥网架适用三角形六边形圆形抽空三角锥适用荷载小跨度小的三角形六边形圆形蜂窝形三角锥适用中小跨周边支承单向折线形网架适用狭长矩形)网架高度网架起拱作用1,消除使用阶段的挠度影响称施工起拱2,利于排水高度为短向跨度/300 起拱方法按线型分折线型和弧线型,按方向分单向(狭长平面)和双向(正方形)屋面排水坡度取1%到4%,多雨选用大值,做法1,上弦节点上加小立柱找坡,当其高时应注意稳定性,此法构造简单2,网架变高度,当跨度大时,会造成受压腹杆太长3,支承柱变高,适用点支撑方案网架4,整个网架起拱,一般适用大跨度网架网架结构静力计算计算模型分铰接杆系,桁架系,梁系,平板空间桁架位移法也称矩阵位移法,是一种空间杆系有限元分析法,以网架结构的杆件作为基本单元,以节点位移作为基本未知量,先对杆件单元分析,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,再对结构整体分析,根据各节点的变形协调条件和静力平衡条件建立结构上的节点荷载和节点位移之间的关系,形成结构的总刚度矩阵和总刚度方程,求解引入给定边界条件后的总刚度方程,得出各节点的位移值,由单元杆件内力与节点位移之间的关系求出杆件内力。
关于大跨度钢结构厂房施工技术的要点分析在大跨度钢结构厂房施工工作开展过程中,钢结构制作与安装的施工技术、施工要求和质量控制措施是相关施工单位所不可忽视的内容。
本文从大跨度钢结构施工建设的特点入手,结合某厂房施工建设项目案例,对大跨度钢结构厂房施工技术要点进行了分析。
标签:大跨度钢结构厂房;钢结构制作;钢结构安装前言:钢结构厂房是人们出于提升厂房结构的抗震性、防噪音性能和环保性能等各种性能特征的需要,在工业厂房建筑领域推广应用的一种新型结构形式。
钢结构厂房建筑具有着建筑形式灵活和抗震性能良好等优势,随着建筑行業的不断发展,钢结构建筑已经在工业厂房施工过程中得到了较为广泛的应用。
1、大跨度钢结构施工建设的特点大跨度钢结构厂房的施工要点与大跨度钢结构施工建设的特点之间存在着一定的联系。
为保证厂房工程项目的施工质量,是厂房施工技术要点需要与大跨度钢结构施工建设的特点相吻合[1]。
在建筑工程施工领域,大跨度钢结构主要应用于工业厂房建筑的施工过程之中,工程施工量大、技术标准高,是大跨度钢结构施工建设的工作的主要特点。
工业厂房建筑中应用的大跨度钢结构会占据较大的空间,出于满足不同施工需求的需要,会对钢结构建筑的空间与设计方式进行调整。
大跨度钢结构厂房对钢结构的承载能力有着较为严格的要求,为保证钢结构焊接过程的牢固性,施工单位会在完成钢结构拼接以后,采用整体吊装的安装方式,因而大型钢件的焊接标准、装配标准也成为了大跨度钢结构施工建设中不可忽视的内容。
配件标准化、通用化与系列化可以被看作大跨度钢结构设计的主要设计依据。
2、大跨度钢结构厂房的施工要点2.1钢结构焊接要点在钢结构焊接工作开展过程中,施工人员需要对以下内容进行关注:一是钢结构焊接过程中所需的焊接材料;二是焊接电流与焊接电压等因素。
根据钢结构厂房施工的实际情况,在焊接工作开展过程中,保证焊缝处的清洁,可以为焊件力学性能的提升提供保障。
钢结构变形现象也是焊接过程中所需避免的问题。
