网架结构是一种广泛应用于现代建筑中的结构形式,其设计关键在于风荷载的计算。在网架设计中,必须考虑风荷载的影响,以确保结构的安全性和稳定性。风荷载的大小与风速、网架的形状、大小以及周围环境等因素有关。在进行网架设计时,需要根据具体条件进行详细的风荷载计算,包括确定风荷载的大小、方向以及作用点等。还需要考虑到网架的刚度和强度,以及可能出现的地震等其他荷载因素,以确保网架结构能够承受各种荷载作用而不发生破坏。网架设计的要点在于精确计算风荷载,确保结构的安全和稳定。
网架设计要点总结
一、网架选型要点
- 交叉桁架体系:是网架选型中的一种体系,具体设计需根据工程实际需求进一步确定杆件布置等细节内容。
- 四角锥体系:作为网架选型的体系之一,在不同建筑要求下会被选用,其相关设计要考虑到整体结构的受力等多方面因素。
- 三角锥体系:也是网架选型可考虑的体系,在结构稳定性等方面有着自身的特点,设计时需综合考虑建筑的使用要求等情况。
二、基本规定要点
- 高跨比:网架的最优高跨比取决于屋面体系,采用钢筋混凝土屋面时为1/10 - 1/14,采用轻屋面时为1/13 - 1/18。
- 杆件夹角:网架二相邻杆件间夹角不宜小于30度,以免杆件相碰或节点尺寸过大。
- 屋面排水找坡:可采用上弦节点设置小立柱找坡、网架变高度、网架结构起坡等方式。
- 容许挠度:网架为屋盖短向跨度的1/250。
三、结构计算要点
- 计算模型
- 整体受力特点:网架结构整体以承受弯曲内力为主。
- 支承条件:支承条件应提供竖向约束,结构计算时水平约束可以放松,但应加局部水平约束处理以保证不出现刚体位移,或直接采用下部结构的水平刚度。
- 节点模型:计算时节点可采用铰接模型,并在网架设计与制作中可采用接近铰接的螺栓球节点。
- 局部荷载影响:当杆件上作用有局部荷载时,应另行考虑局部弯曲内力的影响。
- 风荷载计算:大跨度结构中风荷载往往非常关键,特别强调风荷载作用下的计算。
四、杆件设计与选取要点
- 拉压杆设计原则区别:拉杆与压杆的设计原则不同,压杆按照长细比限值进行设计,拉杆按照强度限值进行设计。
- 实际设计考虑因素:但实际工程中不能仅按上述原则设计,因为荷载改变或外部原因作用时拉杆可能转变为压杆,所以一般按长细比限制来进行拉压杆件的设计。
五、支座设计要点
- 支座形式:网架结构中采用的支座形式有固定铰支座、弹性支座、滚轴支座等,工程中最为常用的是固定铰支座、弹性支座两种支座形式。
- 不同支座形式的优缺点
- 固定铰支座:优点是支座处约束刚度大,上部网架产生的轴力、位移、挠度等较小;缺点是约束强,上部网架会对下部柱子产生很大的剪切力,增加下部柱子设计难度。
- 弹性支座:优点是下部柱子在Z向对上部约束较强时,采取Z向固定约束,X与Y向为弹性约束,可大大减小连接处柱子所受剪切力;缺点是上部网架结构由于连接处约束较弱,内部杆件会产生较大的轴力、位移与挠度,跨中的挠度会有很大增加。所以选用何种支座形式需综合多方面因素确定。
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