鋼結(jié)構(gòu)識圖知識培訓(xùn)精典課件

3.1結(jié)構(gòu)形式3.2網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)形式3.3網(wǎng)架的計算要點3.4空間桿系有限元法3.5網(wǎng)架桿件設(shè)計3.6節(jié)點設(shè)計3.7網(wǎng)殼新加坡濱海藝術(shù)中心

第三章大跨屋蓋結(jié)構(gòu)3.1結(jié)構(gòu)形式新加坡濱海藝術(shù)中心第三章大跨屋蓋結(jié)構(gòu)1大跨度結(jié)構(gòu)的分類

平面結(jié)構(gòu)體系空間結(jié)構(gòu)體系

梁式結(jié)構(gòu)（平面、空間桁架）平面剛架結(jié)構(gòu)拱式結(jié)構(gòu)

平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)

懸索結(jié)構(gòu)

斜拉結(jié)構(gòu)

張拉整體結(jié)構(gòu)3.1結(jié)構(gòu)形式大跨度結(jié)構(gòu)的分類平面結(jié)構(gòu)體系梁式結(jié)構(gòu)（平面、空間桁架）2梁式結(jié)構(gòu)平面剛架結(jié)構(gòu)拱式結(jié)構(gòu)返回平面結(jié)構(gòu)體系梁式結(jié)構(gòu)平面剛架結(jié)構(gòu)拱式結(jié)構(gòu)返回平面結(jié)構(gòu)體系3平板網(wǎng)架網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)平板網(wǎng)架網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)4圖1(a)平行布置預(yù)應(yīng)力雙層索系；圖1(a)平行布置預(yù)應(yīng)力雙層索系；5斜拉結(jié)構(gòu)(圖1c)MaysvilleBridge斜拉結(jié)構(gòu)(圖1c)MaysvilleBridge6圖2張拉整體結(jié)構(gòu)圖2張拉整體結(jié)構(gòu)7網(wǎng)架按弦桿層數(shù)不同可分為雙層網(wǎng)架和三層網(wǎng)架。雙層網(wǎng)架是由上弦、下弦和腹桿組成的空間結(jié)構(gòu)(圖3a)，是最常用的網(wǎng)架形式。圖3a雙層網(wǎng)架3.2網(wǎng)架的形式網(wǎng)架按弦桿層數(shù)不同可分為雙層網(wǎng)架和三層網(wǎng)架。圖3a雙層網(wǎng)架8特點：三層網(wǎng)架是由上弦、中弦、下弦、上腹桿和下腹桿組成的空間結(jié)構(gòu)(圖3b)。當(dāng)網(wǎng)架跨度較大時，三層網(wǎng)架用鋼量比雙層網(wǎng)架用鋼量省。但由于節(jié)點和桿件數(shù)量增多，尤其是中層節(jié)點所連桿件較多，使構(gòu)造復(fù)雜，造價有所提高。選用原則：網(wǎng)架跨度較大時，采用。圖3b三層網(wǎng)架特點：選用原則：圖3b三層網(wǎng)架9青島極地海洋世界效果圖青島極地海洋世界效果圖10青島極地海洋世界魚頭部分模型青島極地海洋世界魚頭部分模型113.2.1網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的幾何不變性分析判別依據(jù)網(wǎng)架為一空間鉸接桿系結(jié)構(gòu)，桿件布置必須保證不出現(xiàn)結(jié)構(gòu)幾何可變性。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)幾何不變的必要條件是：式中J——網(wǎng)架點數(shù)；m——網(wǎng)架的桿件數(shù)；r——支座約束鏈桿數(shù)，r≥63.2.1網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的幾何不變性分析判別依據(jù)網(wǎng)架為一空間鉸接桿12當(dāng)W>0網(wǎng)架為幾何可變體系；

W=0網(wǎng)架無多余桿件，如桿件布置合理，為靜定結(jié)構(gòu)；

W<0網(wǎng)架有多余桿件，如桿件布置合理，為超靜定結(jié)構(gòu)。當(dāng)W>0網(wǎng)架為幾何可變體系；133.2.2雙層網(wǎng)架的常見形式

平面桁架網(wǎng)架四面錐體系網(wǎng)架三角錐體體系網(wǎng)架

兩向正交正放網(wǎng)架

兩向正交斜放網(wǎng)架

三向網(wǎng)架

正放四角錐網(wǎng)架

正放抽空四角錐網(wǎng)架

棋盤四角錐網(wǎng)架

斜放四角錐網(wǎng)架

星形四角錐網(wǎng)架

三角錐網(wǎng)架

抽空三角錐網(wǎng)架

蜂窩形三角錐網(wǎng)架3.2.2雙層網(wǎng)架的常見形式平面桁架網(wǎng)架兩向正交正放網(wǎng)14圖3.4兩向正交正放網(wǎng)架

水平斜撐桿選用原則：在矩形建筑平面中，網(wǎng)架的弦桿垂直于及平行于邊界。圖3.4兩向正交正放網(wǎng)架水平斜撐桿選用原則：在矩15圖3.5周邊支承網(wǎng)架水平斜撐布置方式之一水平斜撐桿水平斜撐桿圖3.5周邊支承網(wǎng)架水平斜撐布置方式之一水平斜撐桿水平斜撐16圖3.6兩向正交斜放網(wǎng)架兩向正交斜放

短桁架對長桁架有嵌固作用，受力有利角部產(chǎn)生拔力，常取無角部形式。兩向斜交斜放

適用于兩個方向網(wǎng)格尺寸不同的情形受力性能欠佳，節(jié)點構(gòu)造較復(fù)雜圖3.6兩向正交斜放網(wǎng)架兩向正交斜放短桁架對長桁架有嵌17三向網(wǎng)架三個方向的平面桁架相互交角60比兩向網(wǎng)架剛度大，適合大跨度常用于正三角形，正六三角形平面在某些平面形狀會出現(xiàn)不規(guī)則桿件圖3.7三向網(wǎng)架三向網(wǎng)架圖3.7三向網(wǎng)架18圖3.8正放四角錐網(wǎng)架正放四角錐網(wǎng)架空間剛度較好，但桿件數(shù)量較多，用鋼量偏大。適用于接近方形的中小跨度網(wǎng)架，宜采用周邊支承。

圖3.8正放四角錐網(wǎng)架正放四角錐網(wǎng)架空間剛度較好，但192008奧運會場館（正放四角錐）2008奧運會場館（正放四角錐）20運動場看臺運動場看臺21特點：將正放四角錐網(wǎng)架適當(dāng)抽掉一些腹桿和下弦桿。圖3.10正放抽空四角錐網(wǎng)架特點：將正放四角錐網(wǎng)架適當(dāng)抽掉一些腹桿和下弦桿。圖3.10正22特點：保持正放四角錐網(wǎng)架周邊四角錐不變，中間四角錐間隔抽空，下弦桿呈正交斜放，上弦桿呈正交正放?？朔诵狈潘慕清F網(wǎng)架屋面板類型多，屋面組織排水較困難的缺點。圖3.11棋盤形四角錐網(wǎng)架特點：圖3.11棋盤形四角錐網(wǎng)架23圖3.12斜放四角錐網(wǎng)架特點：上弦網(wǎng)格呈正交斜放，下弦網(wǎng)格為正交正放。網(wǎng)架上弦桿短，下弦桿長，受力合理。

適用于中小跨度周邊支承，或周邊支承與點支承相結(jié)合的矩形平面。

圖3.12斜放四角錐網(wǎng)架特點：24星形網(wǎng)架上弦桿比下弦桿短，受力合理。豎桿受壓，內(nèi)力等于節(jié)點荷載。星形網(wǎng)架一般用于中小跨度周邊支承情況。

圖3.13星形四角錐網(wǎng)架星形網(wǎng)架上弦桿比下弦桿短，受力合理。豎桿受壓，內(nèi)力等于節(jié)點荷25三角錐網(wǎng)架上下弦平面均為正三角形網(wǎng)格，上下弦節(jié)點各連9根桿件。當(dāng)網(wǎng)架高度為網(wǎng)格尺寸的倍時，上下弦桿和腹桿等長。三角錐網(wǎng)架受力均勻：整體性和抗扭剛度好，適用于平面為多邊形的大中跨度建筑。

圖3.14三角錐網(wǎng)架

三角錐網(wǎng)架上下弦平面均為正三角形網(wǎng)格，上下弦節(jié)點各連9根桿件26圖3.15抽空三角錐網(wǎng)架

保持三角錐網(wǎng)架的上弦網(wǎng)格不變，按一定規(guī)律抽去部分腹桿和下弦桿。

抽桿后，網(wǎng)架空間剛度受到削弱。下弦桿數(shù)量減少，內(nèi)力較大。抽空三角錐網(wǎng)架適用于平面為多邊形的中小跨度建筑。

圖3.15抽空三角錐網(wǎng)架保持三角錐網(wǎng)架的上弦網(wǎng)格不變，按27上弦網(wǎng)格為三角形和六邊形，下弦網(wǎng)格為六邊形。腹桿與下弦桿位于同一豎向平面內(nèi)。節(jié)點、桿件數(shù)量都較少，適用于周邊支承，中小跨度屋蓋。蜂窩形三角錐網(wǎng)架本身是幾何可變的：借助于支座水平約束來保證其幾何不變。

圖3.16蜂窩三角錐網(wǎng)架

上弦網(wǎng)格為三角形和六邊形，下弦網(wǎng)格為六邊形。圖3.16蜂窩28原則：網(wǎng)架的選型應(yīng)結(jié)合工程的平面形狀、建筑要求、荷載和跨度的大小、支承情況和造價等因素綜合分析確定。按照《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》JGJ7—91的劃分：大跨度為60m以上；中跨度為30—60m；小跨度為30m以下。3.2.3網(wǎng)架的選型原則：網(wǎng)架的選型應(yīng)結(jié)合工程的平面形狀、建筑要求、荷載和跨度的29平面形狀為矩形的周邊支承網(wǎng)架，當(dāng)其邊長比(長邊／短邊)小于或等于1.5時，宜選用正放或斜放四角錐網(wǎng)架，棋盤形四角錐網(wǎng)架，正放抽空四角錐網(wǎng)架，兩向正交斜放或正放網(wǎng)架。對中小跨度，也可選用星形四角錐網(wǎng)架和蜂窩形三角錐網(wǎng)架。平面形狀為矩形的周邊支承網(wǎng)架，當(dāng)其邊長比大于1.5時，宜選用兩向正交正放網(wǎng)架，正放四角錐網(wǎng)架或正放抽空四角錐網(wǎng)架。當(dāng)邊長比不大于2時，也可用斜放四角錐網(wǎng)架。平面形狀為矩形的周邊支承網(wǎng)架，當(dāng)其邊長比(長邊／短邊)小于或30平面形狀為矩形、多點支承的網(wǎng)架，可選用正放四角錐網(wǎng)架、正放抽空四角錐網(wǎng)架，兩向正交正放網(wǎng)架。對多點支承和周邊支承相結(jié)合的多跨網(wǎng)架還可選用兩向正交斜放網(wǎng)架或斜放四角錐網(wǎng)架。平面形狀為圓形、正六邊形及接近正六邊形且為周邊支承網(wǎng)架，可選用三向網(wǎng)架，三角錐網(wǎng)架或抽空三角錐網(wǎng)架。對中小跨度也可選用蜂窩形三角錐網(wǎng)架。

