米6体育手机网页 圓形網架的優化設計

 網架結構在大跨度空間結構中的應用日益普遍。近年來興建的大型公共建筑特別是體育建筑中，大多數都采用了網架結構。其中圓形網架結構又相對較為復雜，筆者因此針對這些問題對圓形網架結構的優化設計進行了分析，以期節約材料、降低造價，打造綠色環保低碳的建筑。

　　1、結構布置

　　(1)跨度的分類：

　　大-60m以上

　　中-30~60m

　　小-30m以下

　　(2)最優跨高比：

　　砼屋面：1/10~1/14

　　輕屋面：1/13~1/18

　　(3)網格尺寸與跨度關系

網格短向跨度L2	網格尺寸
<30m	(1/12~1/6)L2
30m~60m	(1/16~1/10)L2
>60m	(1/20~1/12)L2

　　(4)相鄰桿件最小夾角：30°(可使用3D3S-顯示查詢-最小夾角查詢-框選全部，即可得到)

　　(5)支承方式：

　　網架結構一般采用上弦支承方式。當建筑功能有要求時，可采用下弦支承，應在支座邊形成豎直或傾斜的邊桁架，以保證網架的幾何不變性，并有效傳遞豎向和水平荷載。

　　(6)水平支撐

　　當采用兩向正交正放網架，應沿網架周邊網格設置封閉的水平支撐。

　　原因如下：

　　兩向正交正放網架剛對較小，為保證各榀網架平面外的穩定性及有效傳遞與分配作用于屋蓋結構的風荷載等水平荷載，應沿網架上弦周邊網格設置封閉的水平支撐，對于大跨度或下弦支承時應沿下弦周邊網格設置封閉的水平支撐。

　　2、荷載計算

　　(1)恒、活荷載

　　恒載主要考慮上鋪檁條，吊掛，馬道等。

　　活載按照屋面荷載取值，特別要注意大型公建可能還會有轉換層(網架高度大于1.5m，一般設置)，此時還要額外考慮一般0.3KN/㎡的活載，具體情況還要看專業提資。馬道活載也要予以考慮。同時對于不規則網架，要重點核查馬道的布置是否滿足凈高要求，若不滿足可以調整位置或結合轉換層采用下掛方式。

　　(2)風荷載

　　依照荷載規范取值。要注意有挑檐的屋蓋結構，其挑檐部分的體型系數μs依照《荷規》8.3.3-2條取值-2。但要注意，其加載面應根據自己的選擇相應判斷，如下圖：

　　若挑檐風荷載加在AB面則體型系數μs為-2，若加在AC面則為風壓力，即μs為2。與此同時，半圓的另一側可在對稱的AC位置取-0.3。

　　(3)地震作用

　　對于周邊落地的空間網格結構，阻尼比取0.02;對于設有混凝土支承的空間網格結構，阻尼比取0.03。

　　(4)溫度作用

　　A、溫度作用的取值

　　依據《荷規》

　　對結構最大溫升的工況，均勻溫度作用標準值按下式計算：ΔTk=Ts,max-T0,min (9.3.1-1)

　　式中： ΔTk——均勻溫度作用標準值(℃);

　　Ts,max——結構最高平均溫度(℃);

　　T0,min——結構最低初始平均溫度(℃)。

　　對結構最大溫降的工況，均勻溫度作用標準值按下式計算：ΔTk=Ts,min-T0,max (9.3.1-2)

　　式中： Ts,min——結構最低平均溫度(℃);

　　T0,max——結構最高初始平均溫度(℃)。

　　其中結構初始溫度的確定：

　　(1)結構初始溫度按照結構的合攏溫度和形成約束的時間確定;

　　(2)混凝土結構的初始溫度一般取后澆帶封閉時的月平均氣溫;

　　(3)鋼結構的初始溫度一般取合攏時的日平均氣溫，并應考慮日照的影響;結構的初始溫度(合攏溫度)通常是一個區間值，應保證在一年內大部分時間內結構都可以合攏，來保證施工的可行性。如北京，10~25度，可以保證一年內大部分時間內結構都可以合攏。