关于大跨度钢结构桥梁的施工技术探究大跨度钢结构桥梁是指主跨超过100米的钢结构桥梁,通常用于跨越河流、峡谷等特殊地形,具有结构轻巧、自重小、施工速度快等优点。
在施工过程中需要掌握一系列技术,包括设计、材料选择、施工工艺等方面,本文将对大跨度钢结构桥梁的施工技术进行探究。
一、设计阶段在设计大跨度钢结构桥梁时,需要考虑多方面的因素,如跨度大小、荷载情况、风荷载、地震作用等。
钢结构桥梁一般由主梁、桥墩和桥台组成,主梁是承载荷载的关键部位。
设计时要根据跨度大小选择不同的结构形式,如悬索桥、斜拉桥、梁桥等。
在设计阶段需要对整个桥梁进行全面的分析,确保结构稳定、安全可靠。
二、材料选择钢结构桥梁的主要材料是钢材,常用的有Q345、Q235等不同牌号的钢材。
在选择材料时需要考虑材料的强度、延伸性、耐久性等因素。
钢结构桥梁在设计阶段需要进行结构分析和计算,确定合适的钢材规格及数量。
同时还需要对焊接材料、防腐涂料等进行选择,确保桥梁的使用寿命和安全性。
三、施工工艺1.预制构件制造大跨度钢结构桥梁的主梁通常是通过预制构件进行制造的。
在生产过程中需要对构件进行焊接、热处理、防腐处理等工艺,确保构件的质量。
通过预制构件可以减少施工现场的加工工作量,提高施工效率。
2.主梁吊装大跨度钢结构桥梁主梁的吊装是整个施工过程中最关键的环节之一、通常采用大吨位起重机或登高机对主梁进行吊装,需要精密的计算和施工方案。
吊装时需要确保主梁的平稳下放,避免发生事故。
3.桥梁拼装主梁吊装完成后,还需要对桥墩、桥台和其他构件进行拼装。
拼装时需要考虑结构的协调性和稳定性,确保各个构件之间的连接牢固。
在拼装过程中需要对焊接工艺、螺栓连接等进行控制,确保桥梁的整体性能。
4.防腐涂装大跨度钢结构桥梁在施工完成后需要进行防腐涂装。
防腐涂料可以起到延长桥梁使用寿命、防止腐蚀的作用。
在涂装过程中需要对涂装质量进行严格把控,确保防腐效果。
总之,大跨度钢结构桥梁的施工技术涉及多个方面,需要在设计、材料选择、施工工艺等方面进行充分的考量和控制。
大跨度空间钢结构施工技术要点我国经济实力与科学技术的发展,使社会对建筑物的要求越来越严格。
而大跨度空间钢结构的优异特点受到建筑业的关注和青睐,并且得到了广泛的应用。
本文通过分析大跨度空间钢结构的特点,对施工中的注意事项进行论述,为大跨度空間钢结构施工的顺利进行提供参考性意见,以便促进我国建筑行业的稳定发展。
标签:大跨度;空间钢结构;施工技术空间结构指形态呈三维状态的结构,大跨度空间钢结构指横向跨越空间>30m的各类结构形式的建筑。
近年来,人们生活水平的提高及工业、文化等各项事业的不断发展,使得社会对大跨度空间结构的需求越来越大。
空间体系在建筑技术快速发展的同时,逐渐将其丰富多彩的创造潜力发挥出来,体现着大自然的美丽与神奇。
一、大跨度空间钢结构的分类(一)网架结构网架结构是由许多杆件根据一定的网格形式通过节点连接而成的空间结构。
其重量轻、刚度大、空间受力小、抗震性能好。
在体育馆、候车厅等建筑物中应用比较广泛。
(二)网壳结构网壳结构是与平板网架类似的一种空间杆系结构。
主要以杆件为基础,按照一定的工序及规律布置的空间构架。
(三)悬索结构悬索结构由柔性的受拉绳索和边缘的构件间的彼此联合形成的承重结构。