平面形狀為矩形、多點支承的網(wǎng)架，可選用正放四角錐網(wǎng)架、正放抽31

網(wǎng)架的支承方式：

周邊支承

點支承

周邊支承與點支承相結(jié)合兩邊和三邊支承網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的支承網(wǎng)架的支承方式：周邊支承網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的支承32周邊支承是在網(wǎng)架四周全部或部分邊界節(jié)點設(shè)置支座(圖3.17a，b)，支座可支承在柱頂或圈梁上，網(wǎng)架受力類似于四邊支承板，是常用的支承方式。為了減小彎矩，也可將周邊支座略為縮進，如圖17(c)

圖3.17周邊支承周邊支承是在網(wǎng)架四周全部或部分邊界節(jié)點設(shè)置支座(圖3.17a33點支承網(wǎng)架受力與鋼筋混凝土無梁樓蓋相似。

為減小跨中正彎矩及撓度，設(shè)計時應(yīng)盡量帶有懸挑，多點支承網(wǎng)架的懸挑長度可取跨度的1／4～1／3(圖3.18)。

圖3.18點支撐點支承網(wǎng)架受力與鋼筋混凝土無梁樓蓋相似。圖3.18點支撐34圖3.19各種柱帽形式點支承網(wǎng)架與柱子相連宜設(shè)柱帽以減小沖剪作用。柱帽可設(shè)置于下弦平面之下(圖3.19a)，也可設(shè)置于上弦平面之上(圖3.19b)。當(dāng)柱子直接支承上弦節(jié)點時，也可在網(wǎng)架內(nèi)設(shè)置傘形柱帽(圖3.19c)，這種柱帽承載力較低，適用于中小跨度網(wǎng)架。圖3.19各種柱帽形式點支承網(wǎng)架與柱子相連宜設(shè)柱帽以減小沖35圖3.20周邊支撐與點支承結(jié)合

特點：

平面尺寸很大的建筑物，除在網(wǎng)架周邊設(shè)置支承外，可在內(nèi)部增設(shè)中間支承，以減小網(wǎng)架桿件內(nèi)力及撓度(圖3.20)

圖3.20周邊支撐與點支承結(jié)合特點：36網(wǎng)架高度確定原則網(wǎng)架的高度與屋面荷載、跨度、平面形狀、支承條件及設(shè)備管道等因素有關(guān)。屋面荷載較大、跨度較大時，網(wǎng)架高度應(yīng)選得大一些。平面形狀為圓形、正方形或接近正方形時，網(wǎng)架高度可取得小一些，狹長平面時，單向傳力明顯，網(wǎng)架高度應(yīng)大一些。點支承網(wǎng)架比周邊支承的網(wǎng)架高度要大一些。當(dāng)網(wǎng)架中有穿行管道時，網(wǎng)架高度要滿足要求。網(wǎng)架高度確定原則網(wǎng)架的高度與屋面荷載、跨度、平面形狀、支承條37網(wǎng)架的網(wǎng)格尺寸與高度關(guān)系密切，斜腹桿與弦桿夾角應(yīng)控制在400-550之間為宜。如夾角過小，節(jié)點構(gòu)造困難。網(wǎng)格尺寸要與屋面材料相適應(yīng)，網(wǎng)架上直接鋪設(shè)鋼筋混凝土板時，網(wǎng)格尺寸不宜過大，一般不超過3m，否則安裝困難。當(dāng)屋面采用有檁體系時，檁條長度一般超過6m。對周邊支承的各類網(wǎng)架高度及網(wǎng)格尺寸可按表3-1選用。網(wǎng)格尺寸確定原則網(wǎng)架的網(wǎng)格尺寸與高度關(guān)系密切，斜腹桿與弦桿夾角應(yīng)控制在40038

注：1．L2為網(wǎng)架短向跨度，單位為米；2．當(dāng)跨度在18m以下時網(wǎng)格數(shù)可適當(dāng)減少。

鋼結(jié)構(gòu)識圖知識培訓(xùn)精典課件39網(wǎng)架的撓度要求及屋面排水坡度

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的容許撓度不應(yīng)超過下列數(shù)值：用作屋蓋——L2／250；用作樓面——L2／300。L2為網(wǎng)架的短向跨度。網(wǎng)架屋面排水坡度一般為3％-5％，可采用下列辦法找坡：(a)在上弦節(jié)點上加設(shè)不同高度的小立柱(圖3.22a)，當(dāng)小立柱較高時，須注意小立柱自身的穩(wěn)定性；網(wǎng)架的撓度要求及屋面排水坡度網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的容許撓度不應(yīng)超過下列40(b)對整個網(wǎng)架起拱(圖3.22b)；(c)采用變高度網(wǎng)架，增大網(wǎng)架跨中高度，使上弦桿形成坡度，下弦桿仍平行于地面，類似梯形桁架。(3)有起拱要求的網(wǎng)架(為消除網(wǎng)架在使用階段的撓度)，其拱度可取不大于短向跨度的1／300。

(b)對整個網(wǎng)架起拱(圖3.22b)；41圖3.22網(wǎng)架屋面找坡（a）用小立柱（b）起坡圖3.22網(wǎng)架屋面找坡（a）用小立柱（b）起坡42施工中的網(wǎng)架施工中的網(wǎng)架43直接作用（荷載）和間接作用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)應(yīng)對使用階段荷載作用下的內(nèi)力和位移進行計算，并應(yīng)根據(jù)具體情況對地震作用、溫度變化、支座沉降等間接作用及施工安裝荷載引起的內(nèi)力和位移進行計算3.3網(wǎng)架的計算要點直接作用（荷載）和間接作用3.3網(wǎng)架的計算要點44直接作用永久荷載

網(wǎng)架自重屋面（樓面）材料重力吊頂材料的重力設(shè)備管道的重力

永久荷載

可變荷載

①屋面(或樓面)活荷載②雪荷載(雪荷載不應(yīng)與屋面活荷載同時組合)③風(fēng)荷載。由于網(wǎng)架剛度較大，自振周期較小計算風(fēng)載時可不考慮風(fēng)振系數(shù)的影響④積灰荷載⑤吊車荷載(工業(yè)建筑有吊車時考慮)。

可變荷載直接作用永久荷載網(wǎng)架自重永久荷載①屋面(或樓面)45地震作用（豎向）在抗震設(shè)防烈度為6度或7度的地區(qū)，網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)可不進行豎向抗震驗算；在抗震設(shè)防烈度為8度或9度的地區(qū)，網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)應(yīng)進行豎向抗震驗算。

對于懸挑長度較大的網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)以及用于樓層的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，當(dāng)設(shè)防烈度為8度或9度時，其豎向地震作用標(biāo)準值可分別取該結(jié)構(gòu)重力荷載代表值的10%或20%。設(shè)計基本地震加速度為0.3g時，可取該結(jié)構(gòu)重力荷載代表值的15%。計算重力荷載代表值時，永久荷載取100％，雪荷載和屋面積灰荷載取50%，不計屋面活荷載。地震作用（豎向）在抗震設(shè)防烈度為6度或7度的地區(qū)，網(wǎng)架屋蓋結(jié)46地震作用（水平）在抗震設(shè)防烈度為7度的地區(qū)，可不進行網(wǎng)架結(jié)構(gòu)水平抗震驗算；在抗震設(shè)防烈度為8度的地區(qū)，對于周邊支承的中小跨度網(wǎng)架可不進行水平抗震驗算；在抗震設(shè)防烈度為9度的地區(qū)，對各種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)均應(yīng)進行水平抗震驗算。水平地震作用下網(wǎng)架的內(nèi)力、位移可采用空間桁架位移法計算。網(wǎng)架的支承結(jié)構(gòu)應(yīng)按有關(guān)規(guī)范的規(guī)定進行抗震驗算。

地震作用（水平）在抗震設(shè)防烈度為7度的地區(qū)，可不進行網(wǎng)架結(jié)構(gòu)47溫度作用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)符合下列條件之一者，可不考慮由于溫度變化而引起的內(nèi)力支座節(jié)點的構(gòu)造允許網(wǎng)架側(cè)移，且側(cè)移值不小于下式的計算值：周邊支承的網(wǎng)架，當(dāng)網(wǎng)架驗算方向跨度小于40m，且支承結(jié)構(gòu)為獨立柱或磚壁柱；在單位力作用下，柱頂位移大于或等于上式的計算值溫度作用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)符合下列條件之一者，可不考慮由于溫度變化而引48如果需要考慮溫度變化引起的網(wǎng)架內(nèi)力，可采用空間桁架位移法，或近似計算方法。對非抗震設(shè)計的網(wǎng)架，荷載及荷載效應(yīng)組合應(yīng)按國家標(biāo)準《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001的規(guī)定進行計算?？拐鹪O(shè)計的網(wǎng)架，荷載及荷載效應(yīng)組合尚應(yīng)符合國家標(biāo)準《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2001的規(guī)定。

如果需要考慮溫度變化引起的網(wǎng)架內(nèi)力，可采用空間桁架位移法，或493.3.2網(wǎng)架內(nèi)力分析方法

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的外荷載按靜力等效原則，將節(jié)點從屬面積內(nèi)的荷載集中作用在該節(jié)點上。分析結(jié)構(gòu)內(nèi)力時，可忽略節(jié)點剛度的影響，假定節(jié)點為鉸接，桿件只承受軸力，當(dāng)桿件上作用有節(jié)間荷載時，應(yīng)同時考慮彎矩的影響。

