1,大跨度鋼結(jié)構(gòu)Large-spanSteelStructure,2,參考文獻(xiàn)：,大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)哈爾濱建筑工程學(xué)院編，中國建筑工業(yè)出版社，1985.11平板網(wǎng)架設(shè)計(jì)劉錫良等編著，中國建筑工業(yè)出版社，1979.7空間結(jié)構(gòu)浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院等編著，中國計(jì)劃出版社，2003.12網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與技術(shù)規(guī)程JGJ7-91中國建筑工業(yè)出版社，1991網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ61-2003中國建筑工業(yè)出版社，2003,3,主要內(nèi)容,概述平面結(jié)構(gòu)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)懸索結(jié)構(gòu),4,第一章大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)簡介,1.1：大跨度鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用及其主要特點(diǎn)1.2：大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)的類型一：平面結(jié)構(gòu)梁式結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)拱式結(jié)構(gòu)二：空間結(jié)構(gòu)網(wǎng)架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)懸索結(jié)構(gòu),5,1.1：大跨度鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用及其主要特點(diǎn),應(yīng)用公共建筑(劇院，展覽館，體育場館，車站等)專門用途的建筑(飛機(jī)庫，汽車庫等)生產(chǎn)性建筑(飛機(jī)制造廠裝配車間，造船廠等)主要特點(diǎn)跨度大290m340m(國家體育場，剛架結(jié)構(gòu)，2008)主跨1385m(江陰長江大橋，懸索結(jié)構(gòu)，1999)個(gè)性化(非大量建設(shè)項(xiàng)目，方案的極其個(gè)性化),6,1.2：大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)的類型,平面結(jié)構(gòu)由一些強(qiáng)度不大的縱向構(gòu)件將平面結(jié)構(gòu)連接起來構(gòu)成縱向構(gòu)件層層重復(fù)傳遞荷載，并不分擔(dān)荷載梁式，框架式和拱式結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)加強(qiáng)連接平面結(jié)構(gòu)的縱向構(gòu)件以形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，共同承載克服荷載層層重復(fù)傳遞，經(jīng)濟(jì)性好，整體剛度大，抗震性能好主要包括懸索結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)等空間作用(diaphragm，蒙皮效應(yīng)),7,第二章平面結(jié)構(gòu),2.1：梁式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用2.2：框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用2.3：拱式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用,8,2.1梁式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用,特點(diǎn)不產(chǎn)生水平推力(可支承于墻壁，磚石或混凝土柱上)制造和安裝較簡單應(yīng)用可用于40m60m左右的工業(yè)和民用建筑物中結(jié)構(gòu)布置,復(fù)雜式,9,2.1梁式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用(續(xù)),結(jié)構(gòu)型式跨度較小時(shí)，可采用實(shí)腹式梁(常用工字形截面)跨度在5070m及更大時(shí)，采用桁架形式桁架外形及腹桿體系取決于跨度，屋面形式和吊頂結(jié)構(gòu)桁架高跨比一般為1/81/6(注：跨度大于50m時(shí)，運(yùn)輸超限)常用梯形桁架；屋面坡度大時(shí)，宜用平行弦；吊頂可作弧線形(設(shè)拉桿),10,2.2框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用,特點(diǎn)與梁式相比，框架結(jié)構(gòu)可降低建筑物高度結(jié)構(gòu)上比梁式結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)布置橫向框架布置(跨度大于60m時(shí)，應(yīng)增大框架間距，常導(dǎo)致復(fù)雜布置)縱向框架布置(跨度較小時(shí)，特別有利，可向外懸伸，