其中钢丝绳、束、线及链条、圆钢等材料制作的悬索受拉性能较好,在建筑物中得到了广泛的使用。
二、大跨度空间钢结构的特点大跨度空间钢结构主要指网架、网壳及其组合结构和杂交结构。
这类结构受力合理、重量轻、刚度强、杆件单一且制作安装方便。
在现代建筑行业中得到了蓬勃发展。
(一)结构形式多样复杂我国自二十世纪六十年代应用网架结构开始到八九十年代的广泛应用,空间结构的形式越来越灵活多变。
其外表丰富、结构灵巧、传力简截、制作及安装便利,还有较好的经济效益,现在新兴的大型公共建筑大多选用了此结构,是当前最受广泛应用的结构之一。
例如,我国“鸟巢”利用了复杂扭曲的空间框架结构;“水立方”建筑则采用了多面体空间结构;奥运会的羽毛球馆则是使用了跨度最大的弦支穹顶结构。
引言概述:大跨度钢结构在现代建筑领域中扮演着重要的角色。
其具有轻质、高强度、刚性好、施工周期短等特点,因此被广泛应用于大型体育场馆、会议中心、机场候机楼等工程项目中。
本文将从设计原则、材料选择、节点设计、防腐保护及施工要点等五个大点阐述大跨度钢结构的相关内容。
正文内容:1. 设计原则:1.1 荷载分析:根据工程需求和使用条件进行荷载分析,包括静荷载、动荷载及温度荷载等。
1.2 结构布局:根据结构荷载及主要荷载方向确定结构布局,并考虑刚度、抗震、适应性和经济性等因素。
1.3 稳定性设计:采用合适的稳定性设计方法,确保结构在受力过程中不会产生严重的稳定失效。
1.4 疲劳设计:根据结构使用条件和荷载频率进行疲劳设计,避免疲劳失效和累计破坏。
1.5 断裂安全性:设计结构时考虑断裂安全性,采用合理的断裂控制措施,避免因断裂引起的严重事故。
2. 材料选择:2.1 钢材选用:选择高强度、耐腐蚀、焊接性好的钢材,如Q345B钢材,以满足大跨度钢结构的强度和耐久性要求。
2.2 防腐涂层:为了延长钢结构的使用寿命,需选用适当的防腐涂层,如环氧底漆和聚氨酯面漆。
2.3 防火材料:在大跨度钢结构中,需考虑防火问题,选择合适的防火材料,如防火涂料和防火板等。
3. 节点设计:3.1 类型选择:根据结构形式和荷载特点选择合适的节点类型,如刚性节点、半刚性节点或柔性节点等。
3.2 连接形式:根据节点的功用和力学性能要求选择合适的连接形式,如焊接、螺栓连接或钢槽连接等。
3.3 强度计算:进行节点强度计算,确保节点在受力情况下不发生破坏或失效。
3.4 疲劳设计:考虑节点的疲劳性能,采用合理的构造措施或疲劳增强措施,提高节点的疲劳寿命。
3.5 施工性考虑:在节点设计中考虑施工可行性,确定节点连接方式和施工工艺,确保施工过程中的顺利进行。
4. 防腐保护:4.1 表面处理:在钢结构的制作和施工过程中,进行合适的表面处理,如砂轮打磨、喷砂清理或除锈处理等,以去除锈蚀、氧化物和污物等。
大跨钢结构口诀好嘞,以下是为您生成的关于“大跨钢结构口诀”的文章:要说这大跨钢结构啊,那可是建筑领域里相当重要的一块儿!为了能更好地记住和理解它,我这儿有一套口诀,咱一起来瞅瞅。
“大跨钢构要记清,稳定强度是核心。
节点设计很关键,连接牢固才安心。
”就拿我之前参与的一个大型体育场馆的建设来说吧。
那场馆的屋顶就是大跨钢结构,从设计到施工,每一步都充满了挑战。
一开始,设计团队为了确定最优的结构形式,那是日夜钻研,各种方案讨论得热火朝天。
