网架结构（二）

为加强自己对工程设计文件编制工作，保证设计文件的质量和完整性，提高设计制图水平和质量，给预算和施工提供准确依据。在设计工程施工图时一定要有据可依切不可闭门造车，必须在国家现行有关文件深度规范规定的基础上，结合工程的实际情况，才可作深度优化。做好学习笔记。

续网格结构（一）

空间桁架位移法

1、基本方程为KU=P,结构力学中位移法的准则方程式。

2、总刚度矩阵K由单元刚度通过坐标变换，然后对号入座叠加而成。

3、根据边界条件对总刚度矩阵K修正为K’,K’的行列式不等于零时才能求解。

4、空间桁架位移法是网架结构的精确解法。

软件设计计算输入顺序如下：

网架的周期

T=2π/w

与网架基频对应的周期称为基本周期。基本周期随网架的短向跨度增大而加大，对周边支承网架，基本周期在0.3~0.7s

网架自振频率和振型特点

1、网架结构的频谱非常密集，特别在水平振型类密集区域，会出现相邻两个频率相等或接近情况。

2、网架的基本周期与网架的短向跨度关系很大，且与支座的约束强弱有关，

3、网架振型可分为两类，以水平振动为主的水平振型类，和以竖向振动为主的竖向振型类。一般情况下，网架竖向振型明显。

振型分解法

假定结构是线形弹性的多自由度体系，利用振型分解和振型正交性原理，将求解n个自由度弹性体系的地震反应分解成为求解n个独立的等效单自由度弹性体系的最大地震反应，在求出每一振型的反应（内力及变形）之后，再按照一定的法则（CQC、SRSS）组合成总效应验算截面。

惯性力

恢复力

阻尼力

时程分析法

是一种直接积分法，对得到的动力方程进行直接积分，从而求得每一瞬间结构的位移、速度和加速度。

1、弹性及非线性均可用。

2、比反应谱法先进，但计算量大。

3、是反应谱法的补充。

4、目的是校核结构是否存在强度，变形或延性的薄弱部位。

5、可以求出时间历程各个时刻的反应。

6、地震波选取

应按建筑场地类别和设计地震分组选用不少于两组的实际强震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线，其平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符。

加速度曲线峰值应根据与抗震设防烈度相应的多遇地震的加速度时程曲线最大值进行调整，并应选择足够长的地震动持续时间。

7、逐步积分方法：等加速度法，线性加速度法

法等

网架地震作用

在抗震分析时，应考虑支承体系对空间网格结构受力的影响。此时易将空间网格结构与支承体系共同考虑，按整体分析模型进行计算；亦可把支承体系简化为空间网格结构的弹性支座，按整体分析模型进行计算。

在进行结构地震效应分析时，对于周边落地的空间网格结构，阻尼比值可取0.02；对设有混凝土结构支承体系的空间网格结构，阻尼比值可取00.03.

对于体型复杂或较大跨度的空间网格结构，宜进行多维地震作用下的效应分析。进行多维地震效应计算时，可采用多维随机振动分析方法、多维反应谱法或时程分析法。当按多维反谱法进行空间网格结构三维地震效应分析时，结构各节点最大位移响应与各杆件最大内力响应可按规程附录F公式进行组合计算。

竖向地震简化计算（规范附录G）

竖向地震作用标准值

竖向地震作用系数

杆件材料及截面形式

材料：Q235/Q345

截面：圆钢管、方钢管、角钢

圆钢管：高频点焊钢管、无缝钢管

优点：各方向惯性矩相同，截面封闭、回转半径大，对受压受扭有利

杆件计算长度

与连接形式有关

杆件容许长细比

受压—防止失稳；

受拉—刚度

杆件截面选择

1、截面规格不宜过多，6~7种；

2、同样截面积，宜选择薄壁截面，回转半径大对稳定有利

48*3；60*3.5；75.5*3.75；

88.5*4；114*4；133*6；

140*5；159*10；159*12；

165*4.5；180*14；

3、常用规格，方便生产；

杆件构造要求

1、截面不宜太小，壁厚不宜小于2mm

2、轴向受力，不可承受横向荷载；

3、封闭，宜避免急留湿气，灰尘；

4、受拉杆件不宜设接头，受压杆件只容许有一个接头，且在受力较小区域

5、空间网格结构杆件分布应保证刚度的连续性，受力方向相邻的弦杆其杆件截面面积之比不宜超过1.8倍，多点支承的网架结构其反弯点处的上，下弦杆宜按构造要求加大截面。

杆件设计计算（压/拉）

1、轴心受拉

2、轴心受压

程序设计采用满应力优化设计，强度或稳定性不够，加大截面

节点

1、用钢量为整个网架杆件的20%~25%；

2、主要分为内部节点和支座节点；

节点设计构造原则

1、受力合理、传力明确，可靠，实际与节点计算模型相符；

2、保证杆件交汇于一点，不产生弯矩；

3、构造简单，制作安装方便；

4、尽量减少用钢量；

网架节点类型

1、焊接钢板

2、焊接空心球，冷压或热压成型；加肋板

Q235B《碳素结构钢》

Q345B《低合金高强度结构钢》

3、螺栓球节点

4、直接相惯节点

5、焊接钢管节点

焊接空心球受压拉承载力

在实验资料回归分析得出：

受压破坏属于壳体稳定破坏

受拉破坏属于强度破坏

加肋球，轴力为主时，受压承载力提高40%

焊接空心球焊接构造

1、不加肋空心球

加肋空心球

2、空心球球劲大小能排列所连接所有杆件，为便于施焊和母材不致过热，连接与同一节点的各杆件空隙不宜小于10mm.

3、网架和双层网壳空心球外径与壁厚之比宜取25~45；单层网壳空心球的外径壁厚之比宜取20~35；空心球外径与主钢管外径之比宜取2.4~3.0；空心球壁厚与主钢管的壁厚之比宜取1.5~2.0；空心球壁厚不宜小于4mm.

4、空心球外径大于300mm时，杆件内力较大，需要提高承载力，球内科加肋，其厚度应不小于球壁厚度，内力较大杆件位于肋板平面内；

5、钢管杆件与空心球连接，钢管应开坡口，在钢管与空心球之间应留有一定缝隙并予以焊透，以实现焊缝与钢管等强，否则应按角焊缝计算。

钢管端头可加套管与空心球焊接。套管壁厚不应小于3mm，长度可为30mm~50mm。

6、角焊缝的焊脚尺寸应符合下列规定：

1）当钢管壁厚tc ≤ 4mm时

2）当tc>4mm时

7、当空心球直径过大、空心球节点相邻连接杆件又较多时，为了减少空钢管杆件心球节点直径，允许部分腹杆与腹杆或弦杆相汇交，但应符合下列构造要求；

1）所有会交杆件的轴线必须通过球中心线；

2）会交两杆中，另一杆坡口焊在相汇交赶上，但应保证有3/4截面旱在球上，并应设置加劲板；

3）受力大的杆件，可增设支托板

（未完待续）