某单层球面网壳结构设计

某 单 层 球 面 网 壳 结 构 设 计
赵 建 伟
（ 太原通胜路桥建设 开发有 限公 司 ， 山西 太原 ００２ ３ ０４）
摘
要： 运用 ３ ３ Ｄ Ｓ空 间结构 计算软件 对某体育 中心屋盖球面 网壳结构形式进 行设计计 算 ， 并对各 荷载 工况 组合下杆件 应 力比和
结构动 力特性 等进行 了分析 ， 分析结果表 明该结构 刚度和结构振型符合要求 ， 件承 载力 、 杆 稳定和／ 构变形均满 足规范 要求 ， Ｚ ， ： ： ｋ 结构
架规范 。
收 稿 日期 ：０ ２ ０ －７ ２ １ — ５２
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７ ＼
５ 计 算结 果分 析
用 Ｓ Ｐ０ ０软件 进行 了结构 的动力 特 性 计算 ， 用 Ａ Ｓ Ｓ Ａ ２０ 并 ＮＹ
图 １ 单层 圆 形 网 壳 平 面 图
２ 结构计 算
该工程 为空间网格结 构 ， 部支撑 结构 为混 凝 土框 架 ， 下 本文
Fra Baidu bibliotek
大型通用有 限元软件进行 校核 ， 第一 步是对结 构 的前 面九 个模 态 进行计算 ， 二步是对地震 力计算 （ 第 采用振 型分 解反 应谱 法 ） 第 ， 三步是在地震力及其他荷 载组 合 的情 况下 ， 行结构 杆件 的 内力 进
仔细分析结构振 型图和 自振频率 可以得 出 ， 网壳 结构 的频 谱
的现象 。
析软件 Ｓ Ｐ０ ０进行 动力分析 ， Ａ ２０ 设计 时参 照建筑效 果 图以及 结构 是前 ４阶的振型 图。 的下部施工 图 ， 荷载取 值时参 照 Ｇ ０ ０ －０ １ 筑结 构荷 载规 Ｂ ５０ ９２０ 建
结构采用单层凯威 特型球面网壳结 构形式 ， 是在肋 环 型的基 ０ ２ Ｎ ｍ ， ．５ｋ ／ 在进行设 计计算 时 ， 载通过 面荷 载双 向导 荷 至上 荷 础上加斜杆 而组 成 的 ， 大大提 高 了网壳 的 刚度 ， 它 提高 了抵 抗非 弦杆件 。 对称 性荷载 的能 力。构件 数量 比肋 环型 多 ， 整 体 刚度好 ， 用 但 适 依据 Ｇ ０ １—０ ０建筑抗 震设计 规 范 ， Ｂ５０ １２ １ 综合 考虑 太原地 区
表 １ 结 构 自振 频 率
自振 周 期／ ｓ
１
数值
０． ９ ２ ３７４ ０． ９ ３ ７ ４２
０ ３６６ ．９ ２
ｎ
０ ３６６ ．９ ２
０ ３４２ ．９ ３
ｒ ６
ｎ
０ ３４２ ．９ ３
０ ３ ３１ ．９ ８
图 ２ 单层圆形网壳计算图
ｒ ８
０ ３ ３１ ９ ６
０． ８８ １ ３ ５
３ 使 用程 序 和计算 依 据
对该单层凯威特 型球 面网壳进 行动力 特性 的模 态分 析 ， ｌ 表 本论文采用空 间结构设 计 软件 ３ ３ Ｄ Ｓ建模 计算 ， 钢结 构分 显示 了结构前 ９阶振型 的 自振周期 结果 及振 动形 式 ， ３～图 ６ 用 图
＼ ／／＼ ＼ ＼ ＼ ／ ／ ／ ７１
＼ ｛ ＼ Ｉ Ｉ ／ ／ ／ ／ ／＼
值取 ０ １ （ ＝ ．６ ， ．６ 一 ０ １ ） 特征周 期值取 ０ ４ （ ｇ ０ ４ ） 钢 结 ．５ｓ Ｔ ＝ ．５ｓ ，
构 阻 尼 比取 ０ ０ （ ．２ ＝０ ０ ） ．２ 。
整个计算过程 中结构设 计基 准 期取 ５ ０年 ， 并综 合 考虑 水 平 方 向和竖直方 向的地震作 用的影响。
仅 以上部 网架三维建模进行计算 （ 图 ２ 。结 构采用 周边支 撑 ， 见 ）
，
４ ６根 杆 件 ， ５ 网架 自重 为 １ ． ｇｍ ７ ８ｋ／ 。
计算 ， 后对构件截 面 的强 度进 行验 算 ， 然 同时 也对 构件 截 面的 稳 Ｙｚ三向刚性约束 。结构钢材采用 Ｑ ３ Ｂ级 钢 ， ， ２５ 杆件 全部采用 定进行验算 。 热轧 无 缝 钢 管 ， 接 空心 球 采用 加 肋 和 不加 肋 两种 形 式 ， 焊 共有 １ 结构动力特性 的分析结果 。 ）
于中等及以上跨度 。屋盖跨度 ３ 矢跨 比为 １ ６ ０ｍ， ／。
＿ ，
的抗震 设 防烈 度 ８度 ， 震 分 组为 第 一 组 ， 本 地震 加速 度 值 地 基
０２ｇ ．０ 。计算 时建筑场地 类别 采 用 Ⅲ类 ， 水平 地 震影 响 系数 最 大
７ ＼ ７ ＼ ７
设计合 理。
关键词 ： 单层球面 网壳 ， 模态分析 ， 结构工程 中图分 类号 ：Ｕ ３ Ｔ ３
文献标 识码 ： Ａ
１ 工程概 况
本工程为某煤棚 一屋 盖 ， 下部 支撑结 构 为混凝 土 框架 ， 虑 考
网壳结构 。
４ 荷载 取值
根据本项 目的建筑 设计 及场 地情 况 ， 确定 荷载 取值 为 ： 弦 上
Ｌ ／Ｖ
＼ ／ ／ ／ ／ ／ ∈ ＼／／＼ ｙ ＼ 二 ＼＼ｆ ／ ／ ＼ ＼ ＼／ ／ ＼
／ ＼『 ＼ｌ ＞ ＼ｆ ＼
∈
结构采用抗震设计 ， 内力设计值 根据荷 载及荷载 效应 组合来
进行计算 ， 参照的 国家标准为 Ｇ ０ １ —０ １建筑抗震设计规范 。 Ｂ５ ０ ２ ０ １
．
４ ・ ８
第３ ８卷 第 ２ １期 ２ｏ １２ 年 ７ 月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖ ｌ３ ． １ ０ ＿ ８ Ｎｏ ２ Ｊ１ ２ １ ｕ． ０２
文章编号 ：０ ９ ６ ２ （ ０ ２ ２ —０ ８ ０ １０ － ８ ５ ２ １ ） １０ ４ — ２
载 为 ０ ５ｋ ／ 基 本 风 压 为 ０ ４ｋ ／ ，０年 一 遇 的基 本 雪 压 为 ． Ｎ ｍ ， ． Ｎ ｍ ５
． Ｎ ｍ ， 吊顶 荷 载 ） ０ ５ｋ ／ ， 面 活 荷 为 ． Ｎ ｍ 屋 到造型的美观和 功能要 求 ， 应建 筑要 求 ， 屋盖 用如 图 １ 示球 面 静 载 为 ｏ ５ｋ ／ 下 弦 静 载 （ 所