2.1网架结构概述2.1网架结构概述双层网壳空间网格结构是由多根杆件按照某种有规律的几何图形通过节点连接起来的空间结构。网架结构的优越性网架结构的优越性1.空间工作，传力途径简捷。2.重量轻，经济指标好。3.刚度大，抗震性能好。4.施工安装简便。5.网架杆件和节点定型化、商品化生产6.网架的平面布置灵活。发展迅速的原因还有：1.社会发展和工程建设的需要。2.标准化、工厂化生产。3.电子计算技术的应用。至2001年底，全国建成13500幢，面积2000万平方，其中12％为网壳结构，约1600幢；用于体育场馆、俱乐部、食堂、影剧院、候车厅、飞机库、工业车间和仓库。代表性工程：1966年，首都体育馆，99mX112.2m2000年，沈阳博览中心，144mX204m1975年，上海体育馆比赛馆，直径110m，挑檐7.5m1996年，首都四机位机库，90mX(153+153)m1980年，堡体育馆，93.6m2008年，国家体育场，340mX290m国内应用情况国内应用情况国外网架结构节点体系国外网架结构节点体系英：诺达斯(NODAS)体系、空间板(SPACEDECK)体系网架结构的形式与分类网架结构的形式与分类三角锥网架b抽空三角锥网架I型网架结构的选型网架结构的选型影响因素：网架制作、安装方法、用钢指标、跨度大小、刚度要求、平面形状、支承条件。实用与经济的原则，多方案比较确定。主要考虑施工制作和用钢指标两个因素。2.2网架结构的荷载、作用与一般设计原则2.2网架结构的荷载、作用与一般设计原则荷载荷载网架结构的荷载主要是永久荷载、可变荷载、偶然荷载1.永久荷载(1)网架杆件自重和节点自重－－网架自重（kN/）；－－自重外的屋面荷载或楼面荷载的标准值（kN/）；－－网架的短向跨度（m）；－－系数，杆件采用钢管时，取＝1.0；采用型钢时，=1.2.网架节点自重占网架杆件总重的15%～25%。(2)楼面或屋面覆盖材料自重如采用钢筋混凝土屋面板，取1.0〜1.5kN/m；采用轻质板，取取0.3〜0.7kN/m(3)吊顶材料自重(4)设备管道自重OK荷载（续）荷载（续）2.可变荷载(1)屋面或楼面活荷载(2)雪荷载－－雪荷载标准值（kN/）；－－屋面积雪分布系数，＝1.0；－－基本雪压（kN/）雪荷载与屋面活荷载取两者的最大值。(3)风荷载－－基本风压（kN/），按50年一遇的风压采用，但不得小于0.3kN/－－风荷载体形系数－－风压高度变化系数(4)积灰荷载仅应用于屋面坡度α25，可不考虑积灰荷载；当25时，可按插值法取值。(5)吊车荷载温度作用温度作用网架结构如符合下列条件之一者，可不考虑由于温度变化而引起的内力：1.支座节点的构造允许网架侧移时2.当周边支承的网架、验算方向跨度小于40m时，支承为独立柱或砖壁柱3.在单位力作用下、柱顶位移大于或等于下式的计算值地震作用地震作用网架的地震反应大小与干扰作用（地震波）的大小和网架本身的动力特性有关，常做以下简化假定：1.结构可离散为多个集中质量的弹性体系2.结构振动属于微幅振动，小变形范畴3.振动时结构的地基各部分作同一运动，不考虑相位差4.结构的阻尼很小，可以忽略结构各振型之间的耦联影竖向抗震验算6度，7度区可不进行竖向抗震验算8度，9度区竖向地震作用系数取下表水平抗震验算根据我国《网架结构设计与施工规程》JGJ-91规定，7度区可不进行网架结构水平抗震验算。8度的地区，对于周边支承的中小跨度网架可不进行水平抗震验算。9度的地区，对各种网架结构均应进行水平抗震验设防烈度场地土类IIIII~IV0.080.100.150.150.20荷载组合效应荷载组合效应－－作用在网架上的组合荷载设计值；－－结构重要性分项系数，分别取1.1，1.0，0.9；－－永久荷载的设计值，－－永久荷载的标准值；－－永久荷载分项系数，计算内力时取＝1.2，计算挠度时取＝1.0；－－第一个可变荷载和第i个可变荷载的标准值；－－可变荷载的组合分项系数，当有风荷载参与组合时，取0.6，当没有风荷载参与组合，取1.0；－－可变荷载分项系数，计算内力时取＝1.4，计算挠度时取＝1.0。