网架结构设计1

图2.46 空心球直径估算
Dd1 2ad2
式中：θ—汇集于球节点任意两相邻钢管之间的 夹角（弧度），一般不小于35°；
a—不小于10mm，一般取a=15mm或 20mm；
d1、d2—组成θ角的钢管的外径，mm； D—空心球的外径，mm。
2）壁厚（t）
空心球的壁厚应同时满足以下三个条件： ①D/t=25～45； ②t/δmax=1.2～2.0（这里δmax为节点所连接钢
3.2.2 .2 网架结构的形式 1．交叉桁架系网架
两向正交正放网架
两 向 正 交 斜 放 网 架
三 向 网 架
2．三角锥体系网架
三 角 锥 网 架
蜂角 窝锥 形网 三架
抽网 空架 三 角型 锥
Ⅱ Ⅰ
抽网 空架 三 角型 锥
3．四角锥体系网架
正
边
放
边
四
相
角
连
锥
网
架
斜
顶
放
顶
四
相
2．焊接空心球节点
（1）特点和适用范围
焊接空心球节点（Hollow spherical nodes）是目前在 国内得到广泛应用的一种节点形式，约占已建成网架 工程50%左右。这种节点是一种空心球体,它是将两块 圆钢板经热压或冷压（常用前者）成两个半球壳后再 对焊而成。空心球的钢材品种宜采用Q235钢和Q345 钢制作。
角
连
锥
网
架
正放抽空四角锥网架
棋盘形四角锥网架
星形四角锥网架
4．六角锥体系网架
六角锥网架
2.2.3 网架结构的选 型
1．周边支承网架的 结构选型与工程实 例
上海体育馆
2．三边支承网架的 结构选型与工程实 例
广州白云 机场机库
屋盖
3．点支承网架的结构选型与工程实例
美国芝加哥国会大厅网架结构
选杆
规格统一的问题
小跨度网架:2～3种
大中跨度网架: 6～7种,一般不超过8种。
3．杆件的计算长度和长细比限值
（1）网架杆件的计算长度l0
节点
杆件
螺栓球 焊接空心球
板节点
弦杆及支座 腹杆
l
0.9 l
l
腹杆
l
0.8 l
0.8 l
（2）网架杆件的长细比限值
1）受压杆件
180
2）受拉杆件
①一Βιβλιοθήκη Baidu杆件
3.2.3 网架结构的计算要点
3.2.3.1 荷载与作用 1．永久荷载
（1）自重（2）屋面（3）吊顶 (4) 设备管道
2．可变荷载
（1）屋面活载（2）屋面雪荷载（3）风荷载 (4) 积灰荷载 (5) 吊车荷载
3.地震作用 水平,竖向
4. 温度应力
3.2.4网架内力计算方法
计算模型---结点为铰接 1. 空间桁架位移法 2. 交叉梁系差分法 3. 拟夹层板法 4. 假想弯矩法
由于球体为各向同性，钢管杆件与空心球的配合不会产 生偏心，因此,焊接空心球节点适应性强，尤其对三向 网架、三角锥网架和六角锥网架更加适宜。
（2）焊接空心球的构造
焊接空心球按构造可分为两类：
不加肋空心球和加肋空心球。
当球直径≥300mm，且杆件内力较大需要提高空心球 承载能力要求时，可采用加肋空心球。加肋空心球的 承载力比不加肋空心球高约15%～30%。 加肋空心球的肋板厚度不应小于球壁厚度，通常可取 为与空心球壁厚相同。
边界条件及对称性的利用
3.2.5 网架结构的设计与构造
3.2.5.1 网架结构的杆件设计 1．杆件材料和截面形式 钢材品种: Q235钢和Q345钢。 截面形式: 圆钢管、单角钢、双角钢、H型钢和方钢管等。 2．杆件截面尺寸 截面的最小尺寸: 角钢: L50×3 钢管: φ48×2。
常用钢管规格: φ48×3.5、φ60×3.5、φ75.5×3.75、φ89×4、 φ108×6、φ114×4、φ133×8、φ159×10、 φ168×12、φ180×14
肋板可用平台或凸台，采用凸台时，其高度不得大于 1mm，而且应使内力较大的杆件位于肋板平面内。
球体
①
球体
①
②③
-
球体 球体
球体
环形加劲肋板
环形加劲肋板
②
空心球构造剖示图
环形加劲肋板
③
（2）空心球尺寸的估算方法
空心球尺寸主要包括空心球外径和壁厚。
1）外径（D）
空心球体外径主要是由构造要求确定，通常取 钢管外径最大值的2倍以上，且应使连接于同 一球节点上的各相邻杆件之间球面焊缝空隙一 般不小于10mm。为保证这一焊缝空隙，空心 球直径可初步按下式估算：
不加肋时ηc =1.0,加肋时ηc =1.4；
[Nc]—受压空心球的承载力设计值, 单位为N。
2）受拉空心球
[N t]0 .5 5 ttd f
式中： t —空心球壁厚（mm）；
d—钢管外径（mm）；
f —钢材抗拉强度设计值（N/mm2）；
ηt—加肋空心球承载力提高系数； 不加肋时ηt =1.0,加肋时ηt =1.1；
[Nt]—空心球的抗拉承载力设计值, 单位为N。
按下式进行验算：
Ncmax [Nc ] Ntmax [ N t ]
一般抗压承载力起控制作用。 如何提高焊接空心球的抗压承载力?
球内灌浆 加平行双肋
钢管穿通 十字肋
（4）空心球与杆件连接的构造与计算
管杆件中的最大壁厚）； ③tmin≥4mm（其中tmin为空心球最小壁厚尺 寸）。
（3）焊接空心球的承载力验算
当空心球直径为120～500mm时,其承载力验可按下式计算：
1）受压空心球
[Nc]c(4
t2d2 0td0 1.3 )
D
式中：D—空心球外径（mm）；
t —空心球壁厚（mm）
ηc—加肋空心球承载力提高系数，
4．网架结构的主要几何尺寸 （1）网架高度（h） 跨高比 (10~14) (混凝土) (13~17)-0.03L （2）上弦平面网格尺寸（s） 重屋面: (2~4)+0.2L [(6~8)+0.08L] 轻屋面: (6~8)+0.07L (3) 挠度要求和屋面排水
L/250~L/300 (屋面排水3~5%)
400
②支座附近杆件
300
③直接承受动力荷载杆件 250
3.2.5.2 网架结构的节点设计及构造
1．焊接钢板节点 焊接钢板节点是在平面桁架钢板节点的基础上 发展起来的一种网架节点形式。其主要优点是刚 度较大，造价较低，制作时不需要大量机械加工， 是一种便于就地制作的节点型式。缺点是现场焊 接量大，且仰焊、立焊占一定的比例，需要采取 措施控制焊接变形和节点偏心。它主要用于网架 杆件为两个角钢组成的T形截面或十字形截面的 两向交叉网架或四角锥体网架。