大跨屋盖结构的形式与计算要点

钢结构普通高等学校土建学科专业“十一五”规划教材下册房屋钢结构设计陈绍蕃主编中国建筑工业出版社第3章大跨屋盖结构第3章大跨屋盖结构

大跨屋盖结构体系网架的形式网架计算要点网架的设计主要内容：重点：网架的形式网架的设计（杆件和节点）第3章大跨屋盖结构3.1结构形式平面结构体系梁式结构（平面桁架、空间桁架），平面刚架和拱式结构空间结构体系平板网架结构，网壳结构，悬索结构，斜拉结构，张拉整体结构等刚架结构

第3章大跨屋盖结构第3章大跨屋盖结构3.2网架的形式按弦杆层数不同可分为双层网架和三层网架

(a)(b)

上弦

腹杆

下弦

下弦中弦

上腹杆

下腹杆

上弦第3章大跨屋盖结构网架结构几何不变的必要条件：

W=3J-m-r≤0几何可变体系的判断：

[K]中对角线上出现零元素

|K|=0

网架结构的几何不变性分析第3章大跨屋盖结构平面桁架系网架两向正交正放网架两向正交斜放网架三向网架

双层网架常用的形式特点：由平面桁架相互交叉所组成，其上、下弦杆长度相等，杆件类型少，且上、下弦杆和腹杆在同一平面内。一般应使斜腹杆受拉，竖杆受压。斜腹杆与弦杆间的夹角宜在40°～60°之间

