组合网架结构—03

令：
C=2M/Nd
焊接球验算步骤： 焊接球验算步骤：
1、根据N、M和钢管直径 ，确定 、根据 、 和钢管直径 和钢管直径d，确定C; 2、根据 的取值范围按公式确定ηN和ηM ； 的取值范围按公式确定η 、根据C的取值范围按公式确定 按公式计算N >M满足设计要求 满足设计要求。 3、按公式计算NR或MR。 NR >N 或MR >M满足设计要求。
7.1.2 国内外应用情况
国内： 世纪 年代，联方型的圆柱面网壳， 世纪50年代 国内：20世纪 年代，联方型的圆柱面网壳，小角钢或 木材，跨度30m 木材，跨度 国外： 年在德国建造的一个由施威特勒设计的30m 国外：1863年在德国建造的一个由施威特勒设计的 年在德国建造的一个由施威特勒设计的 直径钢穹顶。 直径钢穹顶。 日本自20世纪 世纪70~90年代共建成跨度 日本自 世纪 年代共建成跨度 100m~140m的网壳结构 余幢，国际高水平。 的网壳结构10余幢 的网壳结构 余幢，国际高水平。
拱支网壳结构：拱结构和网壳结构合成； 拱支网壳结构：拱结构和网壳结构合成；拱可采用实体 也可采用格构， 也可采用格构，可设置在网壳端部边界处也可设置在 任意部位；拱支网壳结构可减小网壳结构的跨度， 任意部位；拱支网壳结构可减小网壳结构的跨度，增 加结构的刚度，减小结构变位； 加结构的刚度，减小结构变位；改善单层网壳的稳定 性。 斜拉网壳结构：主要指斜拉双层网壳。 斜拉网壳结构：主要指斜拉双层网壳。很少采用单层斜 拉网壳—斜拉索会产生应力集中 斜拉索会产生应力集中。 拉网壳 斜拉索会产生应力集中。 空腹网壳结构：由两向平面空腹拱系组成； 空腹网壳结构：由两向平面空腹拱系组成；厚度小于双 层网壳厚度，竖杆是较短的梁元； 层网壳厚度，竖杆是较短的梁元；为提高整个空腹网 壳的抗扭刚度和结构稳定性， 壳的抗扭刚度和结构稳定性，应设置局部交叉支撑 四向空腹平面空腹拱系组成） 国家大剧院 国家大剧院； （四向空腹平面空腹拱系组成）—国家大剧院；沿支 承边界一或两个节间增设斜杆，提高抗剪能力。 承边界一或两个节间增设斜杆，提高抗剪能力。
弦支网壳结构： 弦支网壳结构： 通常由单层球面、椭球面网壳与若干圈环索系统组成； 通常由单层球面、椭球面网壳与若干圈环索系统组成； 张拉环索和斜索，可对网壳产生向内的水平力， 张拉环索和斜索，可对网壳产生向内的水平力，力 求实现自平衡； 求实现自平衡；若干圈环索使得单层网壳的稳定性 得到改善；应分批张拉， 得到改善；应分批张拉，避免杆件内力变化过于剧 甚至由施工阶段控制；与索穹顶相比， 烈，甚至由施工阶段控制；与索穹顶相比，可铺设 刚性屋面
不足： 不足：上弦节点构造复杂 楼层高度比通常楼盖大
6.2 组合网架结构的形式与分类
四大类： 四大类：
（1）两向正交类组合网架 ） （2）两向斜交类组合网架 ） （3）三向类组合网架 ） （4）蜂窝形三角锥组合网架 ）
6.3 组合网架的计算方法
下弦杆、腹杆、下弦节点受力状态与网架完全相同； 下弦杆、腹杆、下弦节点受力状态与网架完全相同；上 弦板工作状态是既有平面内力又有弯曲内力， 弦板工作状态是既有平面内力又有弯曲内力，肋的工 作状态是既有轴力又有弯曲内力（含扭转） 作状态是既有轴力又有弯曲内力（含扭转）
