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钢结构网架设计详细介绍

发布时间:2021-01-07 浏览次数:33

网架结构具有自重轻、刚度大、抗震性能优异、便于工厂化生产、安装便利、能承受地基不均匀沉降等优点;网架结构适应性强,适用于大中小各种跨度的建筑;网架支承灵活,既可以采用四周周边支承与三边支承,也可以采用四点或多点支承,还可以采用周边支承与点支承混合支承。


网架结构在我国广泛应用,既可以用于体育馆、剧院、食堂、餐厅等公共建筑,也可用于工业厂房车间屋盖等工业建筑。细数网架结构优点一二三,本文基于钢结构的网架基本形式与选型,给入门初学者提供一些参考和帮助。



网架的选型应该结合建筑的平面形状、要求、荷载和跨度的大小、支承情况和经济等因素综合考虑。通常我们按跨度大小划分为:60m跨度以上为大跨度;30m至60m为中跨度;30m以下为小跨度。




一、平面桁架体系




1.双向正交正放网架


结构特点:平面内为几何可变。为增加其空间刚度并有效地传递水平荷载,应沿网架支承周边的上(下)弦平面内设置附加斜杆。周边支承接近正方形平面,受力均匀,杆件内力差别不大。随边长比加大,单向受力特征明显,对于点支承网架,支承附近的杆件及主桁架跨中弦杆内力大,其他部位内力小。

适用情况:矩形平面,周边支承,边长比小于1.5,各种跨度均可使用。



2.双向正交斜放网架


结构特点:由于网架为等高,故角部短桁架刚度较大,并对与它。垂直的长桁架起一定的弹性支承作用,从而减少了桁架中部的弯矩。刚度较两向正交正放网架为大。矩形平面时,受力较均匀。网架四角支座处有向上的拉力。

适用情况:矩形平面,周边支承,边长比小于1.5,各种跨度均可使用。



3.单向折线形网架

结构特点:类似于立体桁架,但不需布置支撑体系。只有沿跨度方向上、下弦杆,呈单向受力状态。为加强其空间刚度,应在其周边增设部分上弦杆件。


适用情况:矩形平面,周边支承,边长比大于2。



4.三向网架


结构特点:基本单元为几何不变。整个网架的空间刚度大于两向网架。能均匀地把力传至支承系统,受力性能较好。杆件数和节点数多,节点构造复杂(多一个节点汇交13根杆件)。

适用情况:适用于圆形或多边形平面,周边有规则网格,适合于大跨度工程。




二、四角锥体系




1.正放四角锥网架

结构特点:空间刚度比其他四角锥网架及两向网架为大。受力比较均匀。


适用情况:适用于平面形状为矩形的周边支承网架,边长比小于1.5,大跨度工程。



2.正放抽空四角锥网架

结构特点:空间刚度较正放四角锥网架为小,下弦杆内力增大。


适用情况:适用于平面形状为矩形的周边支承网架,边长比大于1.5。



3.棋盘形四角锥网架


结构特点:空间刚度较正放四角锥网架为小,下弦杆内力增大。当周边布置成满锥时,刚度较好。这种网架受压上弦杆短,受拉下弦杆长,能充分发挥杆件截面的作用,受力合理。

适用情况:适用于平面形状为矩形的周边支承网架,边长比大于1.5,中小跨度。



4.斜放四角锥网架


结构特点:空间刚度较正放四角锥网架为小。

适用情况:适用于平面形状为矩形的周边支承网架,边长比大于1.5。



5.星形四角锥网架

结构特点:其刚度较差,不如正放四角锥网架。其竖杆受压,内力等于上弦节点荷载。


适用情况:适用于平面形状为矩形的周边支承网架,边长比小于等于1.5,中小跨度。




三、三角锥体系




1.三角锥网架

结构特点:基本单元为几何不变体系,整体抗扭和抗弯刚度较好,受力比较均匀。


适用情况:适用于平面形状为圆形、多边形的周边支承网架,边长比大于1.5,大跨度工程。



2.抽空三角锥网架

结构特点:下弦杆内力增大且均匀性稍差,刚度较三角锥网架差。


适用情况:适用于平面形状为圆形、六边形的周边支承网架,边长比大于1.5。



3.蜂窝形三角锥网架


结构特点:这种网架受压上弦杆短,受拉下弦杆长,能充分发挥杆件截面的作用,受力合理,刚度较三角锥网架差。


适用情况:适用于平面形状为圆形、六边形的周边支承网架,中小跨度。



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钢结构门式钢架结构形式在建筑钢结构体系中门式刚架轻型房屋钢结构应用为广泛,如单层工业厂房、仓库、交易市场、公共建筑等。我国工程建设标准化协会批准颁布的《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范GB51022-2015》新规范是指导设计、施工的重要依据。客户在选择这类钢结构房屋时首先要确定其主要结构形式,为整体房屋定下框架。门式刚架轻型房屋钢结构的结构形式有单跨、多跨、单坡、双坡、是否有吊车等。不同的结构形式主要满足建筑功能的需要、作用荷载大小及作用状况。以及满足使用中排水、积雪等问题的处理情况。如今通常门式刚架轻型房屋钢结构选用H型钢作为主要构件材料制作。门式刚架在竖向均布荷载作用下,刚架梁与柱连接处、梁跨中处弯矩都较大。在水平荷载作用下,刚架角部也弯矩比较大,其他部位弯矩较小。既而可采用大变小截面的H型钢,较等截面型钢节约材料。钢结构门式钢架支撑体系在门式刚架轻型房屋钢结构中,受力主要由主结构承担,支撑体系构件完成力的传导、支撑梁柱结构的作用,它们十分重要,它们关系到安装过程安全、整个结构的安全。钢结构门式钢架支撑体系的构件有系杆、隅撑、拉条、横(纵)向支撑、柱间支撑……它们一起作用形成结构的整体刚度。支撑体系承担和传递山墙水平风荷载、地震作用、行车纵向水平刹车力、温度应力,将水平荷载传至基础,刚架柱梁平面外可靠支撑。柱间支撑(有行车的下柱间支撑)的位置决定钢结构纵向变形的方向和产生温度应力的大小。一般设置在开间方向中部,较长方向的三分点处,并小于60米。有行车的,端部可不设下柱间支撑,以减少温度应力。同开间设置屋面横向支撑对应,组成一个几何不变体系。钢结构门式钢架檩条体系在门式刚架轻型房屋钢结构中,依附在主结构上檩条体系是做支撑固定屋面、墙面围护部分的结构。檩条体系通常由C、Z型钢、拉条、隅撑、撑管等组成。这些构件用冷弯薄壁型钢、角钢、圆钢、钢管制作。安装连接通常采用C级螺栓或焊接。按使用位置分为屋面体系和墙面体系。屋面需要考虑维护板重量、自重、悬挂重量、风雪荷载及施工荷载。墙面考虑是否悬挂墙板、风荷载(风压力、风吸力)。结合门窗,水槽位置来确定檩条的规格、间距。《冷弯薄壁型钢结构设计规范 GB 50018-2002》指导我们进行檩条体系施工。檩条体系构件琐碎,施工往往拉条张拉不紧、螺栓松弛,形同虚设。造成檩条体系不稳定质量隐患。只有做到型钢截面合理、支撑连接合理,维护部分才能真正起到作用。 网架 网架 门式钢架 门式钢架 钢结构框架 门式钢架 网架 网架 管桁架 门式钢架