1、3. 2 網(wǎng)架構(gòu)造內(nèi)容提示：概述網(wǎng)架構(gòu)造選型網(wǎng)架構(gòu)造的計(jì)算與分析網(wǎng)架構(gòu)造的設(shè)計(jì)與構(gòu)造3.1 概 述n網(wǎng)架構(gòu)造通常指的是平板網(wǎng)架，它是由按一定規(guī)律布置的桿件，經(jīng)過節(jié)點(diǎn)銜接而構(gòu)成平板狀的空間桁架Space Truss構(gòu)造。上弦桿下弦桿斜腹桿中間節(jié)點(diǎn)支座節(jié)點(diǎn)n網(wǎng)架構(gòu)造具有如下特點(diǎn)：n1可實(shí)現(xiàn)的跨度大;2經(jīng)濟(jì);3平安可靠;4抗震性能好;5順應(yīng)性強(qiáng);6制造、安裝方便。n網(wǎng)架構(gòu)造的缺陷：節(jié)點(diǎn)耗鋼量大，網(wǎng)架屋面資料的選用還遭到某些條件的限制，制造、施工費(fèi)用較高等。前往第二章3.2.2 網(wǎng)架構(gòu)造選型3.2.2.1 網(wǎng)架構(gòu)造的分類按網(wǎng)架本身的構(gòu)造分類按建造資料分類按支承情況分類 按組成方式不同分類：交叉桁架體系

2、網(wǎng)架、三角錐體系網(wǎng)架、四角錐體系網(wǎng)架和六角錐體系網(wǎng)架。 n3.2.2 .2 網(wǎng)架構(gòu)造的方式n1交叉桁架系網(wǎng)架兩向正交正放網(wǎng)架 兩向正交斜放網(wǎng)架 三向網(wǎng)架 n2三角錐體系網(wǎng)架三角錐網(wǎng)架角錐網(wǎng)架蜂窩形三網(wǎng)架型抽空三角錐網(wǎng)架型抽空三角錐n3四角錐體系網(wǎng)架 正放四角錐網(wǎng)架邊邊相連斜放四角錐網(wǎng)架頂頂相連正放抽空四角錐網(wǎng)架 棋盤形四角錐網(wǎng)架 星形四角錐網(wǎng)架 n4六角錐體系網(wǎng)架六角錐網(wǎng)架 n2.2.3 網(wǎng)架構(gòu)造的選型n1周邊支承網(wǎng)架的 構(gòu)造選型與工程實(shí)例上海體育館n2三邊支承網(wǎng)架的構(gòu)造選型與工程實(shí)例廣州白云機(jī)場機(jī)庫屋蓋 n3點(diǎn)支承網(wǎng)架的構(gòu)造選型與工程實(shí)例美國芝加哥國會大廳網(wǎng)架構(gòu)造 n4網(wǎng)架構(gòu)造的主要幾何尺寸

3、網(wǎng)架構(gòu)造的主要幾何尺寸n1網(wǎng)架高度網(wǎng)架高度hn跨高比跨高比 (1014) (混凝土混凝土) (1317)-0.03Ln2上弦平面網(wǎng)格尺寸上弦平面網(wǎng)格尺寸sn 重屋面重屋面: (24)+0.2L (68)+0.08Ln 輕屋面輕屋面: (68)+0.07Ln (3) 撓度要求和屋面排水撓度要求和屋面排水n L/250L/300n (屋面排水屋面排水35%)3.2.3 網(wǎng)架構(gòu)造的計(jì)算要點(diǎn)n3.2.3.1 荷載與作用n1永久荷載n1自重2屋面3吊頂 (4) 設(shè)備管道n2可變荷載n1屋面活載2屋面雪荷載3風(fēng)荷載n (4) 積灰荷載 (5) 吊車荷載n3.地震作用n 程度,豎向n4. 溫度應(yīng)力3.2.4

4、網(wǎng)架內(nèi)力計(jì)算方法 n計(jì)算模型-結(jié)點(diǎn)為鉸接n 1. 空間桁架位移法n 2. 交叉梁系差分法n 3. 擬夾層板法n 4. 假想彎矩法邊境條件及對稱性的利用3.2.5 網(wǎng)架構(gòu)造的設(shè)計(jì)與構(gòu)造n3.2.5.1 網(wǎng)架構(gòu)造的桿件設(shè)計(jì)n 1桿件資料和截面方式n 鋼材種類: Q235鋼和Q345鋼。n 截面方式: 圓鋼管、單角鋼、雙角鋼、H型鋼和方鋼管等。 n 2桿件截面尺寸n 截面的最小尺寸: 角鋼: L503 鋼管: 482。n常用鋼管規(guī)格:n 483.5、603.5、75.53.75、894、1086、1144、1338、15910、16812、18014選桿規(guī)格一致的問題 小跨度網(wǎng)架:23種 大中跨度網(wǎng)