3.3.2網(wǎng)架內(nèi)力分析方法網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的外荷載按靜力等效原則，50網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移可按彈性階段進行計算。根據(jù)網(wǎng)架類型、跨度大小按下列規(guī)定選用不同的計算方法。(1)空間桁架位移法，計算精度最高的一種方法，適用于各種類型、各種支承條件的網(wǎng)架計算。(2)交叉梁系差分法，簡化計算方法，用于跨度在40m以下的由平面桁架系組成的網(wǎng)架或正放四角錐網(wǎng)架的計算。(3)擬夾層板法，簡化計算方法，用于跨度在40m以下，由平面桁架系或角錐體組成的網(wǎng)架計算。(4)假想彎矩法，簡化計算方法，可用于斜放四角錐網(wǎng)架，棋盤形四角錐網(wǎng)架的估算。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移可按彈性階段進行計算。根據(jù)網(wǎng)架類型、跨度51網(wǎng)架桿件可采用鋼管、熱軋型鋼和冷彎薄壁型鋼。在截面積相同的條件下，管截面具有回轉(zhuǎn)半徑大，截面特性無方向性，抗壓屈承載力高等優(yōu)點，鋼管端部封閉后，內(nèi)部不易銹蝕，是目前網(wǎng)架桿件常用的截面形式。管材可采用高頻焊管或無縫鋼管，有條件時也可采用薄壁管形截面。材質(zhì)主要有Q235鋼及Q345鋼。

3.5網(wǎng)架桿件設(shè)計網(wǎng)架桿件可采用鋼管、熱軋型鋼和冷彎薄壁型鋼。3.5網(wǎng)架桿52網(wǎng)架桿件的長細比不宜超過下列數(shù)值受壓桿件：180受拉桿件：(1)一般桿件400(2)支座附近處桿件300(3)直接承受動力荷載的桿件250網(wǎng)架桿件主要受軸力作用，截面強度及穩(wěn)定計算應(yīng)滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的要。普通角鋼截面桿件的最小截面尺寸不宜小于50mm×3mm。鋼管不宜小于ф48×2mm。無縫圓管和焊接圓管壓桿在穩(wěn)定計算中分別屬于a類和b類截面。網(wǎng)架桿件的長細比不宜超過下列數(shù)值53網(wǎng)架節(jié)點數(shù)量多，節(jié)點用鋼量約占整個網(wǎng)架用鋼量的20％~25％，節(jié)點構(gòu)造的好壞，對結(jié)構(gòu)性能、制造安裝、耗鋼量和工程造價都有相當(dāng)大的影響。網(wǎng)架的節(jié)點形式很多，目前國內(nèi)常用的節(jié)點形式主要有：

(1)焊接空心球節(jié)點；(2)螺栓球節(jié)點；(3)焊接鋼板節(jié)點；(4)焊接鋼管節(jié)點(5)桿件直接匯交節(jié)點3.6節(jié)點球設(shè)計網(wǎng)架節(jié)點數(shù)量多，節(jié)點用鋼量約占整個網(wǎng)架用鋼量的20％~25％54圖3.28焊接鋼管節(jié)點圖3.29管件直接匯交節(jié)點圖3.28焊接鋼管節(jié)點圖3.29管件直接匯交節(jié)點55網(wǎng)架的節(jié)點構(gòu)造應(yīng)滿足下列要求(1)受力合理，傳力明確；(2)保證桿件匯交于一點，不產(chǎn)生附加彎矩；(3)構(gòu)造簡單，制作安裝方便，耗鋼量?。?4)避免難于檢查、清刷、涂漆和容易積留濕氣或灰塵的死角或凹槽，管形截面應(yīng)在兩端封閉。網(wǎng)架的節(jié)點構(gòu)造應(yīng)滿足下列要求563.6.1焊接空心球節(jié)點

焊接空心球節(jié)點構(gòu)造簡單，適用于連接鋼管桿件（圖3.30）球面與管件接時，只需將鋼管沿正截切斷，施工方便。圖3.30焊接空心球節(jié)點3.6.1焊接空心球節(jié)點焊接空心球節(jié)點構(gòu)造簡單，適用于連接57焊接空心球是由兩塊鋼板經(jīng)加熱壓成兩個半球，然后相焊而成。分加肋、不加肋（圖3.31）。圖3.31焊接空心球節(jié)點a無肋b有肋焊接空心球是由兩塊鋼板經(jīng)加熱壓成兩個半球，然后相焊而成。分加58

空心球外徑D

a——球面上連接桿件之間的縫隙不宜小于10㎜（圖3.32）θ——匯交于球節(jié)點任意兩鋼管桿件間的夾d1，d2

——組成θ角的鋼管外徑圖3.32空心球節(jié)點空隙空心球外徑D圖3.32空心球節(jié)點空隙59空心球徑等于或大于300㎜，且桿件內(nèi)力較大，需要提高承載力時，球內(nèi)可加環(huán)肋當(dāng)空心球直徑為120~500㎜時，其受壓、受拉承載力設(shè)計值可分別按下列公式計算

（a）受壓空心球（b）受拉空心球

空心球徑等于或大于300㎜，且桿件內(nèi)力較大，需要提高承載力時60空心球的壁厚應(yīng)根據(jù)桿件內(nèi)力由公式計算確定?？招那蛲鈴脚c壁厚的比值可在

D／t=24~25范圍內(nèi)選用空心球壁厚與鋼管最大壁厚的比值宜在1.2~2.0之間。鋼管桿件與空心球連接處，管端應(yīng)開坡口，并在鋼管內(nèi)加襯管（圖3.33），在管端與空心球之間焊縫可按對接焊縫計算，否則只能按斜角角焊縫計算圖3.33加襯管連接空心球的壁厚應(yīng)根據(jù)桿件內(nèi)力由公式計算確定?？招那蛲鈴脚c壁厚的61

3.6.2螺栓球結(jié)點

螺栓球結(jié)點的構(gòu)造螺栓球結(jié)點由鋼球、螺栓、套筒、銷釘（或螺釘）和錐頭（或封板）等零件組成（圖3.34），適用于連接鋼管桿件。圖3.34螺栓球連接節(jié)點示意圖3.6.2螺栓球結(jié)點螺栓球結(jié)點的構(gòu)造圖3.34螺62螺栓球節(jié)點及馬道焊接球節(jié)點螺栓球節(jié)點及馬道焊接球節(jié)點63

鋼球尺寸鋼球大小取決于相鄰桿件的夾角、螺栓的直徑和螺栓伸入球體的長度等因素。由圖35，導(dǎo)出球體內(nèi)螺栓不相碰的最小鋼球直徑D為

由圖36，導(dǎo)出滿足套筒接觸面要求的鋼球直徑D為鋼球尺寸64

D-----鋼球直徑（㎜）θ-----兩個螺栓之間的最小夾角（㎜）d1，d

2-----螺栓直徑（㎜），d1＞d2ε-----螺栓伸入鋼球長度與螺栓直徑的比例η-----套筒外接圓直徑與螺栓直徑的比例D-----鋼球直徑（㎜）65當(dāng)相鄰兩桿夾角θ＞30o，還要保證相鄰兩根桿件（管端為封板）不相碰，由圖3.37，導(dǎo)出鋼球直徑D還須滿足下式要求D1，D2--相鄰兩根桿件的外徑θ--相鄰兩根桿件的夾角d1--相應(yīng)于D1桿件所配螺栓直徑η--套筒外接圓直徑與螺栓直徑之比S--套筒長度圖3.37帶封板管件的幾何關(guān)系當(dāng)相鄰兩桿夾角θ＞30o，還要保證相鄰兩根桿件（管端為封板）66螺栓，套筒

高強度螺栓應(yīng)符合8.8或10.9級的要求，每個高強度螺栓受拉承載力設(shè)計值按下式計算：螺栓桿長度Lb由構(gòu)造確定(圖3.38)，其值為：

圖3.38高強螺栓幾何尺寸螺栓，套筒高強度螺栓應(yīng)符合8.8或10.9級的要求，每個67套筒通常開有縱向滑槽(圖3.39a)，滑槽寬度一般比銷釘直徑大1.5-2mm。套筒端部到開槽端部(或釘孔端)距離應(yīng)使該處有效截面抗剪力不低于銷釘(或螺釘)抗剪力，且不小于1.5倍開槽的寬度或6mm。套筒端部要保持平整，內(nèi)孔L徑可比螺栓直徑大1mm。

圖3.39套筒幾何尺寸套筒通常開有縱向滑槽(圖3.39a)，滑槽寬度一般比銷釘直徑68套筒長度可按下式計算采用滑槽時采用螺釘時套筒應(yīng)進行承壓驗算，公式為套筒長度可按下式計算采用滑槽時69當(dāng)桿件管徑較大時采用錐頭連接。管徑較小時采用封板連接。連接焊縫以及錐頭的任何截面應(yīng)與連接鋼管等強。圖3.40桿件端部連接焊縫錐頭和封板當(dāng)桿件管徑較大時采用錐頭連接。管徑較小時采用封板連接。連接焊70封板厚度應(yīng)按實際受力大小計算封板厚度可按近似方法計算，如圖3.41

沿環(huán)向單位寬度上板承受的力為

圖3.41封板封板厚度應(yīng)按實際受力大小計算圖3.41封板71封板周邊單位寬度徑向彎距近似為

當(dāng)達到塑性鉸彎距，封板達到極限承載力，由可導(dǎo)出

N-----鋼管桿件設(shè)計拉力

R-----鋼管的內(nèi)半徑S-----螺帽和封板接觸的圓環(huán)面的平均半徑f-----鋼材強度設(shè)計值-----封板厚度封板周邊單位寬度徑向彎距近似為72錐頭是一個軸對稱旋轉(zhuǎn)厚殼體（圖3.42）錐頭承載力主要與錐頂板厚度、錐頭斜率、連接管桿直徑、錐頭構(gòu)造的應(yīng)力集中等因素有關(guān)圖3.42錐頭構(gòu)造錐頭是一個軸對稱旋轉(zhuǎn)厚殼體（圖3.42）圖3.42錐頭構(gòu)造73

