网架结构设计.ppt

直接作用(荷载)和间接作用
网架结构应对使用阶段荷载作用下的内力和位移进行计算,并应根据具体情况对地震作用、温度变化、支座沉降等间接作用及施工安装荷载引起的内力和位移进行计算
网架的计算要点
网架结构设计应满足行业标准《网架结构设计与
施工规程》JGJ7-91的要求

直接作用
永久荷载
网架自重(双层网架的自重可按经验公式估算
见教材P120公式(3-2))
屋面(楼面)自重
吊顶材料的重量
设备管道材料的重量
永久荷载
可变荷载
①屋面(或楼面)活荷载
②雪荷载(雪荷载不应与屋面活荷载同时组合)
③风荷载。由于网架刚度较大,自振周期较小
计算风载时可不考虑风振系数的影响
④积灰荷载
⑤吊车荷载(工业建筑有吊车时考虑)。
可变荷载
地震作用(竖向)
在抗震设防烈度为6度或7度的地区,网架屋盖结构可不进行竖向抗震验算;在抗震设防烈度为8度或9度的地区,网架屋盖结构应进行竖向抗震验算。
地震作用(水平)
在抗震设防烈度为7度的地区,可不进行网架结构水平抗震验算;在抗震设防烈度为8度的地区,对于周边支承的中小跨度网架可不进行水平抗震验算;在抗震设防烈度为9度的地区,对各种网架结构均应进行水平抗震验算。水平地震作用下网架的内力、位移可采用空间桁架位移法计算。网架的支承结构应按有关规范的规定进行抗震验算。
温度作用
网架结构符合下列条件之一者,可不考虑由于温度变化而引起的内力:
支座节点的构造允许网架侧移,且侧移值不小于下式的计算值:
周边支承的网架,当网架验算方向跨度小于40m,且支承结构为独立柱或砖壁柱;
在单位力作用下,柱顶位移大于或等于上式的计算值
教材P120公式(3-3)
如果需要考虑温度变化引起的网架内力,可采用空间桁架位移法,或近似计算方法。
对非抗震设计的网架,荷载及荷载效应组合应按国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001的规定进行计算。
抗震设计的网架,荷载及荷载效应组合尚应符合国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011-2001的规定。
荷载效应组合或见教材P121-122

网架结构的外荷载按静力等效原则,将节点从属面积内的荷载集中作用在该节点上。
分析结构内力时,可忽略节点刚度的影响,假定节点为铰接,杆件只承受轴力,当杆件上作用有节间荷载时,应同时考虑弯矩的影响。
网架结构的内力和位移可按弹性阶段进行计算。根据网架类型、跨度大小按下列规定选用不同的计算方法。
(1)空间桁架位移法,计算精度最高的一种方法,适用于各种类型、各种平面、各种支承条件的网架计算。
(2)交叉梁系差分法,简化计算方法,用于跨度在40m以下的由平面桁架系组成的网架或正放四角锥网架的计算。
(3)拟夹层板法,简化计算方法,用于跨度在40m以下,由平面桁架系或角锥体组成的网架计算。
(4)假想弯矩法,简化计算方法,可用于斜放四角锥网架,棋盘形四角锥网架的估算。
空间杆系有限元法也称空间桁架位移法。
空间杆系有限元法是目前杆系结构计算精度最高的一种方法,适用于各种类型、各种平面形状、不同边界条件的网架,静力荷载、地震作用、温度应力等工况均可计算。
能考虑网架与下部支承结构的共同工作。
计算程序见下图:
--空间桁架位移法
网架杆件
节点位移
单元刚度矩阵
总刚度矩阵
总刚度方程
节点位移值
杆件内力
单元内力与节点位移间关系
引入边界条件
各节点平衡及变形协调条件
基本单元
基本未知量
结构的节点荷载和节点位移间关系
对杆件单元进行分析,由虎克定律建立
单元杆件内力与节点位移之间的关系,
形成单元刚度矩阵
网架计算基本假定:
网架的节点为空间铰接节点,杆件只承受轴力;
结构材料为完全弹性,在荷载作用下网架变形很小,符合小变形理论;
结构材料为完全弹性,符合虎克定律。
目前国内网架计算程序很多,功能也很齐全,但
应选用经过技术鉴定认可的、实践证明行之有效的
程序。