5、架: 67種,普通不超越8種。3桿件的計(jì)算長度和長細(xì)比限值1網(wǎng)架桿件的計(jì)算長度l0桿件桿件節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)螺栓球螺栓球焊接空心球焊接空心球板節(jié)點(diǎn)板節(jié)點(diǎn)弦桿及支座弦桿及支座腹桿腹桿l0.9 ll腹桿腹桿l0.8 l0.8 ln2網(wǎng)架桿件的長細(xì)比限值n n 1受壓桿件 180n 2受拉桿件n 普通桿件 400n 支座附近桿件 300n 直接接受動(dòng)力荷載桿件 2503.2.5.2 網(wǎng)架構(gòu)造的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)及構(gòu)造n1焊接鋼板節(jié)點(diǎn)n 焊接鋼板節(jié)點(diǎn)是在平面桁架鋼板節(jié)點(diǎn)的根底上開展起來的一種網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)方式。其主要優(yōu)點(diǎn)是剛度較大，造價(jià)較低，制造時(shí)不需求大量機(jī)械加工，是一種便于就地制造的節(jié)點(diǎn)型式。缺陷是現(xiàn)場焊接量大，且仰焊、立

6、焊占一定的比例，需求采取措施控制焊接變形和節(jié)點(diǎn)偏心。它主要用于網(wǎng)架桿件為兩個(gè)角鋼組成的T形截面或十字形截面的兩向交叉網(wǎng)架或四角錐體網(wǎng)架。2焊接空心球節(jié)點(diǎn) 1特點(diǎn)和適用范圍 焊接空心球節(jié)點(diǎn)Hollow spherical nodes是目前在國內(nèi)得到廣泛運(yùn)用的一種節(jié)點(diǎn)方式，約占已建成網(wǎng)架工程50%左右。這種節(jié)點(diǎn)是一種空心球體,它是將兩塊圓鋼板經(jīng)熱壓或冷壓常用前者成兩個(gè)半球殼后再對焊而成?？招那虻匿摬姆N類宜采用Q235鋼和Q345鋼制造。 由于球體為各向同性，鋼管桿件與空心球的配合不會產(chǎn)生偏心，因此,焊接空心球節(jié)點(diǎn)順應(yīng)性強(qiáng)，尤其對三向網(wǎng)架、三角錐網(wǎng)架和六角錐網(wǎng)架更加適宜。2焊接空心球的構(gòu)造 焊接空心

7、球按構(gòu)造可分為兩類： 不加肋空心球和加肋空心球。 當(dāng)球直徑300mm，且桿件內(nèi)力較大需求提高空心球承載才干要求時(shí)，可采用加肋空心球。加肋空心球的承載力比不加肋空心球高約15%30%。 加肋空心球的肋板厚度不應(yīng)小于球壁厚度，通常可取為與空心球壁厚一樣。 肋板可用平臺或凸臺，采用凸臺時(shí)，其高度不得大于1mm，而且應(yīng)使內(nèi)力較大的桿件位于肋板平面內(nèi)。環(huán)形加勁肋板球體環(huán)形加勁肋板球體球體環(huán)形加勁肋板球體球體-空心球構(gòu)造剖示圖空心球構(gòu)造剖示圖 2空心球尺寸的估算方法 空心球尺寸主要包括空心球外徑和壁厚。 1外徑D 空心球體外徑主要是由構(gòu)造要求確定，通常取鋼管外徑最大值的2倍以上，且應(yīng)使銜接于同一球節(jié)點(diǎn)上的

8、各相鄰桿件之間球面焊縫空隙普通不小于10mm。為保證這一焊縫空隙，空心球直徑可初步按下式估算：圖2.46 空心球直徑估算n式中：聚集于球節(jié)點(diǎn)恣意兩相鄰鋼管之間的 n 夾角弧度，普通不小于35；n a不小于10mm，普通取a=15mm或 n 20mm；n d1、d2組成角的鋼管的外徑，mm；n D空心球的外徑，mm。 212dadD 2壁厚t 空心球的壁厚應(yīng)同時(shí)滿足以下三個(gè)條件： D/t=2545； t/max=1.22.0這里max為節(jié)點(diǎn)所銜接鋼 管桿件中的最大壁厚； tmin4mm其中tmin為空心球最小壁厚尺 寸。3焊接空心球的承載力驗(yàn)算 當(dāng)空心球直徑為120500mm時(shí),其承載力驗(yàn)可按下