用于機(jī)庫等)結(jié)構(gòu)型式跨度在5060m時(shí)，常用雙鉸實(shí)腹式框架(常用工字形截面)減輕基礎(chǔ)負(fù)擔(dān)；結(jié)構(gòu)可外露；橫梁高度可取跨度的1/201/12設(shè)置預(yù)應(yīng)力拉桿減少跨中彎矩，橫梁高度可取跨度的1/401/30,11,2.2框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用(續(xù)),跨度較大時(shí)，常用雙鉸格構(gòu)式框架跨度超過100m時(shí)，宜采用無鉸格構(gòu)式框架,12,2.2框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用(續(xù)),格構(gòu)式框架的橫梁高跨比宜在跨度的1/201/12范圍選取格構(gòu)式框架立柱的寬宜取其橫梁的節(jié)間長度(卸載效應(yīng))折線弓形框架接近于拱形結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能常用于高度相對(duì)較大(跨度約4050m，高度約1520m)的建筑物橫梁高度和立柱寬度皆在跨度的1/251/15范圍選取應(yīng)用主要應(yīng)用于工業(yè)建筑物中,13,2.3拱式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用,特點(diǎn)拱式屋蓋受力合理比梁式和框架式屋蓋結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好(跨度超過80m時(shí)尤為顯著)結(jié)構(gòu)布置跨度為4060m時(shí)，拱間距可取610m，無檁或型鋼檁條,14,2.3拱式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用(續(xù)),跨度達(dá)100m左右時(shí)，宜采用相距36m的拱對(duì)，拱對(duì)間距為915m,15,2.3拱式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用(續(xù)),側(cè)窗難以開啟，且易積灰；檁條下移，構(gòu)成橫向天窗,16,2.3拱式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用(續(xù)),結(jié)構(gòu)型式雙鉸拱(最常見，制作安裝方便，較經(jīng)濟(jì)，溫度應(yīng)力低)無鉸拱(最經(jīng)濟(jì)，須設(shè)強(qiáng)支座，溫度應(yīng)力高)三鉸拱(應(yīng)用不廣，拱頂鉸使結(jié)構(gòu)復(fù)雜化),亦分為實(shí)腹式和格構(gòu)式宜設(shè)計(jì)成等截面實(shí)腹式截面高度可取跨度的1/801/50格構(gòu)式截面高度可取跨度的1/601/30水平推力拉桿設(shè)置支座設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu),17,2.3拱式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用(續(xù)),拱腳構(gòu)造處理構(gòu)造不便空間利用,應(yīng)用民用公共建筑物中,18,第三章網(wǎng)架結(jié)構(gòu),3.1：網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用3.2：網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的形式和種類3.3：網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式的選擇3.4:網(wǎng)架結(jié)構(gòu)主要尺寸的確定3.5:網(wǎng)架的內(nèi)力分析方法3.6:網(wǎng)架在地震、溫度及安裝荷載作用下的計(jì)算原則3.7：網(wǎng)架的桿件選擇和節(jié)點(diǎn)構(gòu)造3.8：網(wǎng)架的制作、安裝和檢驗(yàn),19,特點(diǎn)空間結(jié)構(gòu)體系，高次超靜定能承受來自各個(gè)方向的荷載整體性好，空間剛度大，體系穩(wěn)定抗震性能好可利用小規(guī)格的桿件建成大跨度的結(jié)構(gòu)自重較輕，節(jié)約材料桿件規(guī)格劃一，適于工業(yè)化生產(chǎn)適應(yīng)性好應(yīng)用廣泛應(yīng)用于公共建筑及工業(yè)廠房中,3.1網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用,20,3.2平板網(wǎng)架的形式和種類,網(wǎng)架類別(以網(wǎng)架構(gòu)成方式分類)交叉平面桁架體系（兩組桁架交叉梁系、三組桁架交叉梁系）交叉空間桁架體系（四角錐體、三角錐體、六角錐體）,兩向正交正放,網(wǎng)架表示法,21,3.2網(wǎng)架類別(續(xù)),兩向正交斜放,兩向斜交斜放,兩向正交斜放短桁架對(duì)長桁架有嵌固作用，受力有利角部產(chǎn)生拔力，常取無角部形式兩向斜交斜放適用于兩個(gè)方向網(wǎng)格尺寸不同的情形受力性能欠佳，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造較復(fù)雜,22,3.2網(wǎng)架類別(續(xù)),三向網(wǎng)架三個(gè)方向的平面桁架相互交角60比兩向網(wǎng)架剛度大，適合大跨度常用于正三角形，正六角形平面在某些平面形狀會(huì)出現(xiàn)不規(guī)則桿件,正放四角錐網(wǎng)架,正放抽空四角錐網(wǎng)架,23,3.2網(wǎng)架類別(續(xù)),斜放四角錐網(wǎng)架,棋盤形四角錐網(wǎng)架,星形四角錐網(wǎng)架,斜放四角錐網(wǎng)架受力合理，桿件數(shù)量少屋面板類型多屋面組織排水較困難棋盤形四角錐網(wǎng)架保持正放四角錐網(wǎng)架周邊四角錐不變，中間四角錐間隔抽空，下弦桿呈正交斜放，上弦桿呈正交正放?？