在确定了结构形式后,材料的选择又是个大问题。
“钢材质量要把关,强度韧性不能偏。
”这可不是随便说说的,要是钢材选不好,整个结构的安全性可就没法保障啦。
记得有一次,在对一批新进的钢材进行检测时,发现其中有一部分的强度指标不太达标。
这可把大家急坏了,赶紧联系供应商,重新调配合格的钢材。
施工过程中,那节点的焊接更是重中之重。
“焊接工艺精细搞,焊缝检查不能少。
”师傅们戴着防护面具,手持焊枪,火花四溅。
每一道焊缝完成后,都有专门的质检员拿着工具仔细检查,一点点瑕疵都不放过。
有个小师傅,刚开始的时候不太细心,焊缝有些不平整,被老师傅狠狠地批评了一顿,从此他可长了记性,干活儿越发认真了。
“结构变形要预防,监测调整随时忙。
”为了确保施工过程中结构不发生过大的变形,我们安装了好多监测设备,时刻盯着数据的变化。
有一回,监测数据显示有一处的变形量接近了预警值,整个工地都紧张起来,技术人员赶紧分析原因,采取了相应的加固措施,这才化险为夷。
“防腐防火要做好,长久使用没烦恼。
”这防腐和防火处理可不能马虎,要是处理不好,时间长了,钢结构容易生锈腐蚀,万一发生火灾,那后果不堪设想。
大跨钢结构的建造,真的是一项复杂而又精细的活儿。
但只要咱记住这个口诀,按照规范和要求一步步来,就能保证结构的安全可靠。
回过头来想想,参与那个体育场馆的建设,虽然过程辛苦,但看到最终那宏伟壮观的大跨钢结构屹立在那里,心里满满的都是成就感。
大跨度钢结构定义(二)引言概述:
大跨度钢结构是指在建筑工程中,跨度较大的钢结构体系。
由于其具有强度高、刚度大、施工快速等优点,大跨度钢结构在工程中得到了广泛应用。
本文将继续介绍大跨度钢结构的定义及其相关特点。
正文内容:
1. 功能需求
- 大跨度钢结构作为建筑工程中的重要组成部分,需满足多种功能需求。
- 钢结构的承重能力、抗震能力等需要满足设计要求。
- 钢结构的防火、隔热等性能也需考虑,确保建筑的安全性。
2. 结构形式
- 大跨度钢结构的结构形式多种多样,包括梁柱体系、桁架体系、空间刚架体系等。
- 结构形式的选择应根据具体建筑需求、荷载情况和建筑风格等综合考虑。
3. 施工技术
- 大跨度钢结构的施工需要采用先进的钢结构施工技术。
- 钢柱、钢梁的制作、安装等环节需要保证施工质量和施工进度。
- 同时,对于大跨度钢结构的吊装、焊接等工艺也需要重视。
4. 材料选用
- 大跨度钢结构的材料选用需考虑结构的承载能力和耐候性。
- 常用的结构钢材料包括Q235B、Q345B等,其力学性能和防腐性需符合设计要求。
5. 工程实例
- 大跨度钢结构在实际工程中有许多成功应用的案例。
- 宜宾猛犸世界博物馆、广州塔等多个大型建筑工程均采用了大跨度钢结构。
总结:
大跨度钢结构是跨度较大的钢结构体系,它具有强度高、刚度大、施工快速等优点。
通过满足功能需求、选择适当的结构形式、施工技术和材料选用,大跨度钢结构可以在建筑工程中发挥重要作用。
实际工程中,大跨度钢结构已经得到了广泛应用,并取得了成功的实施。
大跨度钢结构设计要点论述1.大跨度钢结构应用大跨度结构的跨度没有统一的衡量标准,国家标准《钢结构设计规范》、《网架结构设计与施工规程》将60m以上定义为大跨度结构,计算和构造均有特殊规定。