一般设计计算原则一般设计计算原则网架结构应PP电子进行在外荷载作用下的内力、位移计算，并应根据具体情况，对地震、温度变化、支座沉降及施工安装荷载等作用下的内力、位移进行计算。内力计算基本假定（1）节点为铰接，杆件只承受轴向力；（2）按小挠度理论计算；（3）按弹性方法分析。网架结构的外荷载按静力等效原则，作用在该节点上。当杆件上作用有局部荷载时，应另考虑受弯的影响。网架结构主要计算方法（网架规程中推荐方法）（1）空间桁架位移法。适用于各种类型、各种支承条件的网架计算；（2）交叉梁系差分法。跨度在40m以下的由平面桁架系组成的网架或正放四角锥网架的计算。（3）拟夹层板法。用于跨度在40m以下的由平面桁架系或角锥体组成的网架的计算。（4）假想弯矩法。用于斜放四角锥网架、棋盘形四角锥网架的估算。抗震设计的一般原则（1）两个主轴方向分别计算水平地震作用，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担。（2）有斜交抗侧力构件的结构，交角大于15时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。（3）8、9度抗震设防时的大跨度和长悬臂结构，应计算竖向地震作用。其它设计原则支座节点的构造情况，分别假定为二向可侧移、一向可侧移、无侧移的铰接支座或弹性支承。网架结构的容许挠度：屋盖l2.3网架结构的基本理论和分析方法2.3网架结构的基本理论和分析方法基本假定基本假定1.节点为铰接，杆件只承受轴向力；2.按小挠度理论计算；3.按弹性方法分析。铰接杆系计算模型模型B1-平面桁架系计算模型模型B2-空间桁架系计算模型模型C梁系计算模型模型D1-普通平板计算模型模型D2-夹层平板计算模型描述连续化计算模型是微分方程计算PP电子模型计算模型网架结构计算方法及其分类网架结构计算方法及其分类网架结构具体计算方法及其形成示意图网架结构各种计算方法的比较网架结构各种计算方法的比较2.4网架结构的有限元法——空间桁架位移法2.4网架结构的有限元法——空间桁架位移法2.4.1概述2.4.1概述基本假定：基本假定：1.节点为铰接；节点为铰接；2.按小挠度理论进行计算；按小挠度理论进行计算；3.按弹性方法分析；按弹性方法分析；4.网架只作用有节点荷载。网架只作用有节点荷载。图2.4.1网架计算粗框图2.4.2网架结构的单元分析2.4.2网架结构的单元分析（2.4.2-1）图2.4.2单元分析示意图（2.4.2-2）（2.4.2-3）（2.4.2-4）2.4.2网架结构的单元分析2.4.2网架结构的单元分析(2.4.2-5)将式(2.4.2-4)代入式(2.4.2-2)可得后为简化为(2.4.2-7)(2.4.2-8) 2.4.3网架结构基本方程的建立2.4.3网架结构基本方程的建立 图2.4.3节点平衡分析示意图 (2.4.3-1) (2.4.3-2)2.4.3网架结构基本方程的建立 2.4.3网架结构基本方程的建立 上式简写为(2.4.3-3) 2.4.3网架结构基本方程的建立2.4.3网架结构基本方程的建立 ziyi xi 2.4.4边界条件处理2.4.4边界条件处理 1.刚性支承。 ，（水平方向）可动球铰支座。修正总刚度矩阵 的方法有两种： 一、划去相应的行和列 二、主元素改为一个大数，如10e16 2.弹性支承 按整体结构分析或按等效弹簧支承分析。 2.4.4边界条件处理2.4.4边界条件处理 (2.4.4-1) (2.4.4-2) 图2.4.4 斜边界坐标系 斜边界的边界条件 3.斜边界支承 2.4.4边界条件处理2.4.4边界条件处理 为变换矩阵 1.当ij杆正好位在斜边界上 (2.4.4-3a) 2.i端坐落在斜边界上 (2.4.4-3b) 3.j端坐落在斜边界上 (2.4.4-3c) (2.4.4-4) 2.4.5对称条件利用2.4.5对称条件利用 对称荷载下，对称面oyz内的反对称位移为零 反对称荷载作用下，对称面oyz内的对称位移为零，即图2.4.5-1 对称荷载时对称面内的条件 图2.4.5-2 反对称荷载时对称面内的条件