如果焊接空心球加肋， 如果焊接空心球加肋，在承载力计算公式中乘以加 肋承载力提高系数η 压弯取1.4,拉弯取1.1 1.4,拉弯取1.1。 肋承载力提高系数ηd ，压弯取1.4,拉弯取1.1。
7.4 各类派生的新型网壳结构
组合网壳结构： 世纪 年代发展起来的， 世纪80年代发展起来的 组合网壳结构：20世纪 年代发展起来的，由混凝土和 钢材两种不同材料， 钢材两种不同材料，薄壳结构和网壳结构合成
7.3.3 网壳的边缘构件（竖向反力、水平反力） 网壳的边缘构件（竖向反力、水平反力）
三种支承方式： 三种支承方式： （1）两端边支承。在两端设横隔，增强平面内刚度 ）两端边支承。在两端设横隔， （2）两纵边支承。在两纵边设置强大抗侧构件， ）两纵边支承。在两纵边设置强大抗侧构件， 纵边落地时在支承点设置预应力地梁 （3）四边支承。四边都设置边缘构件。 ）四边支承。四边都设置边缘构件。 球壳： 球壳：设置实体的或格构的外环梁 双曲扁网壳、扭壳：端部横隔等边缘构件沿周边支承， 双曲扁网壳、扭壳：端部横隔等边缘构件沿周边支承， 边缘构件具有足够的平面内刚度。 边缘构件具有足够的平面内刚度。 必要时：网壳、 必要时：网壳、边缘构件和下部支承结构整体分析
6.5 组合网架的制作与安装
制作： 制作：
安装： 安装： 高空散装法：在楼板上设满堂支承架；拼装下弦方框和单根下弦杆， 高空散装法：在楼板上设满堂支承架；拼装下弦方框和单根下弦杆， 形成下弦平面桁架；拼装腹杆人字架，用临时上弦杆调整定位， 形成下弦平面桁架；拼装腹杆人字架，用临时上弦杆调整定位， 在施工期构成临时斜放四角锥网架；吊装上弦预制板， 在施工期构成临时斜放四角锥网架；吊装上弦预制板，与上弦节 点焊牢；铺设缝中钢筋，用细石混凝土灌缝；现浇40mm细石混 点焊牢；铺设缝中钢筋，用细石混凝土灌缝；现浇 细石混 凝土面层。 凝土面层。
高空滑移法：可在地面上组装成条状的组合网架， 高空滑移法：可在地面上组装成条状的组合网架，吊装 后高空滑移就位；也可在高空平台上组装， 后高空滑移就位；也可在高空平台上组装，滑移一段 距离，在空出的平台组装下一段。 距离，在空出的平台组装下一段。
整体提升法：适用于多层及高层建筑组合网架楼层结构。 整体提升法：适用于多层及高层建筑组合网架楼层结构。 提升设备可采用小型升板机或液压爬杆式千斤顶。 提升设备可采用小型升板机或液压爬杆式千斤顶。
（4）按网壳的层数分类。单层，双层，多层。 ）按网壳的层数分类。单层，双层，多层。 网格的布置。 网格的布置。 （5）按网壳的用材分类。 ）按网壳的用材分类。
7.2.2 网壳结构的选型
跨度、刚度、平面形状、支承条件、 跨度、刚度、平面形状、支承条件、制作安装技术 （1）双层网壳可采用铰接节点，单层网壳采用刚接节点。 ）双层网壳可采用铰接节点，单层网壳采用刚接节点。 大跨度（ 小跨度（ 大跨度（>80m）双层；中、小跨度（<40m）单层 ）双层； ） （2）对于大中跨度的球面网壳和双曲扁网壳，中部区域可 ）对于大中跨度的球面网壳和双曲扁网壳， 采用单层，边沿区域双层。 采用单层，边沿区域双层。