3.6.3焊接鋼板節(jié)點焊接鋼板節(jié)點可由十字節(jié)點板盒蓋板組成十字節(jié)點板宜由兩塊帶企口的鋼板對插而成（圖3.43a）,也可由三塊板正交焊成（圖3.43b）圖3.43焊接鋼板節(jié)點3.6.3焊接鋼板節(jié)點焊接鋼板節(jié)點可由十字節(jié)點板盒蓋板74焊接鋼板節(jié)點可用于兩向網(wǎng)架和由四角錐體組成的網(wǎng)架。常用焊接形式如圖3.44、圖3.45所示。網(wǎng)架弦桿應(yīng)同時與蓋板和十字節(jié)點板連接，使角鋼兩肢都能直接傳力。圖3.44兩向網(wǎng)架節(jié)點構(gòu)造焊接鋼板節(jié)點可用于兩向網(wǎng)架和由四角錐體組成的網(wǎng)架。常用焊接形75圖3.45四角錐體組成的網(wǎng)架節(jié)點構(gòu)造圖3.45四角錐體組成的網(wǎng)架節(jié)點構(gòu)造76焊接鋼板節(jié)點各桿件形心線在節(jié)點板處宜交于一點，桿件與節(jié)點連接焊縫的分布應(yīng)使焊縫截面的形心與桿件形心相重合。節(jié)點板厚度可根據(jù)網(wǎng)架最大桿件內(nèi)力由表3-5確定節(jié)點板厚度選用表表3-5桿件內(nèi)力（kN）

≤150160~250260~390400~590600~880890~1275節(jié)點板厚度（㎜）88~1010~1212~1414~1616~18焊接鋼板節(jié)點各桿件形心線在節(jié)點板處宜交于一點，桿件與節(jié)點連接773.6.4支座節(jié)點支座節(jié)點的構(gòu)造形式應(yīng)受力明確、傳力簡捷、安全可靠，并應(yīng)符合計算假定。

常用支座節(jié)點有以下幾種構(gòu)造形式：

平板壓力或拉力支座，只適用于較小跨度網(wǎng)架,如圖3.46。圖3.46平板壓力或拉力支座a角鋼桿件b鋼管桿件3.6.4支座節(jié)點支座節(jié)點的構(gòu)造形式應(yīng)受力明確、傳力簡捷、安78單面弧形壓力支座，適用于中小跨度網(wǎng)架如圖3.47圖3.47單面弧形壓力支座a兩個螺栓連接b四個螺栓連接單面弧形壓力支座，適用于中小跨度網(wǎng)架如圖3.47圖3.4779單面弧形拉力支座(圖3.48)適用于較大跨度網(wǎng)架。為更好地將拉力傳遞到支座上，在承受拉力的錨栓附近應(yīng)設(shè)加勁肋以增強節(jié)點剛度。圖3.48單面弧形拉力支座單面弧形拉力支座(圖3.48)適用于較大跨度網(wǎng)架。為更好地將80雙面弧形壓力支座(圖3.49)，在支座和底板間設(shè)有弧形塊，上下面都有是柱面，支座既可轉(zhuǎn)動又可平移。

圖3.49雙面弧形壓力支座雙面弧形壓力支座(圖3.49)，在支座和底板間設(shè)有弧形塊，上81球鉸壓力支座(圖3.50)只能轉(zhuǎn)動而不能平移，適用于多支點支承的大跨度網(wǎng)架。

圖3.50球鉸壓力支座球鉸壓力支座(圖3.50)只能轉(zhuǎn)動而不能平移，適用于多支點支82板式橡膠支座(圖3.51)適用于大中跨度網(wǎng)架。通過橡膠墊的壓縮和剪切變形，支座既可轉(zhuǎn)動又可平移。如果在一個方向加限制，支座為單向可側(cè)移式，否則為兩向可側(cè)移式。圖3.51板式橡膠支座板式橡膠支座(圖3.51)適用于大中跨度網(wǎng)架。通過橡膠墊的壓83平板支座節(jié)點設(shè)計平板支座的構(gòu)造和平面桁架的支座沒有多少差別，支座板的平面尺寸、厚度，肋板的尺寸和焊縫都可參照桁架支座節(jié)點和柱腳的計算方法確定。網(wǎng)架平板支座不同于簡支平面桁架支座的惟一特點是有可能受拉，拉力支座的錨栓直徑需要通過計算確定，一個拉力螺栓的有效截面面積應(yīng)按下式計算。

平板支座節(jié)點設(shè)計平板支座的構(gòu)造和平面桁架的支座沒有多少差別，84單面弧形制作設(shè)計（圖3.52）

弧形支座置于底板之上其平面尺寸為a1·b1≥R/f

R--支座反力f---鋼材（或鑄鋼）抗壓強度設(shè)計值a1，b1---弧形支座寬度、長度圖3.52弧形支座尺寸單面弧形制作設(shè)計（圖3.52）圖3.52弧形支座尺寸85弧形支座板厚度（圖3.52）弧形板受力類似一倒置的雙懸的挑板，上部支座在弧面頂點提供支承，荷載為底部支座反力R／(a1.b1)弧形板中央截面最大彎距為

由強度條件得出f-----鋼材（或鑄鋼）抗彎強度設(shè)計值

弧形支座板厚度（圖3.52）86弧形板的半徑由下式確定

r-----弧面半徑f-----鋼材（或鑄鋼）抗壓設(shè)計強度E-----鋼材的彈性模量弧形板的半徑由下式確定87橡膠制作設(shè)計橡膠制作設(shè)計橡膠墊板由氯丁橡膠或天然橡膠制成，膠料和制成板的性能應(yīng)符合表3-6~表3-8的要求

膠料類型硬度（邵氏）拉斷應(yīng)力（Mpa）伸長率（％）300％定伸長度（Mpa）拉斷永久變形適用溫度不低于氯丁橡膠60±5≥8.631≥450≥7.84≤25-25℃天然橡膠60±5≥18.63≥500≥8.82≤20-40℃膠料的物理機械性能表3-6橡膠制作設(shè)計橡膠制作設(shè)計膠料硬度拉斷伸長率300％定伸長度（88

橡膠墊板的力學(xué)性能

表3-7

E-β關(guān)系

表3-8

允許抗壓強度[б](Mpa)極限破壞強度（Mpa）抗壓彈性模量E（Mpa）抗剪彈性模量G（Mpa）摩擦系數(shù)μ7.84~9.80＞58.82由形狀系數(shù)β按表3-8查得0.98~1.47與（鋼）0.2（與混凝土）0.3β456789101112E（Mpa）196265333412490579657745843β1314151617181920E（Mpa）9321040115712851422155917061863橡膠墊板的力學(xué)性能89橡膠墊板的計算橡膠墊板的底面積A可根據(jù)承壓條件按下式計算A≥Rmax/[σ]

A-----墊板承壓面積a,b---分別為橡膠墊板短邊與長邊Rmax----荷載標(biāo)準值在支座引起的反力

[б]---橡膠墊板的允許抗壓強度

橡膠墊板的計算90橡膠墊板厚度應(yīng)根據(jù)橡膠厚度與中間各層鋼板厚度確定（圖3.53）。橡膠層厚度可由上下表層及各鋼板間的橡膠片厚度之和確定。d0=2dt+ndid0-----橡膠層厚度dt，di-----分別為上下表層及中間各層橡膠片厚度n-----中間橡膠片的層數(shù)圖3.53橡膠墊板構(gòu)造橡膠墊板厚度應(yīng)根據(jù)圖3.53橡膠墊板構(gòu)造91根據(jù)橡膠剪切變形條件中d0tana≥u及構(gòu)造要求，并取tana=0.7，橡膠層厚度應(yīng)滿足下式要求：0.2a≥d0≥1.43μ

μ-----由于溫度變化等原因在網(wǎng)架支座處引起的水平位移

1.43-----為tana的倒數(shù)，tana為橡膠層最大容許剪切角的正切根據(jù)橡膠剪切變形條件中d0tana≥u及構(gòu)造要求，并取92橡膠墊板的壓縮變形不能過大，為防止支座轉(zhuǎn)動引起橡膠墊板與支座底板部分脫開而形成局部承壓，也不能過小。橡膠墊板的平均壓縮變形應(yīng)滿足下列條件0.05d0≥ωm≥θa

θ---結(jié)構(gòu)在支座處的最大轉(zhuǎn)角(rad)

平均壓縮變形ωm可按下式計算ωm=σmd0/E

бm---平均壓應(yīng)力：σm=Rmax／A

橡膠墊板的壓縮變形不能過大，為防止支座轉(zhuǎn)動引起橡膠墊板與支座93在水平力作用下橡膠墊板應(yīng)按下式進行抗滑移驗算μRg≥GAu/d0

μ，d0----水平位移，厚度

μ----橡膠墊板與鋼板或混凝土間的摩擦系數(shù)，按表3-7采用

Rg---乘以荷載分項系數(shù)0.9的永久荷載標(biāo)準值引起的支座反力

G----橡膠墊板的抗剪彈性模量，按表3-7采在水平力作用下橡膠墊板應(yīng)按下式進行抗滑移驗算94對氣溫不低于-25℃地區(qū)，可采用氯丁橡膠墊板。對氣溫不低于-30℃地區(qū)，可采用耐寒氯丁橡膠墊板。對氣溫不低于-40℃地區(qū)，可采用天然橡膠墊板。橡膠墊板的長邊應(yīng)與網(wǎng)架支座切線方向平行放置。橡膠墊板與支柱或基座的鋼板或混凝土間可采用502膠等膠粘劑固定。橡膠墊板的構(gòu)造要求對氣溫不低于-25℃地區(qū)，可采用氯丁橡膠墊板。對氣溫不低于-95橡膠墊板上的螺孔直徑應(yīng)大于螺栓直徑10mm。設(shè)計時宜考慮長期使用后因橡膠老化而需更換的條件。在橡膠墊板四周可涂以防止老化的酚醛樹脂，并粘結(jié)泡沫塑料。橡膠墊板在安裝、使用過程中應(yīng)避免與油脂等油類物質(zhì)以及其他對橡膠有害的物質(zhì)接觸。