9、式計(jì)算：1受壓空心球 式中：D空心球外徑mm； t 空心球壁厚mm c加肋空心球承載力提高系數(shù)， 不加肋時(shí)c =1.0,加肋時(shí)c =1.4； Nc受壓空心球的承載力設(shè)計(jì)值, 單位為N。)3 .13400(22DdttdNcc 2受拉空心球式中： t 空心球壁厚mm； d鋼管外徑mm； f 鋼材抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值N/mm2； t加肋空心球承載力提高系數(shù)； 不加肋時(shí)t =1.0,加肋時(shí)t =1.1； Nt空心球的抗拉承載力設(shè)計(jì)值, 單位為N。 ftdNtt 55.0 按下式進(jìn)展驗(yàn)算： NttmaxcmaxcNNN n普通抗壓承載力起控制造用。n如何提高焊接空心球的抗壓承載力?球內(nèi)灌漿球內(nèi)灌漿 鋼管穿通

10、鋼管穿通 加平行雙肋加平行雙肋 十字肋十字肋 4空心球與桿件銜接的構(gòu)造與計(jì)算 1對接焊縫的銜接構(gòu)造 中大跨度網(wǎng)架，應(yīng)采用符合構(gòu)造要求的完全焊透的坡口對接焊縫。 質(zhì)量規(guī)范應(yīng)符合GB50205-2019規(guī)定的二級焊縫的要求。 探傷：射線 8mm 與超聲波 一級焊縫100；二級焊縫20 對符合構(gòu)造要求的完全焊透的坡口對接焊縫，可視焊縫與母材等強(qiáng)度，而不用進(jìn)展驗(yàn)算。圖2.48 增設(shè)短襯管銜接圖示 對小跨網(wǎng)架,桿件與空心球的銜接,可用全周角焊縫銜接。構(gòu)造要求： 此時(shí)焊腳尺寸hf應(yīng)符合以下要求： 當(dāng)4mm 時(shí),hf1.5且hf4mm； 當(dāng)4mm 時(shí),hf1.2且hf6mm。 與空心球相連圓鋼管的壁厚計(jì)算：

11、 按等強(qiáng)度條件確定焊腳尺寸hf2角焊縫銜接的構(gòu)造與計(jì)算wffdAfh7 . 0f式中： A被銜接圓鋼管桿件的截面面積mm2 f 桿件所用鋼材的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值N/mm2 d 被銜接圓鋼管桿件的直徑mm 角焊縫的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值N/mm2wff5焊接空心球節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)步驟 1估算空心球直徑； 2按構(gòu)造要求確定空心球壁厚； 3按公式核算空心球的承載才干； 4進(jìn)展桿件與空心球銜接的設(shè)計(jì)。 為簡化施工，需將外徑相近的空心球進(jìn)展一致規(guī)格。6例題n某四角錐網(wǎng)架焊接空心球下弦中間節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。己知：鋼球及桿件所用資料均為Q235,鋼焊條為E43型焊條,手工焊接。59174.95kN D =180球體 803.5 80

12、3.5 602 602t6 .76kN 19.18kN 15.01kN 1空心球的設(shè)計(jì)與計(jì)算空心球外徑確實(shí)定己知腹桿與下弦桿軸線間的夾角為 ：此題可取空心球外徑=180mm。D300mm，不需加肋。空心球壁厚確實(shí)定 根據(jù)構(gòu)造要求,空心球壁厚應(yīng)滿足如下條件： t=(1/251/45)D=47.2mm； t =(1.22.0) =4.27.0mm；且 t 4mm；參照上述結(jié)果,可取t =6mm。(mm) 155180591028060Dmin o59 max 212dadD 空心球承載力驗(yàn)算： 空心球的抗壓承載力設(shè)計(jì)值： 空心球的抗拉承載力設(shè)計(jì)值：kN)01.15(N(kN)42.134)1806