第6章 组合网架结构 章
6.1 概述
6.1.1 组合网格结构 年代， 始于20世纪80年代，以 钢砼板代替钢上弦， 钢砼板代替钢上弦，以 组合节点代替上弦节点。 组合节点代替上弦节点。
6.1.2 组合网架的特点和优缺点
特点和优点： 特点和优点： （1）钢砼平板或带肋板代替上弦杆，是板系、梁系、杆系 ）钢砼平板或带肋板代替上弦杆，是板系、梁系、 共同受力的组合结构 （2）充分发挥 种材料的不同优势 ）充分发挥2种材料的不同优势 （3）承重与围护结构合二为一（屋盖不需要另设屋面板）。 ）承重与围护结构合二为一（屋盖不需要另设屋面板）。 （4）刚度大。与同等钢网架相比，竖向刚度增加 ）刚度大。与同等钢网架相比，竖向刚度增加30%-50%。 。 （5）节省用钢量。与同等钢网架相比，用钢量节省 ）节省用钢量。与同等钢网架相比，用钢量节省15%25% （6）更适合作为楼盖结构（跨度大，室内柱子少；楼层自 ）更适合作为楼盖结构（跨度大，室内柱子少； 重小；水平地震作用下降） 重小；水平地震作用下降）
（3）平面为圆形、正六边形和接近圆形的多边形，宜 ）平面为圆形、正六边形和接近圆形的多边形， 采用球面网壳；平面形状接近正方形、矩形， 采用球面网壳；平面形状接近正方形、矩形，宜采用 圆柱面、双曲扁网壳、 圆柱面、双曲扁网壳、单块或四块组合型扭壳 肋环型， （4）小跨度球面壳网格 肋环型，大中跨度球壳 三 ）小跨度球面壳网格—肋环型 大中跨度球壳—三 角形网格（ 型 短程线型、葵花网格等）， ），防止顶 角形网格（K型、短程线型、葵花网格等），防止顶 部构件密集 联方网格， （5）小跨度柱面壳 联方网格，大中跨度柱壳 三角 ）小跨度柱面壳—联方网格 大中跨度柱壳—三角 形网格；双曲扁网壳、 形网格；双曲扁网壳、扭壳网格可参照柱面网壳
7.3.4 挠度限值
<短向跨度的 短向跨度的1/400。悬挑网壳的最大挠度 悬挑长度的 短向跨度的 。悬挑网壳的最大挠度<悬挑长度的 1/200 根据工程经验或特殊要求，限制可适当调整。 根据工程经验或特殊要求，限制可适当调整。
7.3.5 杆件设计
普通型钢或薄壁型钢。管材 高频焊管或无缝钢管 高频焊管或无缝钢管。 普通型钢或薄壁型钢。管材—高频焊管或无缝钢管。钢 管不宜小于¢48╳3 普通型钢50╳3 ¢48╳3， 管不宜小于¢48╳3，普通型钢50╳3 双层网壳杆件的计算长度同网架杆件 单层网壳杆件计算长度根据杆件弯曲方向、节点形式： 单层网壳杆件计算长度根据杆件弯曲方向、节点形式：
7.3 网壳结构设计一般原则
7.3.1 网壳的矢跨比、厚跨比 网壳的矢跨比、
7.3.2 网格尺寸和网格数 工程经验 跨度<40m：1.5m~3.0m 跨度 ： 跨度在50m-100m：2.5m~3.5m 跨度在 ： 跨度>100m：3.0m~4.5m 跨度 ： 短向跨度网格数不宜小于6。 短向跨度网格数不宜小于 。空间相邻杆件夹角不宜小 于300。
