JGJ 7-2010空间网格结构技术规程.pdf

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  • 发 布 人: 薛晓禅
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  • 2. 1.6 组合网架

    由作为上弦构件的钢筋混凝土板与钢腹杆及下弦杆构成的 板型网架结构。

    施工质量标准规范范本2.1.7 网壳 latticed shell, reticulated shel

    按一定规律布置的杆件通过节点连接而形成的曲面状空间 系或梁系结构,主要承受整体薄膜内力

    2.1.8球面网壳spherical latticed shell,braced dome

    l1椭圆抛物面网壳ellipticparaboloidlatticed shell 外形为椭圆抛物面的单层或双层网壳结构,

    外形为椭圆抛物面的单层或双层网壳结构。

    由二向斜交杆件构成的菱形网格单元。

    2. 1. 13肋环型

    球面上由径可与环问杆件构成的梯形两年 2.1.14肋环斜杆型ribbed type with diagonal bars (Schw edlerdome) 球面上由径向、环向与斜杆构成的三角形网格单元。

    由三向杆件构成的类等边三角形网格单元。

    2.1.16扇形三向网格

    球面上径向分为n(n=6,8)个扇形曲面,在扇形曲面 由平行杆件构成联方网格,与环向杆件共同形成三角形网 单元

    2.1.17 葵花形三向网格

    球面上由放射状二向斜交杆件构成联方网格,与环向杆件 同形成三角形网格单元,

    以球内接正20面体相应的等边球面三角形为基础,再作网 格划分的三向网格单元

    由作为上弦构件的钢筋混凝土板与钢腹杆及下弦杆构成的网 壳结构,

    由上弦、腹杆与下弦杆构成的横截面为三角形或四边形的格 构式桁架

    由两个热冲压钢半球加肋或不加肋焊接成空心球的连接

    2.1. 22 螺栓球节点 bolted spherical joint

    .22螺栓球节点boltedspheric

    由螺栓球、高强螺栓、销子(或螺钉)、套筒、锥头或封板 等零部件组成的机械装配式节点。

    2.1.23嵌人式毂节点embeded hubioint

    .23嵌人式毂节点embededhu

    由柱状毂体、杆端嵌入件、上下盖板、中心螺栓、平垫圈、 弹簧垫圈等零部件组成的机械装配式节点。

    cast steel joint

    艺制造的用于复杂形状或受力

    pin axis joint

    由销轴和销板构成,具有单向转动能力的机械装配式节点。

    2.2.1作用、作用效应与响应

    2.2.3几何参数与截面特性

    Aeff~ 螺栓球节点中高强度螺栓的有效截面 面积; A 组合网架带肋板在i(i=1,2,3,4)方

    2. 2. 4计算系数

    3.1.1网架结构可采用双层或多层形式;网壳结构可采用单层 或双层形式,也可采用局部双层形式,

    1由交叉桁架体系组成的两向正交正放网架、两向正交斜 放网架、两向斜交斜放网架、三向网架、单向折线形网架(图 A.0. 1); 2由四角锥体系组成的正放四角锥网架、正放抽空四角锥 网架、棋盘形四角锥网架、斜放四角锥网架、星形四角锥网架 (图 A. 0.2); 3由三角锥体系组成的三角锥网架、抽空三角锥网架、蜂 窝形三角锥网架(图A.0.3)。 3.1.3网壳结构可米用球面、圆柱面、双曲抛物面、椭圆抛物 面等曲面形式,也可采用各种组合曲面形式

    3.1.4单层网壳可选用下列网格形式:

    1单层圆柱面网壳可采用单向斜正交正放网格、交叉斜 杆正交正放网格、联方网格及三向网格等形式(图B.0.1)。 2单层球面网壳可采用肋环型、肋环斜杆型、三向网格 扇形三向网格、葵花形三向网格、短程线型等形式(图B.0.2)。 3单层双曲抛物面网壳宜采用三向网格,其中两个方向杆 件沿直纹布置。也可采用两向正交网格,杆件沿主曲率方向布 置,局部区域可加设斜杆(图B.0.3)。 4单层椭圆抛物面网壳可采用三向网格、单向斜杆正交正 放网格、椭圆底面网格等形式(图B.0.4)。 3.1.5双层网壳可由两向、三向交叉的析架体系或由四角锥体

    系、:三角锥体系等组成,其上、下弦网格可采用本规程第3.1.4 条的方式布置。

    3.1.7空间网格结构的选型应结合工程的平面形状、跨度大小、 支承情况、荷载条件、屋面构造、建筑设计等要求综合分析确 定。杆件布置及支承设置应保证结构体系儿何不变。

    .1.8单层网壳应采用刚接节点

    3.2网架结构设计的基本规定

    3.2.1平面形状为矩形的周边支承网架,当其边长比(即长边 与短边之比)小于或等于1.5时,宜选用正放四角锥网架、斜放 四角锥网架、棋盘形四角锥网架、正放抽空四角锥网架、两向正 交斜放网架、两向正交正放网架。当其边长比大于1.5时,宜选 两向正交正放网架、正放四角锥网架或正放抽空四角锥网架

    与短边之比)小于或等于1.5时,宜选用正放四角锥网架、斜放 四角锥网架、棋盘形四角锥网架、正放抽空四角锥网架、两向止 交斜放网架、两向正交正放网架。当其边长比大于1.5时,宜选 用两向正交正放网架、正放四角锥网架或正放抽空四角锥网架。 3.2.2平面形状为矩形、三边支承一边开口的网架可按本规程 第3.2.1条进行选型,开口边必须具有足够的刚度并形成完整的 边桁架,当刚度不满足要求时可采用增加网架高度、增加网架层 数等办法加强。 3.2.3平面形状为矩形、多点支承的网架可根据具体情况选用 正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、两向正交正放网架。 3.2.4平面形状为圆形、正六边形及接近正六边形等周边支承 的网架,可根据具体情况选用三向网架、三角锥网架或抽空三角 锥网架。对中小跨度,也可选用蜂窝形三角锥网架。 3.2.5网架的网格高度与网格尺寸应根据跨度大小、荷载条件、 柱网尺寸、支承情况、网格形式以及构造要求和建筑功能等因素 确定,网架的高跨比可取1/10~1/18。网架在短向跨度的网格 数不宜小于5。确定网格尺寸时宜使相邻杆件间的夹角大于45°, 且不宜小于30°。

    交斜放网架、两向正交正放网架。当其边长比大于1.5时,宜选 用两向正交正放网架、正放四角锥网架或正放抽空四角锥网架。 3.2.2平面形状为矩形、三边支承一边开口的网架可按本规程 第3.2.1条进行选型,开口边必须具有足够的刚度并形成完整的 边桁架,当刚度不满足要求时可采用增加网架高度、增加网架层 数等办法加强

    第3.2.1条进行选型,并口边必须具有足够的刚度并形成完整的 边架,当刚度不满足要求时可采用增加网架高度、增加网架层 数等办法加强。

    应在支座边形成边桁架。

    3.2.7当采用两向正交正放网架,应沿网架周边网格设置封闭 的水平支撑。

    平面之下(图3.2.8a),也可设置于上弦平面之上(图3.2.8b) 或采用伞形柱帽(图3.2.8c)。

    图3.2.8多点支承网架柱帽设置

    3.2.9对跨度不天于40m的多层建筑的楼盖及跨度不天于60m 的屋盖,可采用以钢筋混凝土板代替上弦的组合网架结构。组合 网架宜选用正放四角锥形式、正放抽空四角锥形式、两向正交正 放形式、斜放四角锥形式和蜂窝形三角锥形式。