13、06313606400(0 . 1Nmax22c. (174.95kN)N(kN)32. 1782158060 . 155. 0maxt N)3 .13400(22DdttdNcc ftdNtt 55. 0 空心球的銜接焊縫： 空心球采用焊接成型,其銜接焊縫采用完全焊 透的坡口對接焊縫。 鋼管桿件空心球銜接焊縫的計(jì)算 下弦桿腹桿與空心球的銜接，均采用完全焊透的坡口對接焊縫銜接，此時(shí)視焊縫與母材等強(qiáng)度，不用進(jìn)展焊縫強(qiáng)度計(jì)算。 留意：圖紙的標(biāo)注問題。3螺栓球節(jié)點(diǎn)1特點(diǎn)和適用范圍 螺栓球節(jié)點(diǎn)是一種設(shè)有螺紋孔的實(shí)體球節(jié)點(diǎn)特點(diǎn): 與焊接空心球節(jié)點(diǎn)相比， 螺栓球節(jié)點(diǎn)可防止現(xiàn)場焊接作業(yè)，具有運(yùn)輸和安裝方便的

14、優(yōu)點(diǎn)。適用: 銜接鋼管桿件，還可銜接其他方式的桿件。 但與焊接空心球節(jié)點(diǎn)相比, 抗拉承載力低(750kN),不適用大跨度.2螺栓球節(jié)點(diǎn)的構(gòu)成n3螺栓球節(jié)點(diǎn)的資料選用n n 鋼球宜采用45號鋼；n 高強(qiáng)度螺栓應(yīng)為10.9s級M12M36n 或9.8s級M39M60；n 銷子普通采用高強(qiáng)冷拔鋼絲制成；n 封板、錐頭和套筒宜采用Q235鋼或Q345鋼；4螺栓球節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì) 1螺栓球的直徑 主要取決于高強(qiáng)度螺栓直徑的大小、 高強(qiáng)度螺栓擰入球體的長度及兩相 鄰圓鋼管桿件軸線夾角的大小。條件1: 相鄰套筒接觸面不相碰 212212)cotsin(Dddd n式中：n n D螺栓球直徑mm；n 兩個(gè)螺栓之間的

15、最小夾角rad；n d1、d2螺栓直徑mm，d1d2；n 套筒外接圓直徑與螺栓直徑的比值,n =1.8。n 條件2: 相鄰螺栓不相碰的最小直徑D為2122112)2cotsin(Ddddd 螺栓伸進(jìn)螺栓球長度與螺栓直徑的比值； =1.1 條件3:30，相鄰兩根桿件管端為封板不相碰D1，D2-相鄰兩根桿件的外徑-相鄰兩根桿件的夾角d1-相應(yīng)于D1桿件 所配螺栓直徑 S-套筒長度螺栓球直徑可取計(jì)算結(jié)果中的較大者。2高強(qiáng)度螺栓的設(shè)計(jì) 對于受拉桿件，高強(qiáng)度螺栓單獨(dú)接受拉力，其直徑大小應(yīng)根據(jù)桿件的拉力按下式來確定式中： 高強(qiáng)度螺栓的拉力設(shè)計(jì)值N； 螺栓直徑對承載力影響系數(shù)。 當(dāng)螺栓直徑小于30mm時(shí)，

16、1.0； 當(dāng)螺栓直徑大于等于30mm時(shí)， 0.93； 高強(qiáng)度螺栓經(jīng)熱處置后的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值， 對10.9s取為 430N/mm2；對9.8s取為385N/mm2； 高強(qiáng)度螺栓的有效截面面積mm2，可按表2.11選取。當(dāng) 螺栓上鉆有銷孔或鍵槽時(shí)，應(yīng)取螺紋處或銷孔鍵槽處二者中 的較小值。bteffbtfAN btN btfeffA 對于受壓桿件，高強(qiáng)度螺栓不受力，可以不予驗(yàn)算，但由于構(gòu)造上的緣由，螺栓直徑也不宜太小?？砂雌湓O(shè)計(jì)內(nèi)力絕對值求得螺栓直徑計(jì)算值后，減少13個(gè)級差。螺栓桿長度Lb由構(gòu)造確定，其值為： S-套筒長度 錐頭或封板厚度3套筒的設(shè)計(jì) 套筒作用: 擰緊高強(qiáng)度螺栓和接受桿件傳來的壓力。