橡膠墊板上的螺孔直徑應(yīng)大于螺栓直徑10mm。設(shè)計時宜考慮長期963.7.1網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形式網(wǎng)殼按組成層數(shù)分為單層網(wǎng)殼（圖3.54）和雙層網(wǎng)殼（圖3.55）圖3.54單層柱面網(wǎng)殼3.7網(wǎng)殼3.7.1網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形式圖3.54單層柱面網(wǎng)殼3.7網(wǎng)97圖3.55雙層柱面網(wǎng)殼圖3.55雙層柱面網(wǎng)殼98按曲面外形分類則有球面網(wǎng)架（圖3.56）柱面網(wǎng)殼（圖3.54）圖3.56單層球面網(wǎng)殼按曲面外形分類則有圖3.56單層球面網(wǎng)殼99日本名古屋網(wǎng)殼穹頂日本名古屋網(wǎng)殼穹頂100雙曲扁網(wǎng)殼（圖3.57）圖3.57雙曲扁網(wǎng)殼雙曲扁網(wǎng)殼（圖3.57）圖3.57雙曲扁網(wǎng)殼101扭曲面網(wǎng)殼（圖3.58）圖3.58扭曲面網(wǎng)殼扭曲面網(wǎng)殼（圖3.58）圖3.58扭曲面網(wǎng)殼102單塊扭網(wǎng)殼（圖3.59）圖3.59單塊扭網(wǎng)殼單塊扭網(wǎng)殼（圖3.59）圖3.59單塊扭網(wǎng)殼103雙曲拋物面網(wǎng)殼（圖3.60）圖3.60雙曲拋物面網(wǎng)殼雙曲拋物面網(wǎng)殼（圖3.60）圖3.60雙曲拋物面網(wǎng)殼104切割或組合形成曲面網(wǎng)殼（圖3.61，圖3.62）圖3.61球面切割網(wǎng)殼圖3.62平板組合球面網(wǎng)殼切割或組合形成曲面網(wǎng)殼（圖3.61，圖3.62）圖3.61105網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在直接和間接作用下的內(nèi)力、位移及整體穩(wěn)定計算除工作荷載之外，還應(yīng)根據(jù)具體情況包括地震、溫度變化、支座沉降及施工安裝荷載等效應(yīng)。網(wǎng)殼的永久荷載有：1）網(wǎng)殼自重；2）屋面材料的重力；3）吊頂材料的重力;4)設(shè)備管道的重力。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的可變荷載有：1）屋面活荷載2)雪荷載;3)風(fēng)荷載。3.7.2網(wǎng)殼的一般計算原則網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在直接和間接作用下的內(nèi)力、位移及整體穩(wěn)定計算除工作荷106網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)具有很強的非線性性能，抗震分析宜采用時程分析法。雙層網(wǎng)殼符合下列條件之一者可不考慮溫度應(yīng)力的影響：1）支座節(jié)點的構(gòu)造允許網(wǎng)殼側(cè)移且其側(cè)移值等于或大于公式的計算值；2）周邊支承于獨立柱，且網(wǎng)殼在驗算方向跨度小于40m；3）支承網(wǎng)殼的柱在單位水平力作用于柱頂時，柱頂位移大于或等于式公式的計算值

網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)具有很強的非線性性能，抗震分析宜采用時程分析法。107不符合上述條件時，網(wǎng)殼應(yīng)考慮溫度應(yīng)力的影響。設(shè)計中考慮的溫度應(yīng)力情況一般有兩種：1）整個網(wǎng)殼有溫度變化；2）雙層網(wǎng)殼上下層有溫度差△t。網(wǎng)殼應(yīng)按最不利的荷載效應(yīng)組合進行設(shè)計。對于非抗震設(shè)計荷載效應(yīng)組合應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009—2001）進行計算。對抗震設(shè)計，荷載效應(yīng)組合應(yīng)按國家標(biāo)準《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011—2001）進行計算不符合上述條件時，網(wǎng)殼應(yīng)考慮溫度應(yīng)力的影響。設(shè)計中考慮的溫度108

網(wǎng)殼的設(shè)計及計算網(wǎng)殼的內(nèi)力分析網(wǎng)殼是一個準柔性的高次超靜定結(jié)構(gòu)目前網(wǎng)殼計算主要是考慮幾何非線性的有限單元法考慮與不考慮幾何非線性的有限單元法的區(qū)別在于前者考慮網(wǎng)殼變形對內(nèi)力的影響網(wǎng)殼的設(shè)計及計算網(wǎng)殼的內(nèi)力分析109

網(wǎng)殼的穩(wěn)定性

網(wǎng)殼的穩(wěn)定性計算可采用非線性有限單元法，取結(jié)構(gòu)剛度矩陣的行列式之值等于零作為確定臨界荷載的準則，即：det[K]=0剛度矩陣[K]應(yīng)包含所有的非線性因素，使det[K]=0的荷載即為臨界荷載{P}cr。注意：在設(shè)計工作中需要引進臨界荷載的折減系數(shù)不同的網(wǎng)殼不能用相同的折減系數(shù)網(wǎng)殼的穩(wěn)定性110網(wǎng)殼桿件的計算長度和容許長細比可按表（3-9）~（3-11）采用。

單層網(wǎng)殼桿件計算長度表3-9

殼體平面內(nèi)殼體平面外0.9LL網(wǎng)殼桿件及節(jié)點設(shè)計網(wǎng)殼桿件的計算長度和容許長細比可按表（3-9）~（3-11）111

連接形式

弦桿腹桿支座腹桿其他腹桿螺栓球點lll焊接球結(jié)點0.9l0.9l0.9l板節(jié)點ll0.9l

網(wǎng)殼類別

壓桿拉桿靜荷載動荷載雙層網(wǎng)殼200300250單層網(wǎng)殼150300250網(wǎng)殼桿件容許長細比表3-11

雙層網(wǎng)殼桿件計算長度表3-10

腹桿支座腹桿1123.1結(jié)構(gòu)形式3.2網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)形式3.3網(wǎng)架的計算要點3.4空間桿系有限元法3.5網(wǎng)架桿件設(shè)計3.6節(jié)點設(shè)計3.7網(wǎng)殼新加坡濱海藝術(shù)中心

第三章大跨屋蓋結(jié)構(gòu)3.1結(jié)構(gòu)形式新加坡濱海藝術(shù)中心第三章大跨屋蓋結(jié)構(gòu)113大跨度結(jié)構(gòu)的分類

平面結(jié)構(gòu)體系空間結(jié)構(gòu)體系

梁式結(jié)構(gòu)（平面、空間桁架）平面剛架結(jié)構(gòu)拱式結(jié)構(gòu)

平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)

懸索結(jié)構(gòu)

斜拉結(jié)構(gòu)

張拉整體結(jié)構(gòu)3.1結(jié)構(gòu)形式大跨度結(jié)構(gòu)的分類平面結(jié)構(gòu)體系梁式結(jié)構(gòu)（平面、空間桁架）114梁式結(jié)構(gòu)平面剛架結(jié)構(gòu)拱式結(jié)構(gòu)返回平面結(jié)構(gòu)體系梁式結(jié)構(gòu)平面剛架結(jié)構(gòu)拱式結(jié)構(gòu)返回平面結(jié)構(gòu)體系115平板網(wǎng)架網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)平板網(wǎng)架網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)116圖1(a)平行布置預(yù)應(yīng)力雙層索系；圖1(a)平行布置預(yù)應(yīng)力雙層索系；117斜拉結(jié)構(gòu)(圖1c)MaysvilleBridge斜拉結(jié)構(gòu)(圖1c)MaysvilleBridge118圖2張拉整體結(jié)構(gòu)圖2張拉整體結(jié)構(gòu)119網(wǎng)架按弦桿層數(shù)不同可分為雙層網(wǎng)架和三層網(wǎng)架。雙層網(wǎng)架是由上弦、下弦和腹桿組成的空間結(jié)構(gòu)(圖3a)，是最常用的網(wǎng)架形式。圖3a雙層網(wǎng)架3.2網(wǎng)架的形式網(wǎng)架按弦桿層數(shù)不同可分為雙層網(wǎng)架和三層網(wǎng)架。圖3a雙層網(wǎng)架120特點：三層網(wǎng)架是由上弦、中弦、下弦、上腹桿和下腹桿組成的空間結(jié)構(gòu)(圖3b)。當(dāng)網(wǎng)架跨度較大時，三層網(wǎng)架用鋼量比雙層網(wǎng)架用鋼量省。但由于節(jié)點和桿件數(shù)量增多，尤其是中層節(jié)點所連桿件較多，使構(gòu)造復(fù)雜，造價有所提高。選用原則：網(wǎng)架跨度較大時，采用。圖3b三層網(wǎng)架特點：選用原則：圖3b三層網(wǎng)架121青島極地海洋世界效果圖青島極地海洋世界效果圖122青島極地海洋世界魚頭部分模型青島極地海洋世界魚頭部分模型1233.2.1網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的幾何不變性分析判別依據(jù)網(wǎng)架為一空間鉸接桿系結(jié)構(gòu)，桿件布置必須保證不出現(xiàn)結(jié)構(gòu)幾何可變性。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)幾何不變的必要條件是：式中J——網(wǎng)架點數(shù)；m——網(wǎng)架的桿件數(shù)；r——支座約束鏈桿數(shù)，r≥63.2.1網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的幾何不變性分析判別依據(jù)網(wǎng)架為一空間鉸接桿124當(dāng)W>0網(wǎng)架為幾何可變體系；

W=0網(wǎng)架無多余桿件，如桿件布置合理，為靜定結(jié)構(gòu)；

W<0網(wǎng)架有多余桿件，如桿件布置合理，為超靜定結(jié)構(gòu)。當(dāng)W>0網(wǎng)架為幾何可變體系；1253.2.2雙層網(wǎng)架的常見形式

平面桁架網(wǎng)架四面錐體系網(wǎng)架三角錐體體系網(wǎng)架

兩向正交正放網(wǎng)架

兩向正交斜放網(wǎng)架

三向網(wǎng)架

正放四角錐網(wǎng)架

正放抽空四角錐網(wǎng)架

棋盤四角錐網(wǎng)架

斜放四角錐網(wǎng)架

星形四角錐網(wǎng)架

三角錐網(wǎng)架

抽空三角錐網(wǎng)架

蜂窩形三角錐網(wǎng)架3.2.2雙層網(wǎng)架的常見形式平面桁架網(wǎng)架兩向正交正放網(wǎng)126圖3.4兩向正交正放網(wǎng)架

水平斜撐桿選用原則：在矩形建筑平面中，網(wǎng)架的弦桿垂直于及平行于邊界。圖3.4兩向正交正放網(wǎng)架水平斜撐桿選用原則：在矩127圖3.5周邊支承網(wǎng)架水平斜撐布置方式之一水平斜撐桿水平斜撐桿圖3.5周邊支承網(wǎng)架水平斜撐布置方式之一水平斜撐桿水平斜撐128圖3.6兩向正交斜放網(wǎng)架兩向正交斜放