朔诵狈潘慕清F網(wǎng)架屋面板類型多，屋面組織排水較困難的缺點(diǎn)。,三角錐網(wǎng)架,24,3.2網(wǎng)架類別(續(xù)),抽空三角錐網(wǎng)架,蜂窩形三角錐網(wǎng)架,三(多)層網(wǎng)架減少弦桿內(nèi)力(25%60%)，減小網(wǎng)格尺寸，大跨經(jīng)濟(jì)性好；桿件數(shù)量多,三層網(wǎng)架示意圖,25,3.3平板網(wǎng)架形式的選擇,選擇網(wǎng)架型式考慮的因素：建筑物的平面形狀和尺寸、支承情況、荷載大小、屋面構(gòu)造、建筑要求、制造和安裝的方法及材料供應(yīng)情況等從平面形狀和大小來看，當(dāng)周邊簡支時(shí)：平面為方形或接近方形，且為中小跨度時(shí)，宜采用兩向正交斜放交叉梁系網(wǎng)架，或正放和斜放四角錐網(wǎng)架。平面為矩形時(shí)，宜采用兩向正交斜放交叉梁系網(wǎng)架，或斜放四角錐網(wǎng)架。平面為圓形、八角形、六角形、扇形，且平面尺寸較大時(shí)，可選用三向交叉梁系網(wǎng)架，或三角錐網(wǎng)架。從屋面構(gòu)造來看：正放網(wǎng)架的屋面板規(guī)格常一種，而斜放網(wǎng)架卻有兩三種。倒錐體網(wǎng)架的上弦網(wǎng)格較小，因而屋面板規(guī)格也較小,26,3.3平板網(wǎng)架形式的選擇（續(xù)）,而正錐體網(wǎng)架卻相反。從支承條件來看：當(dāng)采用四點(diǎn)支承或四點(diǎn)支承的連續(xù)網(wǎng)架時(shí)，宜采用兩向正交正放交叉梁系網(wǎng)架或正放四角錐網(wǎng)架。從跨度和荷載來看：跨度和荷載皆較小時(shí)，錐體網(wǎng)架可采用部分抽空的辦法進(jìn)一步節(jié)約鋼材。從制造和施工的角度來看：交叉平面桁架體系要比空間桁架體系簡便些。從桿件截面和節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的合理性來看：最宜采用鋼管桿件和球節(jié)點(diǎn)，但價(jià)格較高且材料供應(yīng)常有困難。不如角鋼桿件和鋼板節(jié)點(diǎn)方便而便宜。,27,3.4網(wǎng)架主要尺寸的確定,網(wǎng)架幾何尺寸,注：L2是以米計(jì)的網(wǎng)架短向跨度；跨度小于18米時(shí)網(wǎng)格數(shù)可適當(dāng)減少。,28,網(wǎng)架主要尺寸的確定(續(xù)),網(wǎng)架起拱和屋面排水網(wǎng)架起拱一般情況下，網(wǎng)架剛度較大，不需要起拱。只有當(dāng)跨度大于60m時(shí)，才采用L2/300的起拱度。屋面排水坡度網(wǎng)架起拱適于雙坡排水；抗震性好；起拱高度過大，內(nèi)力分析應(yīng)計(jì)及,支承柱變高度,網(wǎng)架變高度可降低弦桿內(nèi)力，使其趨于均勻；抗震性好；桿件種類增多上弦節(jié)點(diǎn)設(shè)置小立柱(常用)可構(gòu)造雙坡，四坡或其它復(fù)雜的多坡排水屋面；跨度大時(shí)要作穩(wěn)定和抗震計(jì)算,29,3.5網(wǎng)架的內(nèi)力分析,平板網(wǎng)架的內(nèi)力分析方法很多，最常采用的有下列幾種：矩陣位移法：把網(wǎng)架離散為各個(gè)桿件，建立單桿的桿端力和桿端位移的關(guān)系方程，然后根據(jù)力的平衡條件，建立起各個(gè)節(jié)點(diǎn)的平衡方程，以節(jié)點(diǎn)位移為未知數(shù)，解出位移后再確定全部內(nèi)力。這是目前網(wǎng)架內(nèi)力分析中比較精確的方法，有電算的通用程序可以使用，它適用于各種平面形狀和支承條件的網(wǎng)架,交叉梁系差分法：把空間網(wǎng)架簡化為交叉梁系，只考慮體系的垂直位移，同時(shí)假設(shè)上下弦節(jié)點(diǎn)的垂直位移相等。按照交叉梁系理論列出撓曲平衡微分方程，解出撓度，然后進(jìn)行彎矩和剪力的計(jì)算。為了避免求解微分方程之繁，常采用差分法求解。,30,網(wǎng)架的內(nèi)力分析（續(xù)）,擬夾層板法：把網(wǎng)架連續(xù)化為由三層不同材料組成的夾層板，考慮網(wǎng)架剪切變形的影響，以一個(gè)撓度和兩個(gè)轉(zhuǎn)角共三個(gè)廣義位移為未知量，采用彈性平板彎曲理論建立基本微分方程。然后用差分法或級(jí)數(shù)法解出撓度、彎矩和剪力。再根據(jù)彎矩和剪力確定網(wǎng)架內(nèi)力。,本法適用于兩向正交正放，正放四角錐及正放抽空四角錐網(wǎng)架。我國網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程JGJ17-91中列有表格可直接查取擬板的內(nèi)力和位移系數(shù)，再按相應(yīng)公式求得桿件內(nèi)力和撓度。,假想彎矩法：假定網(wǎng)架下弦節(jié)點(diǎn)又一個(gè)假想彎矩能滿足平衡要求，根據(jù)靜力平衡條件導(dǎo)出彎矩方程，然后逐個(gè)節(jié)點(diǎn)寫出以假想彎矩為未知數(shù)的多元一次聯(lián)立方程。解出假想彎矩后，即可求得網(wǎng)架桿件的內(nèi)力。