大跨度空间结够组成及其受力特点

大跨空间结构课程报告姓名：毛婷学号：20092387班级：土木0904学院：土木工程与建筑学院大跨度空间网架结构组成及其受力特点摘要：大跨钢结构是经济和社会发展的需要，今年来，由于现代技术的支撑和新型材料的加盟，网架、网壳、管桁结构等大跨空间钢结构获得广泛应用。

当今社会经济飞速发展，人民生活水平日益提高，在20世纪后半期土木工程和结构工程所取得的巨大成就鼓舞下，世界各国、尤其是发达国家纷纷筹划建造更大、更高、更长的各种超大型复杂结构物，来满足人们对生活空间的追求。

各发达国家为大跨空间结构的发展提供了大量的物力、财力。

并定期举办年会和各种学术交流活动（IASS）来发展这种结构形式。

Large span steel structure is the requirement of economic and social development, this year, due to modern technology and new materials to join, grid, shell, tube truss structure of large span spatial steel structure is widely used. In today's rapid economic development, increasing people's standard of living, in the second half of the twentieth Century civil engineering and structural engineering,inspired by the great achievemengts, all countries in the world, especially the developed countries are planning to build greater, higher, longer a variety of large and complex structures, to meet the needs of people living space for the pursuit of. In the developed countries for the large span space structure development provided the bulk of the material resources, financial capacity. And regularly holds annual meetings and variousacademic exchange activities ( IASS ) to the development of thiskind of structure form.引言：大跨钢结构主要用于公共建筑,如大会堂、影剧院、展览馆、音乐厅、体育馆、加盖体育场、航空港等,也用于工业建筑,如飞机制造厂的总装车间、飞机库、造船厂的船体结构车间等。

这些建筑采用大跨结构是由装配机器(如船舶、飞机)的大尺寸或工艺过程要求决定的。

近10多年来，我国大跨钢结构建筑物建设发展较快,特别是2008北京奥运场馆建设,为我国大跨钢结构建筑物建设提供了一个展现的机会,涌现出大量结构新颖、技术先进的建筑。

大跨度钢结构的组成复杂，受力特点多样。

下简要简述。

关键词：大跨度；钢结构；组成；受力特点钢结构的组成大跨度房屋结构的主要类型与受力特点一般认为，大跨度房屋结构是指24m以上的跨度。

能做到24m以上跨度的结构有桁架、网架、刚架、拱、悬索和薄膜空间结构等。

(1)大跨度屋架大跨度的屋架多采用钢桁架或预应力混凝土桁架。

1)屋架的受力特点：屋架是由杆件组成的构件体系，其节点一般假定为铰接点。

当荷载只作用在节点上时，所有杆件均只有轴向力，其材料强度可以得到充分利用，这就是屋架结构的优点，因此它在较大跨度的建筑中得到应用。

2)屋架的形式、基本尺寸：3)屋架的制作、运输与安装：屋架就其整体结构讲是受弯构件，平面结构。

屋架的平面外刚度非常弱。

(2)平板网架结构1)网架的特点与适用范围：网架结构可分为平板网架和曲面网架两种。

平板网架采用较多，其优点如下：①三维空间受力体系。

杆件主要承受轴向力，受力合理，节省材料。

②整体性好，刚度大，稳定，抗震性能好，可悬挂吊车；③杆件类型较少，比较统一，适于工业化生产；④尤其适用于大跨结构，体育馆、展览馆等大型建筑广泛采用。

2) 平板网架的结构形式1. 两向正交正放网架正交：两个方向桁架互相垂直斜放：两个方向桁架都与建筑平面的边线平行特点：两个方向桁架跨度相等或接近时，两个方向桁架受力才比较均匀，且能发生整体空间作用如建筑平面为长方形，空间作用不明显网格平面为几何可变体型，刚度差，需设斜撑2. 两向正交斜放网架正交：两个方向桁架互相垂直斜放：两个方向桁架都与建筑平面的边线成45度角特点:a.长度不统一，最长的桁架长度桁架长度不因平面长边的增加而改变b.短桁架对长桁架起支承作用，可降低长桁架的内力c.网格平面图形可维持几何不变形，空间刚度好d.网架四角的锚拉，使长桁架在角部产生负弯矩对四角支座产生较大的拉力，使四角有可能翘起由角部两个柱子共同承担，避免拉力集中3.三向交叉网架三个方向的桁架相互交叉60度而成特点：a.上下玄网格均为三角形b.空间刚度比两向网架好c.杆件内力更均匀d.结点汇交杆件多，构造复杂4. 锥体网架由三角锥、四角锥或六角锥单元组成三角锥的型式：a. 上下玄均为三角形网格---空间刚度好b .跳格三角锥体网格：上玄为三角形网格，下玄为三角形和六角形网格---用料省5. 四角锥:上下玄均为方格，上下玄错开半格型式：a. 正放四角锥体网架b. 斜放四角锥体网架6. 六角锥的杆件多，结点构造复杂，屋面板为六边形或三角形，施工困难，较少采用7. 交叉桁架体系是由上下弦平行的平面桁架，相交叉联成一体的空间结构。