我国目前最大跨度做到340m,以钢索和膜材做成的索膜结构最大已做到320m。
大跨与空间钢结构主要用于公共建筑,如大会堂、影剧院、展览馆、音乐厅、体育馆、加盖体育场、航空港等。
大跨度结构也用于工业建筑,如飞机制造厂的总装配车间、飞机库、造船厂的船体结构车间等等。
这些建筑采用大跨结构是受装配机器(如船舶、飞机)的大型尺寸或工艺过程要求所决定的。
大跨度结构主要是在自重荷载下工作,主要矛盾是减轻结构自重,故最适宜采用钢结构。
在大跨度屋盖中应尽可能使用轻质屋面结构及轻质屋面材料,如彩色涂层压型钢板、压型铝合金板等。
在大跨度空间结构中引入现代预应力技术,不仅使结构体形更为丰富而且也使其先进性、合理性、经济性得到充分展示。
通过适当配置拉索,或可使结构获得新的中间弹性支点或使结构产生与外载作用反向的内力和挠度而卸载,前者即为斜拉结构体系,后者则为预应力结构体系。
这一类“杂交”结构体系将改善原结构的受力状态,降低内力峰值,增强结构刚度、技术经济效果明显提高。
目前我国已在80余项大跨空间钢结构工程中应用了预应力技术,如广东清远市体育馆(六点支承,对角柱跨度89m,六块组合型双层扭网壳)在周边设6道预应力索后其用钢量44.3kg/m,约比原方案节省钢材32%,其它一些类型的网壳结构采用预应力技术后一般都可节约30%以上的钢材。
目前许多高校对索托结构,索网结构等以高强钢索与钢材为主承重结构的预应力钢结构新体系,正在进行理论研究,积极准备工程实践,可以预期新型的预应力大跨空间钢结构不久即将涌现在各类建筑中。
膜结构是当前我国正在兴起的一种空间结构,其中应用较多的是张力膜结构。
这是一种以玻璃纤维织物或聚酯纤维织物为基层,以聚四氟乙烯或PVC为涂层的膜材与不同类型的支承体系间的组合,而其支承体系可为索一支柱或索一杆结构,它们常在膜材获得预应力后协同工作。
平面结构体系:梁式拱式框架传力有层次主要依赖于截面尺寸与材料强度,受力取决于单个最弱杆件。
空间结构体系:实体(薄壳、折板)、网格(网架、网壳)、张力(自重最小,如悬、索、膜)、混合结构(刚性柔性杂交结构)。
充分利用三维几何构成,形成合力受力形态,发挥材料性能优势。
有整体性高次超静定自重很重要可采用钢结构轻质屋面结构及材料或新颖材料。
三向受力,非线性。
60m以上为大跨度。
优点:自重轻经济性好,刚度好抗震性好,便于工业生产,形式多样性,造型美观,建筑结构使用功能结合。
受力特性:梁轴心受力俩端铰接i 大时应做刚接。
拱拱身主要承担轴力,跨度大时更经济,俩较拱使用较多安装简单温度应力低无铰拱跨中m分布最有利,但需加强基础,且对沉降敏感,实腹式桁架式截面不高水平推力较大,对支座要求较高,可设水平拉杆或橡胶支座,合理拱轴线:给定荷载,该轴线下任一截面无弯矩,工程中以最不利荷载,最不利工况下,拱截面弯矩最小为准。
张弦梁:有刚性上弦构件,柔性下弦拉索,中间连以撑杆的新型自平衡杂交结构。
在下弦拉索施以预应力使上弦刚性构件产生反挠度,使荷载作用下总挠度降低,撑杆对上部结构提供弹性支撑,改善结构性能,预应力使上拉下压。
悬索结构:通过索的轴向拉伸来抵抗外荷作用,索的材料是由高强度钢丝组成的钢绞线钢丝绳或钢丝束等,可以充分的利用钢索的抗拉强度,大大减轻了结构自重。