此方法適用于斜放四角錐和抽空四角錐網(wǎng)架。,31,3.6網(wǎng)架在地震，溫度及安裝荷載作用下的計(jì)算原則,一：地震作用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)屬于高次超靜定結(jié)構(gòu)，具有良好的抗震性能。其抗震計(jì)算可按下列規(guī)定進(jìn)行。,1：豎向地震作用,在抗震設(shè)防烈度為6度或7度的地區(qū)，網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)可不進(jìn)行豎向抗震驗(yàn)算；在抗震設(shè)防烈度為8度或9度的地區(qū)，網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行豎向抗震驗(yàn)算。豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值按下式確定:FEvKi=vGi,2：水平地震作用,在抗震設(shè)計(jì)烈度為7度的地區(qū)，可不進(jìn)行水平方向的抗震驗(yàn)算；在抗震設(shè)計(jì)烈度為8度的地區(qū)，對(duì)于周邊支承,32,3.6網(wǎng)架在地震，溫度及安裝荷載作用下的計(jì)算原則,的中小跨度網(wǎng)架可不進(jìn)行水平抗震驗(yàn)算；在抗震設(shè)計(jì)烈度為9度的地區(qū)，對(duì)各種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及其下部支承結(jié)構(gòu)均應(yīng)進(jìn)行水平抗震驗(yàn)算。水平地震作用下的網(wǎng)架內(nèi)力、位移可采用空間桁架位移法計(jì)算網(wǎng)架的支承結(jié)構(gòu)應(yīng)按有關(guān)規(guī)范的相應(yīng)規(guī)定進(jìn)行抗震計(jì)算。,33,網(wǎng)架在地震，溫度及安裝荷載作用下的計(jì)算原則(續(xù)),二：溫度應(yīng)力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工完畢時(shí)的氣溫和網(wǎng)架使用階段最高或最低環(huán)境溫度的差別，將引起網(wǎng)架桿件的溫度伸長或縮短，如果這些溫度變形受到阻礙，將產(chǎn)生溫度應(yīng)力。一般溫差變化常按300C計(jì)算。溫度變化引起的網(wǎng)架內(nèi)力，可采用矩陣位移法或其他近似方法計(jì)算。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)符合下列條件之一時(shí)，可不考慮溫度應(yīng)力：（1）.支座節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造允許網(wǎng)架側(cè)移時(shí),其側(cè)移值應(yīng)大于或等于“網(wǎng)架規(guī)程”所給表達(dá)式的計(jì)算值；（2）.當(dāng)周邊支承的網(wǎng)架，且網(wǎng)架驗(yàn)算方向跨度小于40米時(shí)。支承結(jié)構(gòu)應(yīng)為獨(dú)立柱或磚壁柱。（3）.在單位力作用下，柱頂位移大于或等于“網(wǎng)架規(guī)程”所給表達(dá)式的計(jì)算值。,34,網(wǎng)架在地震，溫度及安裝荷載作用下的計(jì)算原則(續(xù)),三：安裝荷載網(wǎng)架在整體吊裝時(shí)，隨著吊點(diǎn)位置的不同，桿件內(nèi)力和設(shè)計(jì)內(nèi)力不同，對(duì)某些桿件可能產(chǎn)生不利影響。因此，必須進(jìn)行安裝荷載驗(yàn)算，并合理地選定吊點(diǎn)。進(jìn)行安裝荷載驗(yàn)算時(shí)，應(yīng)采用安裝荷載動(dòng)力系數(shù)來考慮起吊過程中起吊加速度的動(dòng)力效應(yīng)。當(dāng)采用提升法或頂升法施工時(shí)，動(dòng)力系數(shù)取1.1；當(dāng)采用把桿吊裝時(shí)，取1.2；當(dāng)采用履帶式或輪胎式起重機(jī)時(shí)，取1.3。,35,3.7網(wǎng)架桿件選擇和節(jié)點(diǎn)構(gòu)造,一：桿件選擇,1：材料：Q235，Q345，Q390，Q420等2：截面型式：圓鋼管，方鋼管，角鋼及組合截面采用圓鋼管時(shí)，截面不宜小于48X2；采用角鋼時(shí)不宜小于L45X3或L56X36X3。3：桿件的計(jì)算長度及允許長細(xì)比：見“網(wǎng)架規(guī)程”第4.1.2條和第4.1.3條。4：截面選擇：截面尺寸根據(jù)桿件內(nèi)力按軸心受力構(gòu)件確定。所選截面規(guī)格不宜過多。,36,網(wǎng)架桿件選擇和節(jié)點(diǎn)構(gòu)造（續(xù)）,二：節(jié)點(diǎn)種類和特點(diǎn)1：節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)要求：工作可靠，構(gòu)造簡單，加工和安裝方便，節(jié)約材料。2：節(jié)點(diǎn)種類：內(nèi)部節(jié)點(diǎn)：鋼板節(jié)點(diǎn)，焊接球節(jié)點(diǎn)，螺栓球節(jié)點(diǎn)，相貫節(jié)點(diǎn)，焊接鋼管節(jié)點(diǎn)，圓環(huán)節(jié)點(diǎn)，鼓式節(jié)點(diǎn)，轂狀節(jié)點(diǎn)等。外部節(jié)點(diǎn)：支座節(jié)點(diǎn)，懸掛節(jié)點(diǎn)，屋蓋節(jié)點(diǎn)等。