短桁架對長桁架有嵌固作用，受力有利角部產(chǎn)生拔力，常取無角部形式。兩向斜交斜放

適用于兩個方向網(wǎng)格尺寸不同的情形受力性能欠佳，節(jié)點構(gòu)造較復(fù)雜圖3.6兩向正交斜放網(wǎng)架兩向正交斜放短桁架對長桁架有嵌129三向網(wǎng)架三個方向的平面桁架相互交角60比兩向網(wǎng)架剛度大，適合大跨度常用于正三角形，正六三角形平面在某些平面形狀會出現(xiàn)不規(guī)則桿件圖3.7三向網(wǎng)架三向網(wǎng)架圖3.7三向網(wǎng)架130圖3.8正放四角錐網(wǎng)架正放四角錐網(wǎng)架空間剛度較好，但桿件數(shù)量較多，用鋼量偏大。適用于接近方形的中小跨度網(wǎng)架，宜采用周邊支承。

圖3.8正放四角錐網(wǎng)架正放四角錐網(wǎng)架空間剛度較好，但1312008奧運會場館（正放四角錐）2008奧運會場館（正放四角錐）132運動場看臺運動場看臺133特點：將正放四角錐網(wǎng)架適當(dāng)抽掉一些腹桿和下弦桿。圖3.10正放抽空四角錐網(wǎng)架特點：將正放四角錐網(wǎng)架適當(dāng)抽掉一些腹桿和下弦桿。圖3.10正134特點：保持正放四角錐網(wǎng)架周邊四角錐不變，中間四角錐間隔抽空，下弦桿呈正交斜放，上弦桿呈正交正放?？朔诵狈潘慕清F網(wǎng)架屋面板類型多，屋面組織排水較困難的缺點。圖3.11棋盤形四角錐網(wǎng)架特點：圖3.11棋盤形四角錐網(wǎng)架135圖3.12斜放四角錐網(wǎng)架特點：上弦網(wǎng)格呈正交斜放，下弦網(wǎng)格為正交正放。網(wǎng)架上弦桿短，下弦桿長，受力合理。

適用于中小跨度周邊支承，或周邊支承與點支承相結(jié)合的矩形平面。

圖3.12斜放四角錐網(wǎng)架特點：136星形網(wǎng)架上弦桿比下弦桿短，受力合理。豎桿受壓，內(nèi)力等于節(jié)點荷載。星形網(wǎng)架一般用于中小跨度周邊支承情況。

圖3.13星形四角錐網(wǎng)架星形網(wǎng)架上弦桿比下弦桿短，受力合理。豎桿受壓，內(nèi)力等于節(jié)點荷137三角錐網(wǎng)架上下弦平面均為正三角形網(wǎng)格，上下弦節(jié)點各連9根桿件。當(dāng)網(wǎng)架高度為網(wǎng)格尺寸的倍時，上下弦桿和腹桿等長。三角錐網(wǎng)架受力均勻：整體性和抗扭剛度好，適用于平面為多邊形的大中跨度建筑。

圖3.14三角錐網(wǎng)架

三角錐網(wǎng)架上下弦平面均為正三角形網(wǎng)格，上下弦節(jié)點各連9根桿件138圖3.15抽空三角錐網(wǎng)架

保持三角錐網(wǎng)架的上弦網(wǎng)格不變，按一定規(guī)律抽去部分腹桿和下弦桿。

抽桿后，網(wǎng)架空間剛度受到削弱。下弦桿數(shù)量減少，內(nèi)力較大。抽空三角錐網(wǎng)架適用于平面為多邊形的中小跨度建筑。

圖3.15抽空三角錐網(wǎng)架保持三角錐網(wǎng)架的上弦網(wǎng)格不變，按139上弦網(wǎng)格為三角形和六邊形，下弦網(wǎng)格為六邊形。腹桿與下弦桿位于同一豎向平面內(nèi)。節(jié)點、桿件數(shù)量都較少，適用于周邊支承，中小跨度屋蓋。蜂窩形三角錐網(wǎng)架本身是幾何可變的：借助于支座水平約束來保證其幾何不變。

圖3.16蜂窩三角錐網(wǎng)架

上弦網(wǎng)格為三角形和六邊形，下弦網(wǎng)格為六邊形。圖3.16蜂窩140原則：網(wǎng)架的選型應(yīng)結(jié)合工程的平面形狀、建筑要求、荷載和跨度的大小、支承情況和造價等因素綜合分析確定。按照《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》JGJ7—91的劃分：大跨度為60m以上；中跨度為30—60m；小跨度為30m以下。3.2.3網(wǎng)架的選型原則：網(wǎng)架的選型應(yīng)結(jié)合工程的平面形狀、建筑要求、荷載和跨度的141平面形狀為矩形的周邊支承網(wǎng)架，當(dāng)其邊長比(長邊／短邊)小于或等于1.5時，宜選用正放或斜放四角錐網(wǎng)架，棋盤形四角錐網(wǎng)架，正放抽空四角錐網(wǎng)架，兩向正交斜放或正放網(wǎng)架。對中小跨度，也可選用星形四角錐網(wǎng)架和蜂窩形三角錐網(wǎng)架。平面形狀為矩形的周邊支承網(wǎng)架，當(dāng)其邊長比大于1.5時，宜選用兩向正交正放網(wǎng)架，正放四角錐網(wǎng)架或正放抽空四角錐網(wǎng)架。當(dāng)邊長比不大于2時，也可用斜放四角錐網(wǎng)架。平面形狀為矩形的周邊支承網(wǎng)架，當(dāng)其邊長比(長邊／短邊)小于或142平面形狀為矩形、多點支承的網(wǎng)架，可選用正放四角錐網(wǎng)架、正放抽空四角錐網(wǎng)架，兩向正交正放網(wǎng)架。對多點支承和周邊支承相結(jié)合的多跨網(wǎng)架還可選用兩向正交斜放網(wǎng)架或斜放四角錐網(wǎng)架。平面形狀為圓形、正六邊形及接近正六邊形且為周邊支承網(wǎng)架，可選用三向網(wǎng)架，三角錐網(wǎng)架或抽空三角錐網(wǎng)架。對中小跨度也可選用蜂窩形三角錐網(wǎng)架。

平面形狀為矩形、多點支承的網(wǎng)架，可選用正放四角錐網(wǎng)架、正放抽143

網(wǎng)架的支承方式：

周邊支承

點支承

周邊支承與點支承相結(jié)合兩邊和三邊支承網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的支承網(wǎng)架的支承方式：周邊支承網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的支承144周邊支承是在網(wǎng)架四周全部或部分邊界節(jié)點設(shè)置支座(圖3.17a，b)，支座可支承在柱頂或圈梁上，網(wǎng)架受力類似于四邊支承板，是常用的支承方式。為了減小彎矩，也可將周邊支座略為縮進，如圖17(c)

圖3.17周邊支承周邊支承是在網(wǎng)架四周全部或部分邊界節(jié)點設(shè)置支座(圖3.17a145點支承網(wǎng)架受力與鋼筋混凝土無梁樓蓋相似。

為減小跨中正彎矩及撓度，設(shè)計時應(yīng)盡量帶有懸挑，多點支承網(wǎng)架的懸挑長度可取跨度的1／4～1／3(圖3.18)。

圖3.18點支撐點支承網(wǎng)架受力與鋼筋混凝土無梁樓蓋相似。圖3.18點支撐146圖3.19各種柱帽形式點支承網(wǎng)架與柱子相連宜設(shè)柱帽以減小沖剪作用。柱帽可設(shè)置于下弦平面之下(圖3.19a)，也可設(shè)置于上弦平面之上(圖3.19b)。當(dāng)柱子直接支承上弦節(jié)點時，也可在網(wǎng)架內(nèi)設(shè)置傘形柱帽(圖3.19c)，這種柱帽承載力較低，適用于中小跨度網(wǎng)架。圖3.19各種柱帽形式點支承網(wǎng)架與柱子相連宜設(shè)柱帽以減小沖147圖3.20周邊支撐與點支承結(jié)合

特點：

平面尺寸很大的建筑物，除在網(wǎng)架周邊設(shè)置支承外，可在內(nèi)部增設(shè)中間支承，以減小網(wǎng)架桿件內(nèi)力及撓度(圖3.20)

圖3.20周邊支撐與點支承結(jié)合特點：148網(wǎng)架高度確定原則網(wǎng)架的高度與屋面荷載、跨度、平面形狀、支承條件及設(shè)備管道等因素有關(guān)。屋面荷載較大、跨度較大時，網(wǎng)架高度應(yīng)選得大一些。平面形狀為圓形、正方形或接近正方形時，網(wǎng)架高度可取得小一些，狹長平面時，單向傳力明顯，網(wǎng)架高度應(yīng)大一些。點支承網(wǎng)架比周邊支承的網(wǎng)架高度要大一些。當(dāng)網(wǎng)架中有穿行管道時，網(wǎng)架高度要滿足要求。網(wǎng)架高度確定原則網(wǎng)架的高度與屋面荷載、跨度、平面形狀、支承條149網(wǎng)架的網(wǎng)格尺寸與高度關(guān)系密切，斜腹桿與弦桿夾角應(yīng)控制在400-550之間為宜。如夾角過小，節(jié)點構(gòu)造困難。網(wǎng)格尺寸要與屋面材料相適應(yīng)，網(wǎng)架上直接鋪設(shè)鋼筋混凝土板時，網(wǎng)格尺寸不宜過大，一般不超過3m，否則安裝困難。當(dāng)屋面采用有檁體系時，檁條長度一般超過6m。對周邊支承的各類網(wǎng)架高度及網(wǎng)格尺寸可按表3-1選用。網(wǎng)格尺寸確定原則網(wǎng)架的網(wǎng)格尺寸與高度關(guān)系密切，斜腹桿與弦桿夾角應(yīng)控制在400150

注：1．L2為網(wǎng)架短向跨度，單位為米；2．當(dāng)跨度在18m以下時網(wǎng)格數(shù)可適當(dāng)減少。

鋼結(jié)構(gòu)識圖知識培訓(xùn)精典課件151網(wǎng)架的撓度要求及屋面排水坡度

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的容許撓度不應(yīng)超過下列數(shù)值：用作屋蓋——L2／250；用作樓面——L2／300。L2為網(wǎng)架的短向跨度。網(wǎng)架屋面排水坡度一般為3％-5％，可采用下列辦法找坡：(a)在上弦節(jié)點上加設(shè)不同高度的小立柱(圖3.22a)，當(dāng)小立柱較高時，須注意小立柱自身的穩(wěn)定性；網(wǎng)架的撓度要求及屋面排水坡度網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的容許撓度不應(yīng)超過下列152(b)對整個網(wǎng)架起拱(圖3.22b)；(c)采用變高度網(wǎng)架，增大網(wǎng)架跨中高度，使上弦桿形成坡度，下弦桿仍平行于地面，類似梯形桁架。(3)有起拱要求的網(wǎng)架(為消除網(wǎng)架在使用階段的撓度)，其拱度可取不大于短向跨度的1／300。

