建筑结构选型7-网架.ppt
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1、第七章 平板网架结构网格结构是将杆件按一定规律布置,通过节点连接而成的一种空间杆系结构。网架结构是一种受力性能很好的空间高次超静定结构体系。优点:1、经济 网架结构是一种空间杆系结构,杆件主要承受轴力作用,截面尺寸相对较小;这些空间交汇的杆件又互为支撑,将受力杆件与支撑系统有机结合起来,因而用料经济。由于结构组成的规律性,大量杆件和节点的形状、尺寸相同,这就给工厂成批生产创造了有利条件,制作费用可降低。2、安全网架结构一般是高次超静定结构,具有多向受力性能,其刚度和整体性较好,能有效地承受集中荷载、非对称荷载以及悬挂吊车、地震力等动力荷载。3、适应性强4、制作、安装方便5、设计、计算简便缺点:
2、出新较难(造型功能不强)造价较高节点用钢量大,钢管杆件的取材较普通型钢困难,网架屋面材料的选用受到限制第一节 网架的结构形式 交叉桁架体系、角锥体系一、交叉桁架体系是由竖向平面桁架相互交叉联成一体的网状结构。网架的节点构造与平面桁架类似。1、两向正交正放网架(井字形网架)两个方向的竖向平面桁架垂直交叉,且分别与边界方向平行。上下弦的网格尺寸相同,而且同一方向的平面桁架长度一致,制作、安装较为简便。基本单元为一不全由三角形组成的六面体,属几何可变,应适当设置支撑。受力状况与其平面尺度及支承情况关系较大。对于周边支承,受力类似于双向板;点支承,支承附近杆件及主桁架跨中弦杆内力最大,其它部位杆件内力
3、较小。2、两向正交斜放网架两个方向的竖向平面桁架垂直交叉,且与边界成45度夹角。两向正交斜放网架中平面桁架与边界斜交,各片桁架长短不一,而其高度又基本相同,因此靠近角部的短桁架刚度相对较大,对与其垂直的长桁架将起一定的弹性支承作用,从而减少了长桁架中部的正弯矩。所以在周边支承的情况下,它较两向正交正放网架刚度大、用料省。当长桁架直通角柱时,四个角支座会形成较大拉力。3、两向斜交斜放网架构造处理麻烦,拼装变形较大,受力性能欠佳。4、三向网架三个方向的竖向平面桁架按60度夹角相互交叉。上下弦平面网格均为正三角形,因此这种网架是以许多稳定的三棱体为基本单元所组成的几何不变体系。三向网架的受力性能好,
4、空间刚度大,并能均匀地把力传至支承系统。但汇交于一个节点的杆件可多达13根,节点构造比较复杂。二、四角锥体系以四角锥为其组成单元。网架的上、下弦平面均为正方形网格,使下弦平面正方形的四个顶点对应于上弦平面正方形的形心,并以腹杆连接上下弦节点,即形成若干个四角锥体。若改变上下弦错开的平行移动量,或相对地旋转上、下弦(一般45度)并适当地抽去一些弦杆和腹杆,即可获各种形式的四角锥网架。1、正放四角锥体系以倒四角锥体为组成单元,上、下弦杆均与相应边界平行。上下弦节点均分别连接8根杆件。杆件受力较均匀,空间刚度比其它类型的四角锥网架及两向网架好。屋面板规格比较统一,便于起拱,上下弦杆等长,无竖杆,构造
5、较简单。但因杆件较多,用钢量可能略高。2、正放抽空四角锥网架在正放四角锥网架的基础上,除周边网格不动外,适当抽掉一些四角锥单元的腹杆和下弦杆,使下弦网格尺寸比上弦网格尺寸大一倍,其受力与正交正放交叉梁系相似。正放抽空四角锥网架的杆件数目较少,构造简单,起拱也较方便,但是抽空以后,下弦杆内力的均匀性较差,刚度比未抽空的四角锥网架小些,但能满足工程要求。3、斜放四角锥网架以倒四角锥为组成单元。由锥底构成的上弦杆与边界成45度夹角,而连接各锥顶的下弦杆则与相应边界平行。因此,它的上弦网格呈正交斜放,下弦网格呈正交正放。斜放四角锥网架上弦长度比下弦小,周边支承时,杆件受力合理。节点汇交的杆件相对较少(
6、上弦节点6根,下弦节点8根),用钢量较省。但屋面板种类较多,屋面排水坡的形成也较困难。安装时,宜采用整体吊装。4、星形四角锥网架它的组成单元形似一星体,星体单元是由两个倒置的三角形小桁架交叉而成。两个小桁架的底边构成网架上弦,它们与边界成45度夹角。在两个小桁架交汇处设有竖杆,各单元顶点相连即为下弦杆。它的上弦呈正交斜放,下弦呈正交正放,斜腹杆与上弦杆在同一竖向平面内。星形网架的上弦杆比下弦杆短,受力合理。网架受力接近于交叉梁系,刚度稍差于正放四角锥网架。5、棋盘形四角锥网架在正放四角锥网架的基础上,除周边四角锥不变外,中间四角锥间隔抽空,下弦改为正交斜放,其外形与国际象棋棋盘相似。也具有上弦
7、短,下弦长的特点,由于周边满锥,因此它的空间作用得以保证,受力均匀,同时杆件少,屋面板规格单一,用钢指标良好。三、三角锥体系以倒置的三角锥为网架的组成单元。锥底正三角形的三边即为网架的上弦杆,其棱为网架的腹杆。1、三角锥网架由一系列四面体(三角锥)和八面体组合而成,它的上、下弦平面均为正三角形网格,下弦三角形网格的顶点对着上弦三角形网格的形心。三角锥网架的杆件受力均匀,整体抗扭、抗弯刚度好,上、下弦节点汇交杆件数均为9根,节点构造类型统一。如网架高度 ,可以使所有杆件等长。2、抽空三角锥网架在三角锥网架的基础上,适当抽去三角锥单元中的腹杆和下弦杆,使上弦平面为三角形网格,下弦平面为三角形及六边
8、形网格的组合或均为六边形网格。前者称为抽空三角锥网架I型,后者称为抽空三角锥网架II型。抽空三角锥网架的节点和杆件数量均比三角锥网架少,用料较省,上、下弦节点的交汇杆件分别为8根和6根。上弦网格较密,便于铺设屋面板,下弦网格稀疏,有利于节省用料。刚度较三角锥网架为差,相邻下弦杆内力的差别也较大。3、蜂窝形三角锥网架由一系列四面体(三角锥)和十四面体组合而成。它的上弦平面为正三角形和正六边形网格,下弦平面为正六边形网格,下弦杆与腹杆位于同一竖向平面内。上弦杆短,下弦杆长,受力合理,而且每个节点都只汇交6根杆件,简化了节点构造。在常见的几种网架中,杆件数和节点数最少的一种。但上弦平面的六边形网格增
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