3：節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)：鋼板節(jié)點(diǎn)、焊接球節(jié)點(diǎn)、螺栓球節(jié)點(diǎn)、支座節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與構(gòu)造,37,3.8網(wǎng)架的制作，安裝和檢驗(yàn),一：網(wǎng)架的制作：網(wǎng)架屬于鋼結(jié)構(gòu)，其制作過程為：放樣，好料，下料，焊接，涂裝，編號(hào)，包裝和發(fā)運(yùn)。同時(shí)應(yīng)注意：a：在工廠制成小單元體或單片桁架，送到現(xiàn)場拼成空間整體的網(wǎng)架：b：要求制造精度高，并在出廠前必須經(jīng)過預(yù)拼裝；c：采用球結(jié)點(diǎn)時(shí)，須增加球結(jié)點(diǎn)的制造工藝。,二：網(wǎng)架的安裝,1：網(wǎng)架常用的施工方法：a：高空散裝法；b：分條分塊安裝法；c：高空滑移法；d：移動(dòng)支架安裝法；e：整體吊裝法；f：整體提升法；g：整體頂升法。,2：確定施工方法考慮的因素：a：結(jié)構(gòu)型式和結(jié)構(gòu)的形狀；b：施工的成本；c：結(jié)構(gòu)的跨度和重量；d：施工的安全性；e：施工工期；f：屋面上設(shè)備安裝情況。,38,網(wǎng)架的制作，安裝和檢驗(yàn)（續(xù)）,三：網(wǎng)架的防腐與防火,1：網(wǎng)架的防腐：網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的桿件和節(jié)點(diǎn)采用鋼材制作，鋼材的最大缺點(diǎn)是容易腐蝕。因此，必須采取有效的防腐措施。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的防腐方法有三種：a：采用抗銹蝕鋼材；b：在鋼材表面用金屬鍍層保護(hù)；c：在鋼材表面涂以非金屬保護(hù)層。,非金屬涂料防腐方法需要經(jīng)過表面除銹和涂料施工兩道工序。表面除銹的方法一般有：人工除銹，機(jī)械除銹及酸洗和酸洗磷化除銹。涂料施工就是在鋼材表面涂刷涂料，保護(hù)鋼材不受周圍侵蝕介質(zhì)的作用。,39,網(wǎng)架的制作，安裝和檢驗(yàn)（續(xù)）,2：網(wǎng)架的防火：,網(wǎng)架結(jié)構(gòu)大多數(shù)作為建筑屋蓋而廣泛應(yīng)用于各種建筑中。它的防火要求應(yīng)根據(jù)建筑物的耐火等級(jí)確定耐火極限進(jìn)行防火設(shè)計(jì)。,網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的耐火極限，主要取決于鋼材的耐火極限。,網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的防火措施一般有：噴涂防火涂料；水噴淋系統(tǒng)進(jìn)行防護(hù)。,40,網(wǎng)架的制作，安裝和檢驗(yàn)（續(xù)）,四：網(wǎng)架的驗(yàn)收：,網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的驗(yàn)收包括：制作過程的驗(yàn)收安裝完畢的驗(yàn)收驗(yàn)收的內(nèi)容包括：保證項(xiàng)目基本項(xiàng)目允許偏差項(xiàng)目驗(yàn)收評(píng)定等級(jí)包括：合格優(yōu)良,41,網(wǎng)架的制作，安裝和檢驗(yàn)（續(xù)）,網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的驗(yàn)收文件包括：網(wǎng)架施工圖；網(wǎng)架竣工圖；設(shè)計(jì)更改文件；施工組織設(shè)計(jì)；所用鋼材及其它材料的質(zhì)量證明書和試驗(yàn)報(bào)告；網(wǎng)架的零部件產(chǎn)品合格證書和試驗(yàn)報(bào)告；網(wǎng)架制作拼裝各工序的驗(yàn)收記錄；焊工考試合格證明，焊縫質(zhì)量和高強(qiáng)度螺栓質(zhì)量檢驗(yàn)資料；總拼就位后幾何尺寸偏差和撓度記錄。,42,第四章網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),4.1：網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用4.2：網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形式和種類4.3：網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的選型及主要尺寸的確定4.4：網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的荷載、作用與一般計(jì)算原則,43,特點(diǎn)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)兼有桿系結(jié)構(gòu)和薄殼結(jié)構(gòu)的主要特征，桿件比較單一，受力比較合理。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的剛度大，跨越能力大。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)可以用小型構(gòu)件組裝成大型空間，綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算已成熟。