第3章休大跨狱屋盖致结构两向盐正交很正放辨网架两向踢正交纷正方由两丹组分屑别与吵边界闸平行洞的平监面桁企架互朝成90金°交叉偷组成芦。同耳一方尸向的基各平犹面桁挤架长摘度一法致第3章段大跨持屋盖绝结构两向市正交絮斜放设网架两向杆正交验斜放短桁酒架对膊长桁怎架有英嵌固肯作用口，受改力有糊利。饥角部殊产生咳拔力文，常张取无哲角部治形式暑。比骂正交氧正放顿网架辰空间夜刚度熊大，怨受力剑均匀雨，用技钢省壮。适胶用于钥建筑啊平面卖为矩话形的轿情况买。第3章救大跨峰屋盖很结构两向馒正交楼斜放引网架两向绕正交亏斜放几何骡不变决体系轿，网守架空烛间刚兵度大撞，受略力性槐能好桐，内惕力分蹲布也纷较均熄匀。造杆件鹅数量脏多，右节点石构造多比较靠复杂陕。三恋向网油架适某用于典大跨经度且灭建筑冒平面絮为三丸角形家、六跳边形瘦、多得边形银和圆郊形的咳情况损。第3章卡大跨雨屋盖些结构四角欠锥体矿系网渠架正放勿四角供锥网因架正放宿抽空款四角数锥网膜架棋盘芒形四鬼角锥兽网架斜放晌四角腹锥网荒架星形斑四角筛锥网康架第3章伤大跨解屋盖脏结构正放疑四角门锥网山架正放利四角艰锥网演架杆件尼受力裤较均辉匀，奋空间喷刚度笨比其律它类痒型的奥四角蓝锥网聋架及响两向昼网架币好。屯适用寺于建塞筑平盒面接逐近正致方形家的周楼边支换承及廉点支你承情腿况。第3章穷大跨斤屋盖羊结构正放骂抽空担四角携锥网料架两向独正交滋斜放周边雾网格荷锥体怖不动鞭外，祖跳格处地抽盈掉一待些四外角锥圈单元绪中的彻腹杆纺和下劝弦杆期，使槽下弦哈网格延尺寸肤扩大坡一倍鹿。适根用于付中、胸小跨栗度或览屋面怜荷载恼较轻吊的周友边支佳承、末点支库承以铲及周摘边支氧承与命点支燥承结毯合的页网架帝。第3章普大跨跪屋盖尊结构棋盘做形四锤角锥驱网架棋盘课形四睬角锥舰网架正放罚四角五锥网澡架周桃边四记角锥房诚不变掌，中闭间四拦角锥上间隔舞抽空皂，下牙弦杆世呈正马交斜冶放，叔上弦闹杆呈印正交疲正放呈。克庙服了尘斜放钢四角鲜锥网载架屋屿面板裤类型瓣多，厘屋面为组织房诚排水兴较困鸦难的傲缺点椒。适粥用于毙中、创小跨栗度周鄙边支菜承方迟形或称接近增方形大平面动的网袍架。第3章话大跨钥屋盖难结构斜放露四角粮锥网扒架斜放派四角侦锥网旧架受力待合理杰，杆香件数勤量少悉，屋农面板售类型鸣多，蚂屋面漠组织多排水贤较困尾难。知适用暂于中裂、小据跨度较周边心支承浙，或览周边熟支承鹊与点候支承吗相结梁合的活矩形色平面拢情况劳。第3章极大跨迅屋盖穗结构星形巧四角茧锥网堵架星形自四角妄锥网老架将四及角锥捎底面钞的四无杆换韵为十务字交碎叉杆,并加宋中竖投杆形惧成。吓适用杠于中梅、小芬跨度惑周边垒支承肿方形遭或接站近方博形平因面的射网架。第3章欺大跨割屋盖订结构三角递锥体镇系网猾架三角乐锥网宅架抽空女三角计锥网尊架蜂窝属形三也角锥党网架第3章飞大跨贤屋盖据结构三角谈锥网痛架三角耀锥网趁架上、剧下弦碌平面策均为策三角遣形网池格。恢杆件灵受力园均匀没，本启身为圾几何范不变途体，草整体桥抗扭丛、抗苏弯刚资度好垦。适我用于慰大中闭跨度搅及重灾屋盖仿建筑托物，某当建荒筑平及面为县三角恋形、养六边盈形和迎圆形票时最醉为适朝宜。第3章脖大跨秩屋盖姿结构抽空炭三角蹈锥网轮架抽空符三角为锥网罪架抽去劫部分江三角井锥单胶元的代腹杆木和下素弦杆拼。下便弦杆俭内力哄较大凭，用猎钢量亩省，便但空悲间刚性度较旁三角老锥网修架小观。适敬用于泥中、念小跨肢度的棚三角得形、目六边丘形和慕圆形跑等平忘面的粥建筑晃。第3章济大跨雀屋盖胁结构蜂窝幸形三甚角锥既网架蜂窝逝形三度角锥摄网架上弦仗为正弟三角遍形和府正六收边形辩网格炕，下坟弦为挎正六箱边形惨网格水。本滨身几疏何可哈变。乏其上岂弦杆绩短，壶下弦悬杆长者，受敞力合求理。芬适用款于中绪、小柱跨度碎周边丹支承研的情创况，肠可用季于六很边形蚂、圆塑形或呢矩形低平面糖。第3章伴大跨搅屋盖笔结构大跨碎度为60汗m以上中跨是度为30～60晚m小跨掉度为30腥m以下网架交选型根据霉建筑贯平面瓣形状挣和跨渐度大士小，易支承弱方式奋、荷液载大北小、少屋面地构造切和材泰料、胖制作花安装奋方法帽等因乖素。《网架谊结构规设计爹与施基工规尿程》J傅GJ仆7脏-9悼1第3章芽大跨田屋盖统结构网架冠结构骨的支感承周边枝支承点支遭承周边隆支承奴与点愧支承大相结抄合两边务和三姓边支霞承等第3章恢大跨顿屋盖乌结构网架曲结构散的支训承周边河支承第3章样大跨哪屋盖拒结构网架姐结构厉的支床承点支楚承第3章蛾大跨艺屋盖时结构网架炊结构鸡的支懂承周边绪支承税和点侨支承休结合第3章算大跨步屋盖琴结构网架够高度循及网争格尺磨寸：网架渔的高常度与册屋面倍荷载粉、跨迎度、凑平面墨形状趴、支觉承条隶件及去设备绸管道振等因立素有婶关。第3章组大跨殖屋盖冰结构网架状的挠畅度要淘求及昆屋面哗排水沫坡度用小波立柱起拱网架壁屋面权找坡找坡酿立柱容许讨挠度说：用昂作屋武盖—L福2/潮25未0，用傻作楼低盖—L振2/产30导0排水赶坡度沟：3%～5%起拱树要求幼：L2拥/3型00第3章苗大跨逢屋盖吓结构3.血3网架夏的计简算要沉点满足《网架裂结构劝设计浩与施凉工规头程》J鹿GJ馒7-弄91的规丢定对使廉用阶只段荷答载作谣用下震的内葬力和胀位移痰进行销计算絮，并留应根烂据具掘体情庙况对字地震霉作用逗、温被度变鱼化、刷支座凉沉降役等间维接作藏用及辛施工娘安装栏荷载谣引起触的内蚂力和丹位移订进行菜计算陆。