(b)對整個網(wǎng)架起拱(圖3.22b)；153圖3.22網(wǎng)架屋面找坡（a）用小立柱（b）起坡圖3.22網(wǎng)架屋面找坡（a）用小立柱（b）起坡154施工中的網(wǎng)架施工中的網(wǎng)架155直接作用（荷載）和間接作用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)應(yīng)對使用階段荷載作用下的內(nèi)力和位移進行計算，并應(yīng)根據(jù)具體情況對地震作用、溫度變化、支座沉降等間接作用及施工安裝荷載引起的內(nèi)力和位移進行計算3.3網(wǎng)架的計算要點直接作用（荷載）和間接作用3.3網(wǎng)架的計算要點156直接作用永久荷載

網(wǎng)架自重屋面（樓面）材料重力吊頂材料的重力設(shè)備管道的重力

永久荷載

可變荷載

①屋面(或樓面)活荷載②雪荷載(雪荷載不應(yīng)與屋面活荷載同時組合)③風(fēng)荷載。由于網(wǎng)架剛度較大，自振周期較小計算風(fēng)載時可不考慮風(fēng)振系數(shù)的影響④積灰荷載⑤吊車荷載(工業(yè)建筑有吊車時考慮)。

可變荷載直接作用永久荷載網(wǎng)架自重永久荷載①屋面(或樓面)157地震作用（豎向）在抗震設(shè)防烈度為6度或7度的地區(qū)，網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)可不進行豎向抗震驗算；在抗震設(shè)防烈度為8度或9度的地區(qū)，網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)應(yīng)進行豎向抗震驗算。

對于懸挑長度較大的網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)以及用于樓層的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，當(dāng)設(shè)防烈度為8度或9度時，其豎向地震作用標(biāo)準值可分別取該結(jié)構(gòu)重力荷載代表值的10%或20%。設(shè)計基本地震加速度為0.3g時，可取該結(jié)構(gòu)重力荷載代表值的15%。計算重力荷載代表值時，永久荷載取100％，雪荷載和屋面積灰荷載取50%，不計屋面活荷載。地震作用（豎向）在抗震設(shè)防烈度為6度或7度的地區(qū)，網(wǎng)架屋蓋結(jié)158地震作用（水平）在抗震設(shè)防烈度為7度的地區(qū)，可不進行網(wǎng)架結(jié)構(gòu)水平抗震驗算；在抗震設(shè)防烈度為8度的地區(qū)，對于周邊支承的中小跨度網(wǎng)架可不進行水平抗震驗算；在抗震設(shè)防烈度為9度的地區(qū)，對各種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)均應(yīng)進行水平抗震驗算。水平地震作用下網(wǎng)架的內(nèi)力、位移可采用空間桁架位移法計算。網(wǎng)架的支承結(jié)構(gòu)應(yīng)按有關(guān)規(guī)范的規(guī)定進行抗震驗算。

地震作用（水平）在抗震設(shè)防烈度為7度的地區(qū)，可不進行網(wǎng)架結(jié)構(gòu)159溫度作用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)符合下列條件之一者，可不考慮由于溫度變化而引起的內(nèi)力支座節(jié)點的構(gòu)造允許網(wǎng)架側(cè)移，且側(cè)移值不小于下式的計算值：周邊支承的網(wǎng)架，當(dāng)網(wǎng)架驗算方向跨度小于40m，且支承結(jié)構(gòu)為獨立柱或磚壁柱；在單位力作用下，柱頂位移大于或等于上式的計算值溫度作用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)符合下列條件之一者，可不考慮由于溫度變化而引160如果需要考慮溫度變化引起的網(wǎng)架內(nèi)力，可采用空間桁架位移法，或近似計算方法。對非抗震設(shè)計的網(wǎng)架，荷載及荷載效應(yīng)組合應(yīng)按國家標(biāo)準《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001的規(guī)定進行計算?？拐鹪O(shè)計的網(wǎng)架，荷載及荷載效應(yīng)組合尚應(yīng)符合國家標(biāo)準《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2001的規(guī)定。

如果需要考慮溫度變化引起的網(wǎng)架內(nèi)力，可采用空間桁架位移法，或1613.3.2網(wǎng)架內(nèi)力分析方法

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的外荷載按靜力等效原則，將節(jié)點從屬面積內(nèi)的荷載集中作用在該節(jié)點上。分析結(jié)構(gòu)內(nèi)力時，可忽略節(jié)點剛度的影響，假定節(jié)點為鉸接，桿件只承受軸力，當(dāng)桿件上作用有節(jié)間荷載時，應(yīng)同時考慮彎矩的影響。

3.3.2網(wǎng)架內(nèi)力分析方法網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的外荷載按靜力等效原則，162網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移可按彈性階段進行計算。根據(jù)網(wǎng)架類型、跨度大小按下列規(guī)定選用不同的計算方法。(1)空間桁架位移法，計算精度最高的一種方法，適用于各種類型、各種支承條件的網(wǎng)架計算。(2)交叉梁系差分法，簡化計算方法，用于跨度在40m以下的由平面桁架系組成的網(wǎng)架或正放四角錐網(wǎng)架的計算。(3)擬夾層板法，簡化計算方法，用于跨度在40m以下，由平面桁架系或角錐體組成的網(wǎng)架計算。(4)假想彎矩法，簡化計算方法，可用于斜放四角錐網(wǎng)架，棋盤形四角錐網(wǎng)架的估算。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移可按彈性階段進行計算。根據(jù)網(wǎng)架類型、跨度163網(wǎng)架桿件可采用鋼管、熱軋型鋼和冷彎薄壁型鋼。在截面積相同的條件下，管截面具有回轉(zhuǎn)半徑大，截面特性無方向性，抗壓屈承載力高等優(yōu)點，鋼管端部封閉后，內(nèi)部不易銹蝕，是目前網(wǎng)架桿件常用的截面形式。管材可采用高頻焊管或無縫鋼管，有條件時也可采用薄壁管形截面。材質(zhì)主要有Q235鋼及Q345鋼。

3.5網(wǎng)架桿件設(shè)計網(wǎng)架桿件可采用鋼管、熱軋型鋼和冷彎薄壁型鋼。3.5網(wǎng)架桿164網(wǎng)架桿件的長細比不宜超過下列數(shù)值受壓桿件：180受拉桿件：(1)一般桿件400(2)支座附近處桿件300(3)直接承受動力荷載的桿件250網(wǎng)架桿件主要受軸力作用，截面強度及穩(wěn)定計算應(yīng)滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的要。普通角鋼截面桿件的最小截面尺寸不宜小于50mm×3mm。鋼管不宜小于ф48×2mm。無縫圓管和焊接圓管壓桿在穩(wěn)定計算中分別屬于a類和b類截面。網(wǎng)架桿件的長細比不宜超過下列數(shù)值165網(wǎng)架節(jié)點數(shù)量多，節(jié)點用鋼量約占整個網(wǎng)架用鋼量的20％~25％，節(jié)點構(gòu)造的好壞，對結(jié)構(gòu)性能、制造安裝、耗鋼量和工程造價都有相當(dāng)大的影響。網(wǎng)架的節(jié)點形式很多，目前國內(nèi)常用的節(jié)點形式主要有：

(1)焊接空心球節(jié)點；(2)螺栓球節(jié)點；(3)焊接鋼板節(jié)點；(4)焊接鋼管節(jié)點(5)桿件直接匯交節(jié)點3.6節(jié)點球設(shè)計網(wǎng)架節(jié)點數(shù)量多，節(jié)點用鋼量約占整個網(wǎng)架用鋼量的20％~25％166圖3.28焊接鋼管節(jié)點圖3.29管件直接匯交節(jié)點圖3.28焊接鋼管節(jié)點圖3.29管件直接匯交節(jié)點167網(wǎng)架的節(jié)點構(gòu)造應(yīng)滿足下列要求(1)受力合理，傳力明確；(2)保證桿件匯交于一點，不產(chǎn)生附加彎矩；(3)構(gòu)造簡單，制作安裝方便，耗鋼量??；(4)避免難于檢查、清刷、涂漆和容易積留濕氣或灰塵的死角或凹槽，管形截面應(yīng)在兩端封閉。網(wǎng)架的節(jié)點構(gòu)造應(yīng)滿足下列要求1683.6.1焊接空心球節(jié)點

焊接空心球節(jié)點構(gòu)造簡單，適用于連接鋼管桿件（圖3.30）球面與管件接時，只需將鋼管沿正截切斷，施工方便。圖3.30焊接空心球節(jié)點3.6.1焊接空心球節(jié)點焊接空心球節(jié)點構(gòu)造簡單，適用于連接169焊接空心球是由兩塊鋼板經(jīng)加熱壓成兩個半球，然后相焊而成。分加肋、不加肋（圖3.31）。圖3.31焊接空心球節(jié)點a無肋b有肋焊接空心球是由兩塊鋼板經(jīng)加熱壓成兩個半球，然后相焊而成。分加170

空心球外徑D

a——球面上連接桿件之間的縫隙不宜小于10㎜（圖3.32）θ——匯交于球節(jié)點任意兩鋼管桿件間的夾d1，d2

——組成θ角的鋼管外徑圖3.32空心球節(jié)點空隙空心球外徑D圖3.32空心球節(jié)點空隙171空心球徑等于或大于300㎜，且桿件內(nèi)力較大，需要提高承載力時，球內(nèi)可加環(huán)肋當(dāng)空心球直徑為120~500㎜時，其受壓、受拉承載力設(shè)計值可分別按下列公式計算

（a）受壓空心球（b）受拉空心球

空心球徑等于或大于300㎜，且桿件內(nèi)力較大，需要提高承載力時172空心球的壁厚應(yīng)根據(jù)桿件內(nèi)力由公式計算確定?？招那蛲鈴脚c壁厚的比值可在

D／t=24~25范圍內(nèi)選用空心球壁厚與鋼管最大壁厚的比值宜在1.2~2.0之間。鋼管桿件與空心球連接處，管端應(yīng)開坡口，并在鋼管內(nèi)加襯管（圖3.33），在管端與空心球之間焊縫可按對接焊縫計算，否則只能按斜角角焊縫計算圖3.33加襯管連接空心球的壁厚應(yīng)根據(jù)桿件內(nèi)力由公式計算確定?？招那蛲鈴脚c壁厚的173