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的造型豐富多彩。,4.1網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用,網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是一種曲面形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。有單層和雙層網(wǎng)殼之分。,應(yīng)用應(yīng)用廣泛,44,4.2網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形式與分類,網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)一般可按下列各種方法分類：,1：按曲面的曲率半徑：正高斯曲率（K0）網(wǎng)殼零高斯曲率（K=0）網(wǎng)殼負(fù)高斯曲率（K0）網(wǎng)殼2：按網(wǎng)殼的層數(shù)：單層網(wǎng)殼，雙層網(wǎng)殼，局部雙層（單層）網(wǎng)殼。3：按網(wǎng)殼的用材：鋼網(wǎng)殼，木網(wǎng)殼，鋼筋混凝土網(wǎng)殼，組合網(wǎng)殼。4：按曲面外形：柱面網(wǎng)殼，球面網(wǎng)殼，橢圓拋物面網(wǎng)殼，雙曲拋物面網(wǎng)殼。,45,網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形式與分類(續(xù)）,單層柱面網(wǎng)殼的網(wǎng)格形式a)單斜桿柱面網(wǎng)殼：桿件數(shù)量少，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡單；剛度差b)人字形柱面網(wǎng)殼：亦稱弗普爾形柱面網(wǎng)殼c)雙斜桿柱面網(wǎng)：殼桿件數(shù)量多；剛度好d)聯(lián)方網(wǎng)格柱面網(wǎng)殼：桿件組成菱形，夾角為3050e)三向網(wǎng)格柱面網(wǎng)殼：聯(lián)方網(wǎng)格柱面加縱向桿件,柱面網(wǎng)殼,46,網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形式與分類（續(xù)）,a)正放四角錐柱面網(wǎng)殼,b)正放抽空四角錐柱面網(wǎng)殼,c)斜置正放四角錐柱面網(wǎng)殼,d)三角錐柱面網(wǎng)殼,e)抽空三角錐柱面網(wǎng)殼,雙層柱面網(wǎng)殼的網(wǎng)格形式1.交叉桁架體系(略)2.四角錐體系a)：剛度大，桿件少，最常用b)：適用于小跨度，輕屋面c)：系將a)斜置3.三角錐體系常用d)，e)兩種,47,網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形式與分類（續(xù)）,球面網(wǎng)殼,a)肋環(huán)型球面網(wǎng)殼,b)Schwedler型球面網(wǎng)殼,c)Schwedler型球面網(wǎng)殼,d)聯(lián)方型球面網(wǎng)殼,e)三向網(wǎng)格型球面網(wǎng)殼,單層球面網(wǎng)殼的網(wǎng)格形式a):剛度差，適用于中，小跨度b):剛度好，適用于大，中跨度c):交叉斜桿Schwedler型還有其它Schwedler型d):菱形網(wǎng)格，造型美觀e):適用于中，小跨度,48,網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形式與分類（續(xù)）,a)肋環(huán)型四角錐球面網(wǎng)殼,b)聯(lián)方型四角錐球面網(wǎng)殼,c)聯(lián)方型三角錐球面網(wǎng)殼,d)平板組成式球面網(wǎng)殼,雙層球面網(wǎng)殼的網(wǎng)格形式1.交叉桁架體系只需將單層球面網(wǎng)殼中的桿件用平面網(wǎng)片代替(略)2.角錐體系(常見四種)a):肋環(huán)型四角錐球面網(wǎng)殼，b):聯(lián)方型四角錐球面網(wǎng)殼c):聯(lián)方型三角錐球面網(wǎng)殼，d):平板組成式球面網(wǎng)殼,49,網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的形式與分類（續(xù)）,a)正交正放類,b)正交斜放類,c)正交斜放設(shè)斜桿類,d)正交斜放設(shè)斜桿類,e)正交斜放設(shè)斜桿類,雙曲面網(wǎng)殼的網(wǎng)格形式1.正交正放類a):單層時(shí)在方格內(nèi)設(shè)斜桿雙層時(shí)組成四角錐體2.正交斜放類b):抗剪強(qiáng)度弱c):第三方向局部設(shè)斜桿d):全部方格內(nèi)設(shè)雙斜桿e):第三方向全局設(shè)斜桿,雙曲面網(wǎng)殼,50,4.3網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的選型及主要尺寸確定,一：網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的選型,網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的選型主要考慮的因素：跨度大小，剛度要求，平面形狀，支承條件，制作安裝和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。,二：網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)主要尺寸的確定a：兩端支承的圓柱面網(wǎng)殼，其跨度L與寬度B之比宜小于1.0，殼體的矢高可?。?