永久犹荷载残：①题网架亮自重田；②溉屋面哪（或晓楼面灰）材克料重擦力；独③吊油顶材幅料的裳重力舒；④矛设备阻管道崭的重纠力。直接爬作用伍（荷厚载）栏和间泊接作荣用第3章世大跨球屋盖算结构可变助荷载锄：活危荷载充、雪河荷载饿、积咽灰荷胜载、衔风荷舟载及幅吊车郊荷载抗震观验算易：竖向翁抗震文验算扁：设歌防烈缝度为8度或9度的团地区贴，周拨边支版承及粘多点若支承拾和周乖边支锁承相颈结合会的网唱架屋敌盖水平辆抗震湾验算医：在诊抗震蜻设防勿烈度摸为8度的岩地区猎，对压于周早边支话承的订中小获跨度端网架功可不笛进行牌水平勤抗震捞验算意；在丘抗震仓设防冬烈度籍为9度的岁地区弯，对贴各种近网架耀结构聪均应粘进行奸水平董抗震倡验算第3章缓大跨奖屋盖类结构温度口内力此：不姨计算夏的条夺件①支扒座节分点的缺构造杆允许瓶网架御侧移粗，且较侧移充值不慎小于仇下式酒的计攻算值激；②周静边支嫁承的堤网架京，当尸网架娃验算泽方向篇跨度仗小于40烂m，且录支承萄结构禾为独排立柱星或砖坦壁柱兆；③在赴单位纵力作悠用下再，柱盯顶位孝移大斧于或兴等于欠下式水的计退算值第3章欣大跨盖屋盖阁结构荷载落及荷思载效燃应组纤合休：对非乞抗震拔设计口，《建筑况结构远荷载斜规范》G毛B括50巾00尼9；对抗穴震设苗计气，《建筑援抗震躁设计蹈规范》G院B巾50芝01搏1需要狂计算炼温度恭应力童时，估采用岂空间叙桁架离位移端法，聚或近但似计沟算方萍法：第3章凤大跨激屋盖栗结构空间皮桁架亮位移有法（季空间螺杆系归有限竞元法斩）交叉汽梁系扯差分撒法是垦一种供简化督计算镜方法拟夹谣层板庭法是旁又一侄种简浊化计输算方订法假想眉弯矩水法也召属简凶化计趴算方孔法网架址内力朗分析念方法按弹该性阶鲁段计莲算第3章拜大跨狮屋盖遵结构3.较4空间耳杆系悄有限更元法方法勤介绍苗：以网贝架的潜杆件肢为基纷本单念元，夺以节逮点位系移为错基本导未知析量。品先由柔杆件帖内力讽与节涂点位骡移之茂间的健关系首建立千单元躁刚度核矩阵处，然委后根国据各右节点纤平衡联及变夕形协椅调条境件建冻立结制构的占节点站荷载字和节卧点位昨移间阳关系湖，形椒成结桐构总着刚度萄矩阵锐和总顶刚度洗方程填。总大刚度喊方程摄是以伟节点基位移顽为未气知量乳的线沈性方漏程组友。引示入边娃界条侮件后输，求波解出居各节约点位讽移值汽。最费后由残杆件圆单元摆内力限与节菠点位块移间怪关系屡求出泄杆件给内力贝。第3章忙大跨踢屋盖掀结构网架殊的节川点为勿空间香铰接虚节点龟，杆顿件只凯承受货轴力酷；结构察材料扫为完劳全弹贼性，妈在荷片载作叉用下像网架雨变形碰很小状，符破合小顾变形纲理论。基本鲁假定第3章地大跨疮屋盖芦结构单元捷刚度不矩阵空间挪杆系封有限值单元鹿：每掠个杆6个自饶由度3.兵4.低2空间虑杆系稼有限蛋元法狂要点对应6个杆填端力它们乡丰之间慰的关唉系是第3章锹大跨祖屋盖网结构式中即单颤元刚爽度矩目阵。钩和结龟构力赏学的鹊矩阵挥位移鹿法一喜致，耍只是糕相应佩于剪庆力的纲各项辫均为炕零第3章纪大跨吵屋盖麻结构坐标锦转换杆单局元在僵整体泊坐标奶系中芳的位揪置第3章朵大跨脑屋盖搭结构坐标扒转换及矩阵[T膝]为第3章搂大跨先屋盖嘴结构结构糕总刚磁度矩虏阵及泼总刚榴度方落程结构民总刚泡矩阵帝中边状界条槐件的途处理粗方法位移泽为零浆：划腥行划看列法裁和乘侵大数第法。.弹性壶约束剪：将盖弹簧误刚度K0叠加经到总红刚矩纹阵中续对应四的主停对角泻元上要。指定飞位移据：主脊对角块元和工右端平项乘旗以大帜数R第3章轻大跨倘屋盖年结构网架伐的边事界条倘件及别对称驶性利化用当网啄架结荐构（略包括禾支座活）和奥外荷伶载有n个对挡称面溪时，徐可利扎用对快称条乐件只着分析痒网架哗的1/验(2究n)。对称堂面内央各杆愚件的树截面喉积应县取原舒截面少面积半的一兔半，n个对旬称面梯交线刊上的议中心版竖杆量，其剥截面抗面积缸应取薯原截铺面面馒积的1/唐(2园n)。在肯对称搭荷载接作用领下，旷对称它面内家网架遍节点搞的反磁对称促位移障为零罪；在智反对春称荷覆载作搂用下祥，对箱称面锁内网笛架节学点的抛对称先位移认应取隔为零脸。第3章茄大跨扯屋盖众结构结构拖斜边粱界处趁理根据惨边界佳点的为位移早情况饶设置培具有药一定息截面蹈积的炒附加督杆对斜堤边界坐上的粪节点蛾位移井做坐故标变陵换杆件底内力展开兰为第3章羊大跨未屋盖帮结构计算遭简图体，对现节点妹和杆阿件进落行编时号；计算余杆件完单元翼长度究及杆伐件与从整体督坐标抽轴夹触角余浓弦；初选阵各杆黎的截恒面积头；建立妹局部仁和整阿体坐涛标系自下的衡单元败刚度燥矩阵叛；集合坛总刚丘矩阵夸，采位用变塘带宽抹一维阵存贮衔方式苏；建立涛荷载满列阵接；引入诱边界桃条件垄对总诸刚度逐方程隆进行搁处理膝；求解想总刚井度方技程，肌得出则各节洗点位绝移值捞；根据植节点劣位移辽计算堡杆件厘内力与；按杆冒件内阴力调流整杆祥件截微面，率并重叛新计狡算，浸迭代炼次数某宜不束超过4～5次。3.钟4.向3空间创杆系骡有限安元法佩计算钻步骤第3章急大跨喇屋盖奥结构3.蔑5网架和杆件俊设计截面钢管哄、热剂轧型嫂钢和潜冷弯愁薄壁惯型钢计算层长度责（l为杆振件几抽何长冠度）网架川杆间名计算由长度l0第3章钥大跨籍屋盖瓦结构容许蜓长细腾比（1）受江压杆费件：[

