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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:0

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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工程常见质量事故1.网架工程(1)杆件弯曲变形或局部断裂;(2)杆件封板或锥头焊缝连接破坏;(3)节点变形或断裂;(4)焊缝不饱满或有气泡、夹渣、微裂缝超过规定标准;(5)高强螺栓断裂或从球节点中拔出;(6)杆件在节点相碰,上弦支撑时支座腹杆与支承结构相碰;(7)支座节点位移;(8)网架挠度过大,超过了设计规定相应设计值的1.15倍。2.门式刚架工程(1)主要构件变形、扭曲;(2)预埋件不符合图纸、规范要求,高差超标,间距超标;(3)钢架整体垂直度和整体平面弯曲超差,梁柱端板孔位不对应,大小错位;(4)主要受力节点焊缝不饱满或有气泡、夹渣、微裂缝超过规定标准等;(5)附属稳定结构如支撑、系杆、隅撑等位置设计不合理、或加工错误;(6)次要构件不符合质量要求。主要原因设计原因  (1)结构形式选择不合理,杆件截面匹配不合理,忽视构件初弯曲、初偏心和次应的影响,设计时荷载低算和漏算或荷载组合不当;  (2)材料选择不合理;  (3)计算方法选择、假设条件、电算程序有误未能发现;  (4)结构设计计算后,不经复核就进行材料代换,导致超设计值强度构件出现;  (5)图纸错误或不全。如尺寸标注混乱,设计说明不清,对材料、工艺要求、施工程序及特殊要求部位有遗漏;  (6)节点构造有误,细部考虑不全面。加工原因  (1)管理混乱,不同规格、钢号、材质材料混杂使用;  (2)构件下料尺寸有误,构件长细比不符设计要求;  (3)网架杆件剖口未打、对接时焊缝不加衬管或不按设计要求焊接;  (4)连接高强螺栓不合格;  (5)构件加工有缺陷,螺栓球孔角度偏差大;  (6)焊缝质量差,焊角尺寸未达到设计要求。网架安装原因  (1)地面拼装时支撑点不均匀,受力不合理,拼装时误差积累,个别杆件错误,导致受力改变,造成网架或个别杆件变形;  (2)焊接工艺、焊接顺序有误,产生焊接应力,导致变形;  (3)整体吊装时,吊点选择不合理,没有对吊点进行反力验算、杆件超应力验算、挠度验算、对超应力处进行必要加固措施;  (4)整体吊装时,各吊点起升速度不同,位移、高差超过允许范围,导致变形、破坏;  (5)施工方案选择错误,没有根据网架结构形式、现场施工条件合理选择方案,安装时不能形成几何不变体系,导致变形、破坏;  (6)网架支座预埋件、预埋螺栓或柱顶偏移较大,就位困难,强迫就位,导致改变支座受力条件,杆件变形;  (7)安装人员粗心大意,杆件位置、球角度有误;  (8)上弦支撑时,误差积累过大,导致支座位移,腹杆与支撑面相碰。门式刚架安装原因  (1)较长构件运输、堆放时垫放不平整,长时间放置,导致变形、扭曲;  (2)预埋螺栓位置不正,安装时没有复测、没有校正,导致柱、梁变形、扭曲,钢架整体垂直度、平面弯曲超差;  (3)梁柱端板孔位不对应、错位,安装时端板没有对正,螺栓紧固时没有按顺序紧固;  (4)现场焊接时没有按焊接规程操作或焊工技术问题,导致焊缝不饱满或有气泡、夹渣、微裂缝;  (5)安装时没有详细、认真领会图纸,导致个别构件位置错误;  (6)安装前没有按工程实际情况制定详细施工方案、进行技术交底,导致工序颠倒等现像;  (7)施工不按顺序进行,钢架没有形成稳定结构就进行下道工序施工,导致整体失稳;  (8)钢柱刚接插入式柱基时,混凝土达不到强度或柱脚固定不牢,进行上部构件安装,导致结构失稳。使用及其他原因  (1)使用荷载超过设计荷载;  (2)使用环境变化;  (3)基础发生不均匀沉降;  (4)自然灾害。 网架 钢结构框架 门式钢架 管桁架 管桁架 网架 管桁架 网架 钢结构框架 钢结构框架