分类:单/双层悬索体系、索网体系。
门式钢架: 柱与横梁刚接,与基础铰接。
支撑分类:屋盖支撑:上下弦水平支撑垂直支撑及纵向水平系杆。
柱间支撑:上中下部柱间支撑。
作用:把网架变成一个空间几何不变体系提高空间刚度,增加平面外整体稳定性,传递纵向荷载。
基本荷载: 向荷载:屋面自重、领条等构件自重、屋面活荷载、雪荷载。
水平荷载:风、震、吊车制动力。
网架结构按结构组成分双层,三层,组合(钢筋砼板代替上弦受压杆)情况分按支承周边,点,周与点结合按网格形式分交叉平面桁架体系一般使斜腹杆受拉,竖杆受压,夹角40到60 (两向正交正放网架几何可变,设上弦或下弦水平支撑,适用正方形跨度小两向正交斜放边界可靠时为几何不变,嵌固作用可采用无角部,适用正方形或长方形三向网架采用圆钢管及球结点,适用大跨度)四角锥体系(正放四角锥网架受力均匀,刚度比其他四角锥和两向好,杆件数量多,适用正方形周边支承,屋面荷载大大柱距点支承设有吊车的工业厂房正方抽空适用屋面荷载小的中小跨度网架斜放四角锥上弦杆与边界成45度,为下弦杆的0.707倍,上弦网格正交斜放故屋面板种类多,排水坡形成困难,适用中小跨周边支承,或周边支承与点结合的方形和矩形星形四角锥角部上弦可能受拉类似正交斜放,适用中小跨周边支承棋盘形四角锥适用小跨周边支承)三角锥体系(三角锥网架适用三角形六边形圆形抽空三角锥适用荷载小跨度小的三角形六边形圆形蜂窝形三角锥适用中小跨周边支承单向折线形网架适用狭长矩形)网架高度网架起拱作用1,消除使用阶段的挠度影响称施工起拱2,利于排水高度为短向跨度/300起拱方法按线型分折线型和弧线型,按方向分单向(狭长平面)和双向(正方形)屋面排水坡度取1%到4%,多雨选用大值,做法1, 上弦节点上加小立柱找坡,当其高时应注意稳定性,此法构造简单2,网架变高度,当跨度大时,会造成受压腹杆太长3,支承柱变高,适用点支撑方案网架4,整个网架起拱,一般适用大跨度网架网架结构静力计算计算模型分铰接杆系,桁架系,梁系,平板空间桁架位移法也称矩阵位移法,是一种空间杆系有限元分析法,以网架结构的杆件作为基本单元,以节点位移作为基本未知量,先对杆件单元分析,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,再对结构整体分析,根据各节点的变形协调条件和静力平衡条件建立结构上的节点荷载和节点位移之间的关系,形成结构的总刚度矩阵和总刚度方程,求解引入给定边界条件后的总刚度方程,得出各节点的位移值,由单元杆件内力与节点位移之间的关系求出杆件内力。
边界条件处理,结构总刚度矩阵【K】是奇异的,尚需引入边界条件以消除刚体位移,使总刚度矩阵为正定矩阵,某方向固定表示该方向位移为零,某方向为强迫位移边界表示在该方向位移为一固定值支座某方向固定的处理1,把已知外荷载的方程放在前,未知反力的方程放在后2,将位移为0行列划去3,对角线项充大数法,把元素Kcc改为充大数B=10^8到10X2 