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]=搞25聚0第3章殃大跨踏屋盖烧结构3.舍5节点气设计形式算：焊接杀空心惨球节溉点(P勿.1酷21家,图3-固30陪)螺栓牛球节躁点(P猾.1习23伸,图3-畅34获)焊接恶钢板冬节点(P漏.1以28鸭,图3-牙43匀)焊接本钢管名节点(P俯.1之20敞,图3-响28椒)杆件标直接问汇交析节点(P插.1纤20鹿,图3-疏29兽)第3章观大跨贼屋盖砖结构D＝（d1＋d2＋2a）/θ焊接吵空心拾球节挑点空心歇球节闷点杆谋件间庸缝隙第3章竹大跨超屋盖宋结构焊接昨空心临球节全点构咸造第3章锻大跨众屋盖话结构焊接盒空心续球节样点构兔造第3章雄大跨垫屋盖腹结构螺栓掀球节抱点螺栓恐球连柄接节翅点图锦示第3章涉大跨举屋盖改结构钢球据尺寸螺栓曲不碰见要求：套筒恰接触倦面要剑求：钢球捕直径痰取式准以上孩两式己的较沫大值乡丰。第3章块大跨接屋盖畜结构当相险邻两静杆夹丢角θ＜30歪°时，宜还要跑保证占相邻贵两根揭杆件兵（管柿端为竟封板剪）不痒相碰忆要求逝：第3章疤大跨裕屋盖签结构螺栓呆尺寸第3章转大跨毫屋盖缠结构焊接读钢板关节点焊接旬钢板乞节点第3章攻大跨纯屋盖销结构支座女节点角位崖移受怕到很达大的慢约束堪，只鲁适用婆于较商小跨今度网幅架平板保压力哀或拉皮力支退座第3章绑大跨畜屋盖替结构角位柱移未忙受约诸束，亏适用俩于中满小跨慌度网善架单面阿弧形降压力笛支座第3章俊大跨甘屋盖灯结构适用抢于较植大跨美度网姜架。川在承遍受拉骆力的润锚栓镰附近科应设看加劲乎肋以碎增强规节点拼刚度单面姻弧形宅拉力扰支座第3章透大跨洒屋盖梳结构支座养和底神板间裂设有堡弧形疫块，验上下缴面都物是柱准面，风支座盐既可克转动间又可部平移双面涛弧形甚拉力找支座第3章虾大跨剪屋盖艇结构只能虚转动孕而不侄能平吹移，蛙适用察于多修支点婆支承搬的大凡跨度凤网架球铰梨压力沫支座第3章不大跨桌屋盖笑结构通过丧橡胶销垫的暑压缩励和剪扫切变野形，垃支座毕既可拼转动迁又可获平移梨。如萝果在木一个昼方向散加限车制，裁支座振为单惜向可倚侧移胀式，央否则捆为两凡向可吗侧移天式板式张橡胶赚支座第3章闪大跨量屋盖睬结构3.基7网壳按组免成层