网架结构作为一种常见的空间结构,因其独特的受力特性和良好的承载力在建筑领域得到广泛应用。由于其复杂的几何形状和材料特性,网架结构在地震作用下的响应行为尤为复杂,抗震设计尤为重要。在进行网架结构的抗震设计时,需要综合考虑材料的弹性模量、剪切模量、泊松比以及网架的几何参数如节点刚度、杆件长度等。地震作用的计算需要考虑地面运动的特性,如震级、震中距离、场地类别等因素。设计过程中还需关注网架结构的非对称性,以及可能的局部塑性铰形成。综合这些因素,可以制定出一套合理的抗震设计策略,确保网架结构在地震作用下的安全性和功能性。
一、网架结构计算书的基本构成
- 工程概况
- 工程概况部分通常包含建设单位、工程地点、设计使用年限、抗震设防烈度等基本信息。例如在[1]中的网架结构计算书提到建设单位、工程地点等基本情况,并且明确了设计使用年限(如50年)、抗震设防烈度(如7度(0.15g))等信息。
- 结构设计参数
- 主要设计依据
- 这包括各类设计规范,如《建筑结构可靠度设计统一标准(GB50068 - 2001)》、《建筑结构荷载规范(GB50009 - 2012)》、《建筑抗震设计规范(GB50011 - 2010)》等[1]。这些规范为网架结构的设计提供了理论和标准依据。
- 材料
- 钢材:网架的不同部件如上下弦杆、腹杆等可能采用特定的钢材,如Q235 - B钢材,其化学成分及力学性能需符合相关国家标准要求,并且钢材的实测屈强比、屈服台阶、伸长率等都有相应规定[1]。
- 焊条、焊剂及焊丝:根据不同的焊接方式(自动焊接、半自动焊接等)和钢材类型(如Q235钢)选择合适的焊条、焊剂及焊丝。例如Q235钢的埋弧焊,焊剂采用F4Ax型,焊丝采用H08A型;Q235钢CO?气体保护焊的焊丝,采用ER49 - 1型等[1]。
- 圆钢管:对于管径小于159mm的钢管,可采用无缝钢管或者高频焊接直缝钢管;管径大于和等于159mm的钢管,必须采用无缝钢管,且无缝钢管管壁厚度不允许出现负公差[1]。
- 锚栓、普通螺栓和高强螺栓等:支座预埋锚栓采用Q345 - B钢制作,普通螺栓采用Q235钢材制成,网架螺栓球节点用高强度螺栓根据不同规格有相应的材料选用和强度等级要求,如M12 - M36高强螺栓的强度等级为10.9S等[1]。
- 主要结构构件
- 网架杆件:采用Q235 - B钢材,对于管径相同、壁厚不同的杆件需特别注明以防安装差错[1]。
- 焊接空心球:采用Q235 - B钢材,产品质量应符合行业标准,环肋平面与主杆件受力方向一致,钢管杆件与空心球采用坡口等强焊接,钢管端头应加短套管作为衬管[1]。
- 螺栓球:采用45号钢制成,质量标准应符合相关国家标准和行业要求[1]。
- 主要设计依据
- 荷载参数(标准值)
- 恒荷载:这是结构自身重量等固定荷载,在网架结构计算书中需要明确其数值以便后续计算[1]。
- 活荷载(满布):如人员、设备等活动荷载,是网架结构设计时需要考虑的重要荷载类型[1]。
- 风荷载:根据工程所在地区的风况等因素确定,对网架结构的稳定性等有影响[1]。
- 温度:温度变化会引起网架结构的伸缩变形等,在计算书中需考虑温度荷载的影响[1]。
- 地震:根据抗震设防烈度等确定地震荷载,对网架结构的抗震性能进行验算[1]。
- 工况组合
- 将不同的荷载工况按照一定的规则进行组合,以模拟结构在实际使用过程中可能遇到的最不利荷载情况,从而确保网架结构在各种工况下的安全性和可靠性[1]。
- 结构分析和验算
- 计算模型:建立网架结构的计算模型,这是进行结构分析的基础,虽然搜索结果中的计算书未给出具体的计算模型内容,但在实际工程中这是至关重要的一步[1]。
- 计算结果
- 支座反力:通过计算得出支座反力的大小,这有助于确定支座的设计和选型[1]。
- 杆件内力结果:了解杆件内力情况,对于杆件的强度计算和截面设计有重要意义[1]。
- 杆件应力:计算杆件应力,判断杆件是否满足强度要求[1]。
- 节点位移结果(正常使用极限状态):确保节点位移在正常使用极限状态下符合要求,以保证结构的正常使用功能[1]。
- 螺栓和焊接球节点验算:对螺栓和焊接球节点进行验算,确保节点的连接安全可靠[1]。
- 支座(橡胶支座)验算
- 对不同编号(如ZZ1、ZZ2等)的支座进行验算,包括支座的承载能力、变形等方面的验算,以保证支座在结构中的正常工作[1]。
网架结构设计规范解读
网架结构荷载计算方法
网架结构材料选择指南
网架结构抗震设计要点