4,将相应于零位移分量的主对角线元素改为1,其余元素连同右端项的元素都改为0前2种方法使总刚度矩阵阶数减少,第一种还可得支座反力的方程,但带来元素地址的变动;后2种的阶数和元素地址不变,利于编程支座某方向弹性约束的处理,对应于弹性约束方向的主对角线元素叠加上等效弹簧刚度系数Kz即可某方向给定位移的处理,1,潜行修正法,相应于给定位移分量的那些行列的非对角线元素改为零,对角线改为1,同时把总刚度方程的右端各分量减去对应的已知值2,对角线项充大数法,对应主元数Kcc充大数B,并将c行右端项Piz改为B乘给定位移斜边界条件的处理,1,在边界点沿着斜边界方向设置一个具有一定截面的杆件2, 将斜边界点处的节点位移向量作一变换,使在整体坐标下的该节点位移向量变换到任意的斜方向,然后按一般边界条件处理。
对称性利用同时位于对称面内的杆件截面面积应取原截面面积的1/2;位于n个对称面内的杆件截面面积应取原截面面积的1/2n;位于对称面内各节点的荷载应取原荷载值的1/2;位于n个对称面内节点的荷载应取原荷载值的1/2n。
计算步骤网架不考虑温度作用下内力的条件,当温度变化时,网架杆件中支承平面弦杆的温度应力为最大,并随着支座法向约束的减弱而减少。
1,支座节点的构造允许网架侧移时,其侧移值应等于或大于某计算值2,在单位力作用下,柱顶位移值应等于或大于上值3,当周边支承的网架且网架验算方向跨度小于40m时,支承结构应为独立柱或砖壁柱。
杆件固端内力和由节点不平衡力引起的杆件内力叠加即得网架杆件的温度内力和应力网架结构的动力特性及不需要抗震验算的条件:抗震设防烈度为6度或7度,网架屋盖结构可不进行竖向和水平抗震验算;8度,周边支承的中小跨可不进行水平抗震验算。
网架重力荷载代表值,恒载取100%,雪荷载及屋面积灰荷载取50%,不考虑屋面活荷载。
网架杆件截面形式与网格形式、节点形式有关,应根据承载力和稳定性的计算确定,对轴心受拉,验算强度和刚度(长细比);对轴心受压或压弯,验算强度、稳定和刚度。
螺栓球结点由钢球、高强度螺栓、紧固螺钉套筒、锥头或封板组成,适合连接圆钢管杆件。
优点是节点小,重量轻,适用于四角锥或三角锥网架,安装方便,可拆卸,缺点是,球体加工复杂,零部件多,加工精度高,价格贵,所需钢号不一, 工序复杂,受力特点见P63,直径大小主要取决于高强度螺栓的直径,高强度螺栓拧入球体的长度及相邻两杆件轴线之间的夹角;应满足的条件:1,相邻两螺栓在球体内不相碰2,套筒与钢球之间有足够的接触面。
焊接空心球节点用两块钢板(Q235或Q345)经热压或冷压成两个半球后对焊而成,分加肋与不加肋,肋板厚度与球壁等厚,肋板可用平台或凸台,采用凸台,高度《=1m m。
宜加设环形加肋肋板1,外径D》=300mm,且连接于空心球的圆钢管杆件内力较大2, 壁厚t小于腹杆壁厚ts的2倍3,外径D大于腹杆外径ds的3倍4,同一网架往往需调整和统一空心球外径减少球的规格。
将内力较大的圆钢管杆件设置在环形加劲肋板的平面内,工程实践中,一般设在较大内力弦杆的轴线平面内。
钢板节点见P73十字型板节点,适用角钢杆件的两向正交交叉网架管筒米字型板节点,适用中小跨度用角钢作杆件的四角锥网架压力支座节点平板压力支座节点(不能转动移动,适用小跨)单面弧形压力支座节点(可微量转动和移动,可在螺栓上部加弹簧,上部支承板的锚栓孔应做成椭圆孔或大圆孔,中小跨)双面弧形压力支座节点(可自由转动和伸缩,比较符合不动圆柱铰支承,适用大跨、支承网架柱子、墙体刚度大,周边支承约束强,温度应力影响显著)球铰压力支座节点(微量转动,不产生线位移和弯矩,跨度大或带悬伸的四点或多点支承)拉力支座节点平板拉力支座节点(跨度小,支座垂直拉力小)单面弧形拉力支座(可转动和移动,中小跨度)板式橡胶支座节点可沿切向及法向位移,两向转动,构造简单、造价较低、安装方便,适用大中跨度,缺点易老化。