8. 角锥体系网架是由三角锥、四角锥或六角锥单元分别组成的空间网架结构。

它比交叉桁架体系网架刚度大，受力性能更好，而且可以在工厂生产出标准角锥单元体，便于现场安装。

3) 网架结构的支承可分为周边支承、点支承、周边支承与点支承相结合、三边支承活两边支承和单边支承。

a. 周边支承网架是网架四周边界上的全部节点均为支承。

支座节点可支承在柱顶，也可支承在柱间桁架活连系梁上。

由于这种网架的支承点多，故传力直接，受力均匀。

周边支承网架是最常用的支承方式。

b. 点支承的网架与无梁楼盖受力有相似之处，应尽可能设计成带有一点长度悬挑网格，这样可使跨中正弯矩和挠度减少，并使整个网架的内力趋于均匀。

c. 周边支承与点支承相结合的网架是在周边之处的基础上，在建筑物内部增设中间之处点，这样可以有效地减少网架杆件的内力峰值和挠度。

d. 三边支承活两边支承在网架的一边或两边不允许设置柱子时，则需将网架设计成三边支承一边自由或两边支承两边自由形式。

e. 单边支承在悬挑网架结构中经常可以遇到，这时网架的受力与悬挑板受力相似，支承沿悬挑根部设置，且必须在网架上下弦平面内均设置。

4)平板网架的受力特点：网架的高度(即厚刚度和杆件内力。

网架的高度主要取决于跨度。

网格尺寸应与网架高度配合决定。

5)网架的杆件形式与节点：杆件形式有钢管和角钢两种。

钢管比角钢受力合理，材料节省35％，大跨度网架多用钢管。

6）焊接钢板节点主要用于弦杆呈两向布置的各类网架，如两向正交正放网架、两向正交斜放网架以及各种类型的四角锥网架。

网架中，上、下弦杆均成两向正交布置，斜腹杆或位于弦杆的竖平面内或与弦杆竖平面成45。

角相交。

杆件端部均在节点处相交。

为使这些汇交的杆件能在节点上有效地连成一体，杆件内力得到可靠的传递，应沿杆件方向设置相应的节点板，各节点板间则以焊缝连成整体，从而形成了焊接钢板节点。

这种节点与钢桁架的节点构造较为相似，有时为了增加节点的强度和刚度，也可以在十字节点板中心加设一段圆钢管，将十字节点板直接焊于中心钢管上，从而形成一个由中心钢管加强的焊接钢板节点。

7）焊接空心球节点由两个半球对焊而成。

半球有冷压和热压成型两种方法。

热压成型简单，不需要很大的压力，采用多；冷压不仅需要很大的压力，要求钢材的材质好，而且对模具的磨损也较大，目前很少采用。

当焊接空心球的直径较大时，为了增加球体的承载力，可以在两个半球的对焊处增加肋板，三者焊成整体。

网架杆件通过角焊缝或对接焊缝与空心球相连。

焊接空心球节点8）螺栓球节点将网架杆件通过高强螺栓、套筒、螺钉或销钉、锥头、封板与实心钢球连接起来的一种节点形式。

9）直接相贯节将网架腹杆(支管)的端部经机械加工成相贯面后，直接焊在弦杆（主管)壁上，也可以将一个方向的弦杆焊在另一个方向弦杆的管壁上。

这种节点因为省去了任何节点连接部件，因而节点的用钢量少，但是它要求的加工精度很高。

杆件可以是圆钢管，也可以是方钢管。

10）焊接钢管节点它是由空心圆柱体组成的节点，杆件直接焊在圆柱体的表面上，由于网架杆件的端部要加工成与圆柱体表面相交的曲面，因此，它对杆件的加工精度要求较高。

11) 支座形式a. 网架结构的支座节点一般采用铰支座。

b. 铰支座的构造应该符合它的力学假定，允许转动，否则网架的实际内力相变形就可能与计算值出人较大，容易造成事故。

c.根据网架的跨度大小、支座受力特点和温度应力等因素的差别，一般可做成不动饺支座或半滑动的铰支座。

d.有的网架（如两向正交斜放网架）角部对支座产生拉力，因此角部应做成能够抵抗拉力的铰支座。

a.平板压力或拉力支座角位移受到很大的约束，只适用于较小跨度网架b.单面弧形压力支座角位移未受约束，适用于中小跨度网架c.单面弧形拉力支座适用于较大跨度网架。

在承受拉力的锚栓附近应设加劲肋以增强节点刚度d.双面弧形压力支座支座和底板间设有弧形块，上下面都是柱面，支座既可转动又可平移e.球铰压力支座只能转动而不能平移，适用于多支点支承的大跨度网架板式橡胶支座通过橡胶垫的压缩和剪切变形，支座既可转动又可平移。

如果在一个方向加限制，支座为单向可侧移式，否则为两向可侧移式12) 单层刚架的受力特点：单层刚架一般是由直线形杆件，梁与柱刚性连接而成的结构。

其受力特点是：在竖向荷载作用下柱对梁的约束减少了梁的跨中弯矩；在水平力的作用下，梁对柱约束减少了柱内弯矩。

梁与柱由于刚性连接，因而刚度提高。

门式刚架可分为无铰刚架、两铰刚架和三铰刚架三种。

无铰刚架，柱底弯矩大，是超静定结构，结构刚度大。

当地基发生不均匀沉降时，结构会产生附加内力。

三铰刚架是静定结构。