/31/6）L，沿縱向邊緣落地支承的圓柱面網(wǎng)殼可?。?/21/5）L。雙層圓柱面網(wǎng)殼的厚度可?。?/201/50）L。b：球面網(wǎng)殼的矢高可取跨度的1/31/7，沿周邊落地支承可放寬至3/4。雙層球面網(wǎng)殼的厚度可取跨度的1/301/60。c：橢圓拋物面網(wǎng)殼底邊邊長之比不宜大于1.5，殼體每,51,網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的選型及主要尺寸確定（續(xù)）,個(gè)方向的矢高可取短向跨度的1/61/9。雙層橢圓拋物面網(wǎng)殼的厚度可取短向跨度的1/201/50。d：雙曲拋物面網(wǎng)殼底面對(duì)角線之比不宜大于2，單塊雙曲拋物面網(wǎng)殼的矢高可取跨度的1/21/4（跨度為二個(gè)對(duì)角支承點(diǎn)之間的距離）。四塊組合雙曲拋物面網(wǎng)殼每個(gè)放向的矢高可取相應(yīng)跨度的1/41/8。雙層雙曲拋物面網(wǎng)殼的厚度可取短向跨度的1/201/50。e：網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格在構(gòu)造上可采用以下尺寸：當(dāng)跨度小于50米時(shí)，1.53.0米;當(dāng)跨度為50100米時(shí)，2.53.5米；當(dāng)跨度大于100米時(shí)，3.04.5米。網(wǎng)殼相鄰桿件間的夾角宜大于300。,52,4.4網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的荷載,作用與一般計(jì)算原則,一：荷載：網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的荷載包括永久荷載和可變荷載。1：永久荷載：網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)自重屋面和吊頂自重設(shè)備管道等自重2：可變荷載：屋面活荷載雪荷載風(fēng)荷載二：作用：網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的作用包括溫度作用和地震作用。1：溫度作用：網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)所處環(huán)境如有較大的溫度差異，將在網(wǎng)殼中產(chǎn)生不可忽略的溫度內(nèi)力，在設(shè)計(jì)中應(yīng)予考慮雙層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)如符合下列條件之一者，可不考慮溫度變化的影響：a：支座節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造允許網(wǎng)殼側(cè)移，且其側(cè)移值大于或等于,53,網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的荷載,作用與一般計(jì)算原則(續(xù)）,“網(wǎng)架規(guī)程”所給表達(dá)式的計(jì)算值。b：周邊支承于獨(dú)立柱，且網(wǎng)殼在驗(yàn)算方向跨度小于40米。c：支承網(wǎng)殼的柱在單位水平力作用時(shí)，柱頂位移大于或等于“網(wǎng)架規(guī)程”所給表達(dá)式的計(jì)算值。2:地震作用：在設(shè)防烈度為7度的地區(qū)，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)可不進(jìn)行豎向抗震計(jì)算，但必須進(jìn)行水平抗震計(jì)算。在設(shè)防烈度為8度，9度的地區(qū)必須進(jìn)行網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)水平與豎向抗震計(jì)算。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的抗震分析包括：a：計(jì)算地震作用時(shí)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力和變形；b：計(jì)算在給定的地面運(yùn)動(dòng)規(guī)律下網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在整個(gè)地震發(fā)生過程中的反應(yīng)。對(duì)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震效應(yīng)計(jì)算時(shí)可采用振型分解反應(yīng)譜法。對(duì)于體型復(fù)雜或重要的大跨度網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用時(shí)程分析法進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算。,54,網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的荷載,作用與一般計(jì)算原則(續(xù)）,三:荷載效應(yīng)組合網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)最不利的荷載效應(yīng)組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。