局部双层网壳结构：中部单层，边部双层； 局部双层网壳结构：中部单层，边部双层；双层网壳可 由立体桁架拱系交叉组合；单层网壳节点是刚性的， 由立体桁架拱系交叉组合；单层网壳节点是刚性的， 单双层过渡节点可以是铰接的； 单双层过渡节点可以是铰接的；整体结构稳定性要好 于单层网壳；比双层网壳更简洁， 于单层网壳；比双层网壳更简洁，造型优美 折叠式网壳结构： 折叠式网壳结构：在双层网壳某几处轴线处拆除上弦杆 或下弦杆，形成铰线，网壳可以沿铰线折叠； 或下弦杆，形成铰线，网壳可以沿铰线折叠；在地面 组装（先形成机构），再沿铰线转动、提升展开， ），再沿铰线转动 组装（先形成机构），再沿铰线转动、提升展开，就 位后连接上弦杆或下弦杆，铰接改为刚接。 位后连接上弦杆或下弦杆，铰接改为刚接。机构到结 构的过程。 构的过程。
7.2 网壳结构的形式与选型
7.2.1 网壳结构的形式与分类 ；（2） （1）按曲率半径；（ ）曲面外形 ）按曲率半径；（
切割、组合形成新的网壳外形。 切割、组合形成新的网壳外形。
（3）按网壳网格形式分类 ）
双曲扁网壳、 双曲扁网壳、双曲抛物面网壳的网格形式可 参照圆柱面网壳的网格形式。 参照圆柱面网壳的网格形式。
第7章 网壳结构概述 章
wenku.baidu.com7.1 综述
7.1.1 网壳结构的优越性 单层、 单层、双层 （1）兼有杆系和薄壳结构的受力特征 ） （2）刚度大、跨越能力大，特别是跨度 ）刚度大、跨越能力大，特别是跨度100m以上时 以上时 （3）小型构件组成大型结构 ） （4）计算理论和软件已成熟 ） （5）造型丰富多彩 ）
7.3.6 网壳节点
大中跨度双层网壳： 大中跨度双层网壳：焊接空心球节点 中小跨度双层网壳： 中小跨度双层网壳：螺栓球节点 中小跨度单层网壳： 中小跨度单层网壳：焊接空心球节点 小跨度单层网壳： 小跨度单层网壳：还可采用自主开发的嵌入式毂节点
焊接空心球节点在压弯或拉弯共同作用下承载力设计值： 焊接空心球节点在压弯或拉弯共同作用下承载力设计值：
计算方法： 计算方法：
（1）有限元法（离散化方法） 。杆元、梁元、板壳元； ）有限元法（离散化方法） 杆元、梁元、板壳元； 上弦节点考虑三个线位移、三个角位移； 上弦节点考虑三个线位移、三个角位移；下弦节点考 虑三个线位移 ）。把上弦板作为夹层 （2）拟夹层板法（连续化方法）。把上弦板作为夹层 ）拟夹层板法（连续化方法）。 板的上表层， 板的上表层，把腹杆和下弦杆折算成夹层板的夹心层 和下表层 （3）简化计算法（离散化再到连续化方法）——等代 ）简化计算法（离散化再到连续化方法） 等代 空间桁架位移法。根据能量原理，把上弦板等代为四 空间桁架位移法。根据能量原理， 组或三组上弦平面内的平面交叉杆系， 组或三组上弦平面内的平面交叉杆系，再返回求得上 弦板及力的内力
6.4 组合网架的节点构造
要求上弦节点上弦平面内与各杆件连接为刚性， 要求上弦节点上弦平面内与各杆件连接为刚性，传递轴 力和弯矩；但腹杆与上弦节点连接仍为铰接。 力和弯矩；但腹杆与上弦节点连接仍为铰接。故为半 刚半铰节点。 刚半铰节点。 （1）焊接十字板节点：用于角钢组合网架。已有工程 ）焊接十字板节点：用于角钢组合网架。 应用 （2）焊接球缺节点：一般用于圆管。天大实验表明其 ）焊接球缺节点：一般用于圆管。 传力可靠。 传力可靠。