17、 套筒分側(cè)面設(shè)滑槽和開螺釘孔兩種方式。銷子或螺釘: 直徑可取螺栓直徑的0.160.18倍，不宜小于3mm。螺釘直徑可采用610mm。套筒長度的計(jì)算設(shè)滑槽的套筒，套筒長度mm可按下式計(jì)算：式中：ds銷子直徑mm； a1套筒端部到滑槽端部間隔mm； d0螺栓伸入鋼球的長度mm； a2螺栓顯露套筒長度，可預(yù)留45mm， 但不應(yīng)少于2個(gè)絲扣。12aal 420 sdada 套筒應(yīng)進(jìn)展承壓驗(yàn)算，公式為套筒應(yīng)進(jìn)展承壓驗(yàn)算，公式為式中：Nc-所連桿件軸力設(shè)計(jì)值 f-套管鋼材抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 An-套管在開槽處或螺栓孔處的凈截面面積4錐頭或封板的設(shè)計(jì) 錐頭或封板作用: 銜接鋼管桿件和高強(qiáng)度螺栓，并接受桿件傳來的

18、拉力和壓力。 管徑較大76mm時(shí)應(yīng)采用錐頭，以防止相鄰桿件碰撞，而管徑較小76mm時(shí)可采用封板。 錐頭或封板與桿件間的銜接焊縫應(yīng)與銜接的鋼管等強(qiáng) 封板厚度應(yīng)按實(shí)踐受力大小按下式計(jì)算決議式中：N被銜接圓鋼管桿件的軸心拉力； R近似取被銜接圓鋼管桿件的外圓半徑； r高強(qiáng)度螺栓圓頭與封板接觸部分的中心至封板中 心即螺栓孔中心的間隔，通常取r=0.64d； f封板所用鋼材的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。 規(guī)定，其封板厚度不宜小于鋼管外徑的1/5。RfrRNt )(2 n錐頭底板的厚度亦可近似地按上式計(jì)算確定；此時(shí)式中的半徑R宜近似地取錐頭底板的外圓半徑。通常錐頭底板的厚度不宜小于鋼管外徑的1/6。 3.2.6 網(wǎng)架支座節(jié)

19、點(diǎn)設(shè)計(jì)n一、設(shè)計(jì)原那么n 支座節(jié)點(diǎn)構(gòu)造應(yīng)受力明確、傳力簡捷、平安可靠，并應(yīng)符合計(jì)算中所采用的邊境條件。n二、分類n 受力：壓力支座節(jié)點(diǎn)和拉力支座節(jié)點(diǎn)n 構(gòu)造: n 平板支座節(jié)點(diǎn)n 單面弧形支座節(jié)點(diǎn)n 板式橡膠支座節(jié)點(diǎn)n 球鉸壓力支座節(jié)點(diǎn)n三、構(gòu)造與設(shè)計(jì)1、平板支座節(jié)點(diǎn)(壓力)：適用于較小跨度網(wǎng)架ba支座斜桿上弦桿錨栓支座底板空心球體上弦桿支座斜桿錨栓ba支座底板網(wǎng)架桿件接受拉力錨栓錨栓支承托座支座底板平板支座節(jié)點(diǎn)(拉力) ：適用于較大跨度網(wǎng)架1壓力支座: 與平面桁架的支座類似 底板的平面尺寸、厚度， 十字肋板的尺寸和焊縫等2拉力支座 錨栓直徑需求經(jīng)過計(jì)算確定 一個(gè)拉力螺栓的有效截面面積應(yīng)按下式

20、計(jì)算 eAatatfnR3 . 1平板支座節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)概要2、單面弧形支座節(jié)點(diǎn)(壓力)：適用于中小跨度網(wǎng)架R底部支承弧形板底部支承弧形板1-1 網(wǎng)架支座上部支承板空心球體網(wǎng)架桿件網(wǎng)架支座上部支承板11錨栓rhchbeLb錨栓 2 2 網(wǎng)架支座上部支承板 網(wǎng)架桿件 空心球體 網(wǎng)架支座上部支承板 2-2 底部支承 弧形板 底部支承弧形板 b hchberRL單面弧形拉力支座節(jié)點(diǎn)(拉力)：適用于中小跨度網(wǎng)架錨栓支承托座接受拉力錨栓網(wǎng)架桿件網(wǎng)架支座上部的支承板1-11 1 b網(wǎng)架支座上部的支承板底部支承弧形板1弧形支座的平面尺寸 a1b1R/f R-支座反力f-鋼材或鑄鋼抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值2弧形支座的厚度弧形板中央截面最大彎距為單面弧形支座設(shè)計(jì)概要由強(qiáng)度條件得出由強(qiáng)度條件得出f-f-鋼材或鑄鋼抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值鋼材或鑄鋼抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值t150m