3.6.2螺栓球結(jié)點

螺栓球結(jié)點的構(gòu)造螺栓球結(jié)點由鋼球、螺栓、套筒、銷釘（或螺釘）和錐頭（或封板）等零件組成（圖3.34），適用于連接鋼管桿件。圖3.34螺栓球連接節(jié)點示意圖3.6.2螺栓球結(jié)點螺栓球結(jié)點的構(gòu)造圖3.34螺174螺栓球節(jié)點及馬道焊接球節(jié)點螺栓球節(jié)點及馬道焊接球節(jié)點175

鋼球尺寸鋼球大小取決于相鄰桿件的夾角、螺栓的直徑和螺栓伸入球體的長度等因素。由圖35，導(dǎo)出球體內(nèi)螺栓不相碰的最小鋼球直徑D為

由圖36，導(dǎo)出滿足套筒接觸面要求的鋼球直徑D為鋼球尺寸176

D-----鋼球直徑（㎜）θ-----兩個螺栓之間的最小夾角（㎜）d1，d

2-----螺栓直徑（㎜），d1＞d2ε-----螺栓伸入鋼球長度與螺栓直徑的比例η-----套筒外接圓直徑與螺栓直徑的比例D-----鋼球直徑（㎜）177當(dāng)相鄰兩桿夾角θ＞30o，還要保證相鄰兩根桿件（管端為封板）不相碰，由圖3.37，導(dǎo)出鋼球直徑D還須滿足下式要求D1，D2--相鄰兩根桿件的外徑θ--相鄰兩根桿件的夾角d1--相應(yīng)于D1桿件所配螺栓直徑η--套筒外接圓直徑與螺栓直徑之比S--套筒長度圖3.37帶封板管件的幾何關(guān)系當(dāng)相鄰兩桿夾角θ＞30o，還要保證相鄰兩根桿件（管端為封板）178螺栓，套筒

高強度螺栓應(yīng)符合8.8或10.9級的要求，每個高強度螺栓受拉承載力設(shè)計值按下式計算：螺栓桿長度Lb由構(gòu)造確定(圖3.38)，其值為：

圖3.38高強螺栓幾何尺寸螺栓，套筒高強度螺栓應(yīng)符合8.8或10.9級的要求，每個179套筒通常開有縱向滑槽(圖3.39a)，滑槽寬度一般比銷釘直徑大1.5-2mm。套筒端部到開槽端部(或釘孔端)距離應(yīng)使該處有效截面抗剪力不低于銷釘(或螺釘)抗剪力，且不小于1.5倍開槽的寬度或6mm。套筒端部要保持平整，內(nèi)孔L徑可比螺栓直徑大1mm。

圖3.39套筒幾何尺寸套筒通常開有縱向滑槽(圖3.39a)，滑槽寬度一般比銷釘直徑180套筒長度可按下式計算采用滑槽時采用螺釘時套筒應(yīng)進行承壓驗算，公式為套筒長度可按下式計算采用滑槽時181當(dāng)桿件管徑較大時采用錐頭連接。管徑較小時采用封板連接。連接焊縫以及錐頭的任何截面應(yīng)與連接鋼管等強。圖3.40桿件端部連接焊縫錐頭和封板當(dāng)桿件管徑較大時采用錐頭連接。管徑較小時采用封板連接。連接焊182封板厚度應(yīng)按實際受力大小計算封板厚度可按近似方法計算，如圖3.41

沿環(huán)向單位寬度上板承受的力為

圖3.41封板封板厚度應(yīng)按實際受力大小計算圖3.41封板183封板周邊單位寬度徑向彎距近似為

當(dāng)達到塑性鉸彎距，封板達到極限承載力，由可導(dǎo)出

N-----鋼管桿件設(shè)計拉力

R-----鋼管的內(nèi)半徑S-----螺帽和封板接觸的圓環(huán)面的平均半徑f-----鋼材強度設(shè)計值-----封板厚度封板周邊單位寬度徑向彎距近似為184錐頭是一個軸對稱旋轉(zhuǎn)厚殼體（圖3.42）錐頭承載力主要與錐頂板厚度、錐頭斜率、連接管桿直徑、錐頭構(gòu)造的應(yīng)力集中等因素有關(guān)圖3.42錐頭構(gòu)造錐頭是一個軸對稱旋轉(zhuǎn)厚殼體（圖3.42）圖3.42錐頭構(gòu)造185

3.6.3焊接鋼板節(jié)點焊接鋼板節(jié)點可由十字節(jié)點板盒蓋板組成十字節(jié)點板宜由兩塊帶企口的鋼板對插而成（圖3.43a）,也可由三塊板正交焊成（圖3.43b）圖3.43焊接鋼板節(jié)點3.6.3焊接鋼板節(jié)點焊接鋼板節(jié)點可由十字節(jié)點板盒蓋板186焊接鋼板節(jié)點可用于兩向網(wǎng)架和由四角錐體組成的網(wǎng)架。常用焊接形式如圖3.44、圖3.45所示。網(wǎng)架弦桿應(yīng)同時與蓋板和十字節(jié)點板連接，使角鋼兩肢都能直接傳力。圖3.44兩向網(wǎng)架節(jié)點構(gòu)造焊接鋼板節(jié)點可用于兩向網(wǎng)架和由四角錐體組成的網(wǎng)架。常用焊接形187圖3.45四角錐體組成的網(wǎng)架節(jié)點構(gòu)造圖3.45四角錐體組成的網(wǎng)架節(jié)點構(gòu)造188焊接鋼板節(jié)點各桿件形心線在節(jié)點板處宜交于一點，桿件與節(jié)點連接焊縫的分布應(yīng)使焊縫截面的形心與桿件形心相重合。節(jié)點板厚度可根據(jù)網(wǎng)架最大桿件內(nèi)力由表3-5確定節(jié)點板厚度選用表表3-5桿件內(nèi)力（kN）

≤150160~250260~390400~590600~880890~1275節(jié)點板厚度（㎜）88~1010~1212~1414~1616~18焊接鋼板節(jié)點各桿件形心線在節(jié)點板處宜交于一點，桿件與節(jié)點連接1893.6.4支座節(jié)點支座節(jié)點的構(gòu)造形式應(yīng)受力明確、傳力簡捷、安全可靠，并應(yīng)符合計算假定。

常用支座節(jié)點有以下幾種構(gòu)造形式：

平板壓力或拉力支座，只適用于較小跨度網(wǎng)架,如圖3.46。圖3.46平板壓力或拉力支座a角鋼桿件b鋼管桿件3.6.4支座節(jié)點支座節(jié)點的構(gòu)造形式應(yīng)受力明確、傳力簡捷、安190單面弧形壓力支座，適用于中小跨度網(wǎng)架如圖3.47圖3.47單面弧形壓力支座a兩個螺栓連接b四個螺栓連接單面弧形壓力支座，適用于中小跨度網(wǎng)架如圖3.47圖3.47191單面弧形拉力支座(圖3.48)適用于較大跨度網(wǎng)架。為更好地將拉力傳遞到支座上，在承受拉力的錨栓附近應(yīng)設(shè)加勁肋以增強節(jié)點剛度。圖3.48單面弧形拉力支座單面弧形拉力支座(圖3.48)適用于較大跨度網(wǎng)架。為更好地將192雙面弧形壓力支座(圖3.49)，在支座和底板間設(shè)有弧形塊，上下面都有是柱面，支座既可轉(zhuǎn)動又可平移。

圖3.49雙面弧形壓力支座雙面弧形壓力支座(圖3.49)，在支座和底板間設(shè)有弧形塊，上193球鉸壓力支座(圖3.50)只能轉(zhuǎn)動而不能平移，適用于多支點支承的大跨度網(wǎng)架。

圖3.50球鉸壓力支座球鉸壓力支座(圖3.50)只能轉(zhuǎn)動而不能平移，適用于多支點支194板式橡膠支座(圖3.51)適用于大中跨度網(wǎng)架。通過橡膠墊的壓縮和剪切變形，支座既可轉(zhuǎn)動又可平移。如果在一個方向加限制，支座為單向可側(cè)移式，否則為兩向可側(cè)移式。圖3.51板式橡膠支座板式橡膠支座(圖3.51)適用于大中跨度網(wǎng)架。通過橡膠墊的壓195平板支座節(jié)點設(shè)計平板支座的構(gòu)造和平面桁架的支座沒有多少差別，支座板的平面尺寸、厚度，肋板的尺寸和焊縫都可參照桁架支座節(jié)點和柱腳的計算方法確定。網(wǎng)架平板支座不同于簡支平面桁架支座的惟一特點是有可能受拉，拉力支座的錨栓直徑需要通過計算確定，一個拉力螺栓的有效截面面積應(yīng)按下式計算。

平板支座節(jié)點設(shè)計平板支座的構(gòu)造和平面桁架的支座沒有多少差別，196單面弧形制作設(shè)計（圖3.52）

弧形支座置于底板之上其平面尺寸為a1·b1≥R/f

R--支座反力f---鋼材（或鑄鋼）抗壓強度設(shè)計值a1，b1---弧形支座寬度、長度圖3.52弧形支座尺寸單面弧形制作設(shè)計（圖3.52）圖3.52弧形支座尺寸197弧形支座板厚度（圖3.52）弧形板受力類似一倒置的雙懸的挑板，上部支座在弧面頂點提供支承，荷載為底部支座反力R／(a1.b1)弧形板中央截面最大彎距為

由強度條件得出f-----鋼材（或鑄鋼）抗彎強度設(shè)計值

弧形支座板厚度（圖3.52）198弧形板的半徑由下式確定

r-----弧面半徑f-----鋼材（或鑄鋼）抗壓設(shè)計強度E-----鋼材的彈性模量弧形板的半徑由下式確定199橡膠制作設(shè)計橡膠制作設(shè)計橡膠墊板由氯丁橡膠或天然橡膠制成，膠料和制成板的性能應(yīng)符合表3-6~表3-8的要求

膠料類型硬度（邵氏）拉斷應(yīng)力（Mpa）伸長率（％）300％定伸長度（Mpa）拉斷永久變形適用溫度不低于氯丁橡膠60±5≥8.631≥450≥7.84≤25-25℃天然橡膠60±5≥18.63≥500≥8.82≤20-40℃膠料的物理機械性能表3-6橡膠制作設(shè)計橡膠制作設(shè)計膠料硬度拉斷伸長率300％定伸長度（200

橡膠墊板的力學(xué)性能

表3-7

E-β關(guān)系

表3-8

允許抗壓強度[б]