平板斜网架支承结构

更新时间:2024-01-19 作者:用户投稿原创标记本站原创 点赞:32628 浏览:154788

【摘 要】结合工程实例,介绍网架的选型和支承状况对选型的影响.

【关 键 词】网架;支承结构

Tabletobliquegridandsupportingstructure

JinLan

(NewEnergyNuclearEngineeringNuclearIndustryCo.,LtdTaiyuanShanxi030012)

【Abstract】Engineeringexamples,describesthesituationaffectingtheselectionandsupportofgridselection.

【Keywords】Grid;Supportingstructure

1.概述

1.1随着改革开放的进一步深化,我国建设市场也出现了前所未有的繁荣景象,特别是一些文化、体育等公共设施,在建筑风格、平面及造型上日新月异,千变万化,给结构工程师提出了许多新的课题.目前,许多大跨度、大空间的建筑大多都采用了网架结构.为了最大限度的满足建筑平面与功能上的要求,美化人民生活,网架结构已越来越多的被应用于各种建筑中.


1.2网架作为空间结构的一种形式,具有以下一些特点.

(1)结构构件的尺寸与结构整体尺寸相比很小,具有大致相同的网格或单元,力流能够均衡地向各方向传递,充分利用了钢材的耐拉优势.

(2)可以提高建筑空间规模,满足大跨度建筑的要求,以及形体的自由变化.

(3)结构轻型化,构件体积小,重量轻,便于操作、运输,施工安装.

(4)工业化生产,生产效率高,成本低.

(5)可以使结构具有明暗对比,有韵律性,体现“韵律美”,得到其它结构所不能得到的观感效果.

1.3网架结构是把力学的合理性与生产的经济性相结合,建筑美与结构美相结合的结构.为建造合理形体,大跨度、大空间结构提供了可能性和广阔性.

2.本工程的特点

布龙湖游乐园之夏威夷馆是整个游乐中心的场馆之一,建筑风格独特,平面复杂,立面起伏变化,具有一定的特点.建筑物的平面基本上由三个扇形组合而成,建筑面积3200m2,网架总覆盖面积2738m2.主馆半径为45m,圆心角为90度的扇形,屋面与水平面的夹角为11.91度.侧馆分布在主馆两侧,为半径40m,圆心角为45度的两个轴对称扇形.根据建筑平面、立面及功能上的特点要求,设计中支承结构采用钢筋混凝土结构,屋盖采用网架结构,特别是主馆网架与一般的矩形平板网架的不同之处在于:

(1)网架平面为扇形.

(2)网架所在平面与水平面倾斜达11.91度.

(3)支承点呈非规则性.

(4)局部活荷载达500Kg/m2.

3.网架选型和支承结构方案比较

3.1网架选型涉及的因素很多,如具体工程的平面形状和尺寸大小,网架的支承方式,荷载的种类及其量级,屋面构造和材料,建筑功能要求,以及网架的制作安装方法等.

网架是由杆件和节点组成的空间结构,具有一定的刚度、延性.普通的平板网架与水平面成0度角,故根据平衡条件,支座处杆件在X方向内力自平衡,支座一般在垂直荷载的作用下均没有水平推力.而本工程的网架结构由于与水平面成一夹角(11.91度),且因网架在受力状态下有一定的容许变形,故支座处X方向的杆件内力之合力不为零,这就需要支座提供水平反力使节点平衡,于是网架就产生了对支座的水平推力.支座水平推力的大小对网架支承结构的设计有很大的影响.

3.2根据本工程的平面形状,结构所能提供的支承位置,荷载的特殊性及建筑要求等.本工程主馆采用四角锥螺栓球节点网架,网格布置:圆弧方向10x2.3m,5x2.4m,半径方向每4.5度辐射布置,网格为梯形,最大网格2.35x3.543m,网架上弦荷载90Kg/m2,下弦荷载100Kg/m2,局部下弦荷载500Kg/m2.

3.3在本工程设计中,我们在上述条件不变的情况下,仅对网架在两种不同的支承方式下进行了两种方案的计算分析,计算的主要数据见表1.

3.3.1方案(一)中,杆件的最大拉、压力相差较大,单位用钢量也较高,尤其是在○C轴处支座在X方向的水平推力给下部支承结构的设计带来了很大的困难,○C轴处支承结构为一道14m高,14m宽的混凝土墙.

尽管在墙体的两顶点设置了一根与混凝土墙体成45度的斜梁来协调墙体的变形,但因斜梁的刚度很小,只能起连系作用.虽然,支座处在X方向的水平推力之合力为零,但每一点的水平力变化很大,单靠混凝土墙体本身来抵抗水平力,所需墙体厚度很大,但受力状态不明确,也给建筑设计带来了较大的困难.因此,方案(一)显然是不太合理,不可取的.

3.3.2方案(二)中,杆件的最大拉、压力相差较小,单位用钢量也较小,尤其是支座处在x方向的水平推力及挠度的大大减小,解决了方案(一)中因水平推力过大而带来的一系列问题.但方案(二)中,也存在几个小问题:

(1)最大支座压力集中在②轴圆弧段的两个支座处.

(2)最大支座拉力达36.2t,普通的螺栓球支座承受力不够,不能满足设计要求.设计中,采取的解决办法是:第一,在②轴圆弧段采用落地混凝土墙体来解决竖向力过大的问题.第二,由原来的螺栓连接支座改为焊接十字板连接支座,以抵抗支座拉力.

3.4通过分析比较方案(一)、(二)的各种因素,虽然,方案(二)较方案(一)增加了六个支座及一道混凝土墙体,使现场工作量加大,但方案(二)较方案(一)合理可行,具有更好的效益.这是因为:

(1)方案(二)解决了方案(一)中网架支承结构不易解决的问题.

(2)网架高度由2.8m降为2.0m,降低了0.8m.

(3)杆件的最大内力由97t将为90t,降低了8%,杆件的拉压力之差由12t变为4t,拉压杆的内力比由0.87提高为0.95,基本上达到了拉压杆平衡,使网架的受力状态更加合理.

(4)最大挠度值降低了40%.

(5)用钢量由85Kg/m2降为64Kg/m2,降低了32%,使网架的总用钢量大大减少,节约钢材33t,节省投资20多万元,取得了较好的经济效益.

(6)支座水平推力大大降低,使下部支承结构的安全度得以提高.

4.结束语

通过对本工程实例的分析比较,可以看出,复杂平面下平板斜网架的支座设置,直接影响下部支承结构的优化设计和网架设计的经济合理性.在条件许可的情况下,充分运用建筑平面所能提供的有利因素,通过调整支座的位置及数量,来实现网架支承结构和网架本身的最优化设计,改善网架与支承结构的受力状态,尽可能的减小对结构的各种不利因素,使两者有机的结合起来.