网架拼装高空散装法(小拼单元或散件在设计位置总拼,不需大型起重设备,需搭设大规模拼装支架,适用螺栓连接节点)分条或分块安装法(将网架分成条状或块状单元,由起重设备吊至高空设计位置,再拼装成整体,适用分割后刚度和受力状况改变较小,如两向正交、正放四角锥、正放抽空四角锥)高空滑移法(1,单条滑移法,将条状单元一条一条分别从一端滑到另一端,小跨可用人力撬2,逐条积累滑移法,将条状单元滑到一段距离后,连接好第二条单元后,两条再滑移一段距离,重复此法牵引力逐渐加大,需小型卷扬机。
滚动式和滑动式,水平、下坡、上坡滑移,牵引法和顶推法)移动支架安装法(网架在可移动的脚手架上安装,不需大型起重设备,但移动支架稳定性较固定支架差,适用于支承点平行)整体吊装法(网架在地面总拼后,采用单根或多根拔杆、一台或多台起重机进行吊装就位;网架拼装和空中移位)整体提升法(总拼后利用结构柱上的提升设备提升网架或在提升网架的同时进行柱子滑模的安装,单提网架法、升梁抬网法、升网滑模法)整体顶升法(总拼后,利用网架支承柱作为顶升支架,也可设临时顶升支架,用千斤顶顶升)网壳结构按层数分为单层和双层,三层网壳圆柱面单层网壳单向斜杆型(相对刚度差曲面变形幅度大)交叉斜杆(刚度好,内力分布均匀,内力值小,缺点杆件)联方型三向网格型(最好,适用跨度大和不对称荷载较大)柱面网壳按支承情况分为短壳(纵向支承点距离L与曲率半径R比值《0.5,沿长度方向多点支承,荷载沿两向传递)、长壳(》2.5,局部支承,荷载沿长度方向传递,结构主要起梁的作用)、筒拱(在周边节点上均设计支座,其受力性能与平面拱相似)球面单层网壳肋环型肋环斜杆型三向网格型凯威特型联方型短程线型网壳结构选型单层网壳采用刚性节点,双层跨度》40m采用铰接节点大跨度网壳选用矢高大非对称荷载、集中荷载对单层网壳稳定性影响大,选结构稳定的球面短程线型、凯威特型、柱面双斜杆型、联方型静力分析的有限单元法双层采用空间杆系有限元法,单层采用空间梁系有限元网壳结构失稳分为整体失稳和局部失稳(跃越失稳或跃越屈曲,单杆失稳、点失稳)影响因素1,结构非线性2,初始缺陷,初偏心、初弯曲,结构外形,支座位置偏差3,曲面形状4,结构刚度5,结点刚度6,荷载类型,集中力和非对称对其不利,风和雪为主要荷载7,支承条件抗震分析分两个阶段:第一阶段为多遇地震作用下的分析,处于弹性阶段;第二阶段为罕遇地震,弹塑性时程分析法、振型分解反应谱法焊接空心球适于梁单元和杆单元,螺栓球节点适于杆单元,双层网壳固定铰支座球铰支座(与固定铰支座计算模型较吻合,但构造复杂,适用大跨度或点支承)、弧形铰支座(可转动,不位移,适用小跨度;为使底板平面垂直于支座反力的合力方向,以减少支座转动而引起的附加弯矩,一般可将弧形支座和球铰支座的底板斜置)、双向弧形支座(较大跨,落地的网壳)弹性支座(加设橡胶垫板,可转动又可在水平方向一定弹性变形)刚性支座(除本身足够刚度,下部支承结构也有,固定支座)滚轴支座(水平不受约束)。