　　B、可不計算溫度作用的情況

　　支座節點的構造允許網架側移，且允許側移值大于或等于網架結構的溫度變形值;

　　網架周邊支承，網架驗算方向跨度小度40m，且支承結構為獨立柱(即沒有梁拉結的柱);

　　在單位力作用下，柱頂位移大于或等于計算公式

　　《空間網格結構技術規程JGJ7-2010》4.2.4)的計算值。也可按照條文說明通過查看應力圖判定支承平面弦桿跨中區域溫度應力最大值與0.038f(f為抗拉強度設計值)的大小來判定是否考慮溫度作用。

　　C、溫度應力分布特點：邊緣大，中間小。對支座影響明顯。

　　3、計算指標

　　(1)撓度容許值

　　屋蓋結構(短向跨度)-1/250

　　樓蓋結構(短向跨度)-1/300

　　懸挑結構(懸挑跨度)-1/125

　　(2)容許長細比【λ】

　　壓桿 180

　　拉桿 一般桿件 300

　　支座附加桿件 250

　　直接承受動力荷載桿件 250

　　4、結構建模

　　網架部分：3D3S、PKPM網架模塊、MST等。

　　現對3D3S網架計算使用技巧及注意事項說明如下：

　　A、施加荷載完畢后一定記得依次進行”生成導荷載封閉面“、”自動導荷載“兩項操作。

　　B、節點設計時記得定義基準孔徑方向，一般上弦向上(即為默認值，可不比重新定義)，可利用該孔安裝燈具等設施;下弦一般向下，可利用該空安裝吊頂或燈具等，下弦需要認為定義修改。框選下弦桿件，vector，默認值即可。

　　C、節點設計中常常出現螺栓球不滿足要求，自動進行其余節點的焊接球設計的彈窗。球庫過小，可認為增加球庫尺寸。同理，錐頭庫等也可自定義添加。具體要添加的數據可聯系廠家解決或多積累相關圖紙。

　　5、模型總裝【為考慮荷載組合的多樣性，可制定統一模板，如包含中震，大震，溫度等各種組合。以后模型導入時可以基于該模板進行導入】

　　(1)SAP2000總裝

　　A.可通過盈建科中轉將下部砼模型導成s2k文件。在SAP2000的模板文件中導入s2k文件，將相應荷載模式等修改為統一名稱。同時，對柱頂支座處可設置高500mm，直徑600mm，壁厚25mm的圓鋼管模擬支座。

　　B.3d3s文件導出成s2k文件，目前該s2k文件僅能導入到V14版本的SAP2000中，保存sdb文件，可在V15版本中打開。同樣在模板文件中導入，并修改荷載名稱。

　　C.在已經處理好的下部砼SAP模型中，導入s2k文件，導入到現有模型。通過移動點將模型拼裝。要注意為避免出現導入后的兩部分重疊，可先將網架部分的模型移動到較遠處。

　　D.合并后的模型，要注意網格剖分，形成邊束縛等操作。同時，JYK導入的模型自帶了框架梁的修正屬性-中梁剛度放大系數。若使用殼單元計算，要記得將其屬性修改項改為1。此外鋼網架在3d3s計算中有考慮螺栓球自重所占的百分比，如30%。導入SAP2000后要將相應桿件的質量屬性修改為如1.3等數值。

　　(2)GEN模型總裝

　　A、打開砼模型文件，"文件“-”合并數據文件“可以將砼部分與鋼結構部分合并到一起。但合并過來的鋼結構部分不含荷載、邊界條件。因此把鋼結構部分按照導入時的提示編號進行重新編號。

　　B、導出mgt

　　C、找到荷載及邊界條件的命令行

　　D、打開”工具“-”mgt命令窗口“，粘貼相應荷載及邊界條件，運行。

　　6、挑檐附屬結構的計算

　　如圖，重慶市某縣城火車站網架最初的挑檐設計如圖A所示，桿件用鋼量約為31t。采用圖B方式時，鋼件用鋼量約為26t。且在用圖A所示方式時，懸挑部分螺栓球較大，用到了直徑400的球。而采用圖B，螺栓球最大直徑280。

圓形網架深化設計球形節點布置圖