结构力学ch3.大跨屋盖结构
62页1、第3章 大跨屋盖结构,大跨屋盖结构体系 网架的形式 网架计算要点 网架的设计,主要内容:,重点:,网架的形式 网架的设计(杆件和节点),第3章 大跨屋盖结构,3.1 结构形式,平面结构体系 梁式结构(平面桁架、空间桁架),平面刚架和拱式结构 空间结构体系 平板网架结构,网壳结构,悬索结构,斜拉结构,张拉整体结构等,第3章 大跨屋盖结构,3.2 网架的形式,按弦杆层数不同可分为双层网架和三层网架,第3章 大跨屋盖结构,网架结构几何不变的必要条件: W=3J-m-r0 几何可变体系 的判断: K中对角线上出现零元素 |K|=0,3.2.1网架结构的几何不变性分析,第3章 大跨屋盖结构,平面桁架系网架 两向正交正放网架 两向正交斜放网架 三向网架,3.2.2双层网架常用的形式,特点:由平面桁架相互交叉所组成,其上、下弦杆长度相等,杆件类型少,且上、下弦杆和腹杆在同一平面内。一般应使斜腹杆受拉,竖杆受压。斜腹杆与弦杆间的夹角宜在4060之间,第3章 大跨屋盖结构,两向正交正放网架,两向正交正方,由两组分别与边界平行的平面桁架互成90交叉组成。同一方向的各平面桁架长度一致,第3章 大跨屋盖结构,
2、两向正交斜放网架,两向正交斜放,短桁架对长桁架有嵌固作用,受力有利。角部产生拔力,常取无角部形式。比正交正放网架空间刚度大,受力均匀,用钢省。适用于建筑平面为矩形的情况。,第3章 大跨屋盖结构,两向正交斜放网架,两向正交斜放,几何不变体系,网架空间刚度大,受力性能好,内力分布也较均匀。杆件数量多,节点构造比较复杂。三向网架适用于大跨度且建筑平面为三角形、六边形、多边形和圆形的情况。,第3章 大跨屋盖结构,四角锥体系网架 正放四角锥网架 正放抽空四角锥网架 棋盘形四角锥网架 斜放四角锥网架 星形四角锥网架,第3章 大跨屋盖结构,正放四角锥网架,正放四角锥网架,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。适用于建筑平面接近正方形的周边支承及点支承情况。,第3章 大跨屋盖结构,正放抽空四角锥网架,两向正交斜放,周边网格锥体不动外,跳格地抽掉一些四角锥单元中的腹杆和下弦杆,使下弦网格尺寸扩大一倍。适用于中、小跨度或屋面荷载较轻的周边支承、点支承以及周边支承与点支承结合的网架。,第3章 大跨屋盖结构,棋盘形四角锥网架,棋盘形四角锥网架,正放四角锥网架周边四角锥不变,中间四角锥间隔
3、抽空,下弦杆呈正交斜放,上弦杆呈正交正放。克服了斜放四角锥网架屋面板类型多,屋面组织排水较困难的缺点。适用于中、小跨度周边支承方形或接近方形平面的网架。,第3章 大跨屋盖结构,斜放四角锥网架,斜放四角锥网架,受力合理,杆件数量少,屋面板类型多,屋面组织排水较困难。适用于中、小跨度周边支承,或周边支承与点支承相结合的矩形平面情况。,第3章 大跨屋盖结构,星形四角锥网架,星形四角锥网架,将四角锥底面的四杆换为十字交叉杆,并加中竖杆形成。适用于中、小跨度周边支承方形或接近方形平面的网架。,第3章 大跨屋盖结构,三角锥体系网架 三角锥网架 抽空三角锥网架 蜂窝形三角锥网架,第3章 大跨屋盖结构,三角锥网架,三角锥网架,上、下弦平面均为三角形网格。杆件受力均匀,本身为几何不变体,整体抗扭、抗弯刚度好。适用于大中跨度及重屋盖建筑物,当建筑平面为三角形、六边形和圆形时最为适宜。,第3章 大跨屋盖结构,抽空三角锥网架,抽空三角锥网架,抽去部分三角锥单元的腹杆和下弦杆。下弦杆内力较大,用钢量省,但空间刚度较三角锥网架小。适用于中、小跨度的三角形、六边形和圆形等平面的建筑。,第3章 大跨屋盖结构,蜂窝形三
4、角锥网架,蜂窝形三角锥网架,上弦为正三角形和正六边形网格,下弦为正六边形网格。本身几何可变。其上弦杆短,下弦杆长,受力合理。适用于中、小跨度周边支承的情况,可用于六边形、圆形或矩形平面。,第3章 大跨屋盖结构,大跨度为60m以上 中跨度为3060m 小跨度为30m以下,3.2.3网架选型,根据建筑平面形状和跨度大小,支承方式、荷载大小、屋面构造和材料、制作安装方法等因素。 网架结构设计与施工规程JGJ 7-91,第3章 大跨屋盖结构,网架结构的支承 周边支承 点支承 周边支承与点支承相结合 两边和三边支承等,第3章 大跨屋盖结构,网架结构的支承,周边支承,第3章 大跨屋盖结构,网架结构的支承,点支承,第3章 大跨屋盖结构,网架结构的支承,周边支承和点支承结合,第3章 大跨屋盖结构,网架高度及网格尺寸:网架的高度与屋面荷载、跨度、平面形状、支承条件及设备管道等因素有关。,第3章 大跨屋盖结构,网架的挠度要求及屋面排水坡度,用小立柱,起拱,网架屋面找坡,找坡立柱,容许挠度:用作屋盖L2/250,用作楼盖L2/300 排水坡度:3%5% 起拱要求:L2/300,第3章 大跨屋盖结构,3.3
5、网架的计算要点,满足网架结构设计与施工规程JGJ7-91的规定,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。 永久荷载:网架自重;屋面(或楼面)材料重力;吊顶材料的重力;设备管道的重力。,3.3.1直接作用(荷载)和间接作用,第3章 大跨屋盖结构,可变荷载:活荷载、雪荷载、积灰荷载、风荷载及吊车荷载 抗震验算: 竖向抗震验算:设防烈度为8度或9度的地区,周边支承及多点支承和周边支承相结合的网架屋盖 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,第3章 大跨屋盖结构,温度内力:不计算的条件 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下式的计算值,第3章 大跨屋盖结构,荷载及荷载效应组合 : 对非抗震设计,建筑结构荷载规范GB 50009 ; 对抗震设计 ,建筑抗震设
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