a：非抗震設(shè)計(jì)荷載效應(yīng)組合應(yīng)按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009進(jìn)行計(jì)算。在桿件及節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中，應(yīng)采用荷載效應(yīng)的基本組合，計(jì)算公式為q=GCGGK+Q1CQ1Q1K+QiCQiQiK,在撓度計(jì)算中，按荷載的短期效應(yīng)組合計(jì)算，計(jì)算公式為q=CGGK+CQ1Q1K+CQiCiQiK,B：抗震設(shè)計(jì)荷載效應(yīng)組合應(yīng)按建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011進(jìn)行計(jì)算。,55,第五章懸索結(jié)構(gòu),5.1：懸索結(jié)構(gòu)的形式和特點(diǎn)5.2：單索計(jì)算理論5.3：雙層索系的計(jì)算5.4：鞍形索網(wǎng)的計(jì)算5.5：懸索屋蓋的構(gòu)造和施工要點(diǎn),56,5.1懸索結(jié)構(gòu)的形式和特點(diǎn),特點(diǎn)軸向拉伸抵抗外荷作用，充分利用鋼材強(qiáng)度施工方便，費(fèi)用低便于建筑造型單層懸索結(jié)構(gòu)平行布置形式(跨度可達(dá)80m，德國多特蒙特一展覽廳，1956),水平梁和框架一起承受懸索拉力,水平梁承受懸索拉力,懸索直接錨掛于框架,斜拉索將懸索拉力拉向地錨,57,懸索結(jié)構(gòu)的形式和特點(diǎn)（續(xù)）,幅射式布置形式(適用于圓形，橢圓形平面),下凹雙曲率碟形屋面不便于排水，最大的碟形屋面：美國阿拉美達(dá)比賽館，跨徑128m(1967),傘形屋面最大的傘形屋面：前蘇聯(lián)伊利姆斯克汽車庫，跨徑206m,受拉內(nèi)環(huán)采用鋼制，受壓外環(huán)采用鋼筋混凝土制作?？杀绕叫胁贾米龅捷^大跨度。,網(wǎng)狀布置形式(適用于圓形，矩形等各種平面),設(shè)計(jì)要點(diǎn)單層懸索體系垂跨比經(jīng)驗(yàn)取值：1/201/10加強(qiáng)形狀穩(wěn)定性的措施：采用重屋面采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土懸掛薄殼采用橫向加勁構(gòu)件,兩向索正交布置屋面板規(guī)格統(tǒng)一邊緣構(gòu)件彎矩大于幅射式布置,58,懸索結(jié)構(gòu)的形式和特點(diǎn)（續(xù)）,雙層懸索結(jié)構(gòu)一般形式由下凹的承重索，上凸的穩(wěn)定索及它們之間的連系桿組成承重索垂跨比一般取1/201/15，穩(wěn)定索拱跨比一般取1/201/25,平行布置形式,59,懸索結(jié)構(gòu)的形式和特點(diǎn)（續(xù)）,幅射式及網(wǎng)狀布置形式,上索既是穩(wěn)定索，又直接承載a)雙層內(nèi)環(huán)梁b)雙層外環(huán)梁c)雙層內(nèi)外環(huán)梁d)單層外環(huán)梁網(wǎng)狀布置e)雙層外環(huán)梁網(wǎng)狀布置,60,懸索結(jié)構(gòu)的形式和特點(diǎn)（續(xù)）,鞍形索網(wǎng)布置形式,61,懸索結(jié)構(gòu)的形式和特點(diǎn)（續(xù)）,一些典型建筑單層懸索,德國烏柏特市游泳館,德國多特蒙特展覽大廳,前蘇聯(lián)克達(dá)斯若牙爾斯克車庫,日本古川市民會(huì)館,62,懸索結(jié)構(gòu)的形式和特點(diǎn)（續(xù)）,雙層懸索,瑞典斯德哥爾摩約翰尼紹夫滑冰場,芬蘭赫爾辛基冰上運(yùn)動(dòng)場,德國法蘭克福機(jī)動(dòng)車檢修場,羅馬尼亞布加勒斯特文體宮,63,懸索結(jié)構(gòu)的形式和特點(diǎn)（續(xù)）,鞍形索網(wǎng),前南斯拉夫萊士科瓦克紡織博覽館,加拿大卡爾加里滑冰館,64,5.2單索計(jì)算理論,1、基本假設(shè)：a.索是柔性的，既不能受壓，也不能受彎b.索的材料符合虎克定律2、索的平衡方程：單索的基本平衡微分方程：dH/dx+qx=0d(Hdz/dx)/dx+qz=0豎向荷載的三種情況：豎向荷載沿跨度均布豎向荷載沿索長均布豎向荷載沿任意規(guī)律分布,65,單索計(jì)算理論（續(xù)）,通過平衡方程及荷載分布，在給定的邊界條件下即可求得H和z=z(x)例如：豎向荷載沿跨度均勻分布的情況：qz=q=常量d2z/d2x=-q/H兩次積分得z=(-q/2H)x2+C1x+C2上述曲線為拋物線，積分常數(shù)根據(jù)邊界條件確定：x=0時(shí)z=0；x=l時(shí)z=c,66,單索計(jì)算理論（續(xù)）,由此可求得：C1=c/l+ql/2H；C2=0。代入上式并整理得：z=(q/2H)x(l-x)+(c/l)x=M(x)/H+(c/l)x上述方程代表一組拋物線。設(shè)給定曲線在跨中的垂度f，即：x=l/2時(shí)，z=c/2+f則可求出所得張力：H=ql2/8f拋物線方程為：z=4fl(l-x)/l2+(c/l)x當(dāng)索曲線方程確定后，索各點(diǎn)的張力即按下式確定：T=H1+(dz/dx)21/2,67,單索計(jì)算理論(續(xù)）,3、索的變形協(xié)調(diào)方程根據(jù)索的平衡方程，可確定不同荷載下的索曲線形式和索的張力。索的變形協(xié)調(diào)方程則考察索由“初始狀態(tài)”過渡到“最終狀態(tài)”時(shí)索的變形和位移情況。索的變形協(xié)調(diào)方程為：,HH0,EA,l=ur-ul+,dz0,dx,dw,dx,+,1,2,()2,