    1上弦节点上设置小立柱找坡(当小立柱较高时,应1 小立柱自身的稳定性并布置支撑); 2网架变高度; 3网架结构起坡。 3.2.11网架自重荷载标准值可按下式估算:

    gok = VqwL2/150

    (3. 2. 11)

    式中: gok 网架自重荷载标准值(kN/m); qw 除网架自重以外的屋面荷载或楼面荷载的标准值 (kN/m); L27 网架的短向跨度(m)。

    3.3.1球面网壳结构设计宜符合下列规定:

    3.3.1球面网壳结构设计宜符合下列规定:

    3.3网壳结构设计的基本规定

    1 球面网壳的失跨比不宜小于1/7; 2 双层球面网壳的厚度可取跨度(平面直径)的1/30~ 1/60; 3 单层球面网壳的跨度(平面直径)不宜大于80m。 3. 3. 2 圆柱面网壳结构设计宜符合下列规定:

    3单层球面网壳的跨度(平面直径)不宜大于80m。 3.3.2圆柱面网壳结构设计宜符合下列规定:

    3.3.2圆柱面网壳结构设计宜符合下列规定:

    1两端边支承的圆柱面网壳, 其宽度B与跨度L之比(图 3.3.2)宜小于1.0,壳体的矢高 可取宽度B的1/3~1/6; 2沿两纵向边支承或四边支 承的圆柱面网壳,壳体的矢高可取 跨度L(宽度B)的1/2~1/5; 3双层圆柱面网壳的厚度可 取宽度B的1/20~1/50

    图3.3.2圆柱面网壳跨度L、 宽度B示意 1一纵向边;2一端边

    4两端边支承的单层圆柱面网壳,其跨度L不宜大 35m;沿两纵向边支承的单层圆柱面网壳,其跨度(此时为贸 B)不宜大于30m。

    1双曲抛物面网壳底面的两对角线长度之比不宜大于2; 2单块双曲抛物面壳体的矢高可取跨度的1/2~1/4(跨度 为两个对角支承点之间的距离),四块组合双曲抛物面壳体每个 方向的失高可取相应跨度的1/4~1/8; 3 双层双曲抛物面网壳的厚度可取短向跨度的1/20~ 1/50; 4 单层双曲抛物面网壳的跨度不宜大于60m。 3.3.4 椭圆抛物面网壳结构设计宜符合下列规定: 椭圆抛物面网壳的底边两跨度之比不宜大于1.5; 2 壳体每个方向的失高可取短尚跨度的1/6~1/9;

    4单层椭圆抛物面网壳的跨度不宜大于50m。

    3.3.5网壳的支承构造应可靠传递竖向反力,同时应满足不同 网壳结构形式所必需的边缘约束条件;边缘约束构件应满足刚度 要求,并应与网壳结构一起进行整体计算。各类网壳的相应支座 约束条件应符合下列规定: 1球面网壳的支承点应保证抵抗水平位移的约束条件; 2圆柱面网壳当沿两纵向边支承时,支承点应保证抵抗侧 向水平位移的约束条件; 3双曲抛物面网壳应通过边缘构件将荷载传递给下部结构; 4椭圆抛物面网壳及四块组合双曲抛物面网壳应通过边缘 构件沿周边支承。

    3.3.5网壳的支承构造应可靠传递竖向反力,同时应满足不同

    3.4立体桁架、立体拱架与张弦立体拱架设计的基本规定

    3.4.1立体桁架的高度可取跨度的1/12~1/16。 3.4.2立体拱架的拱架厚度可取跨度的1/20~1/30,矢高可取 跨度的1/3~1/6。当按立体拱架计算时,两端下部结构除了可 靠传递竖向反力外还应保证抵抗水平位移的约束条件。当立体拱 架跨度较大时应进行立体拱架平面内的整体稳定性验算。 3.4.3张弦立体拱架的拱架厚度可取跨度的1/30~1/50,结构 高可取跨度的1/7~1/10,其中拱架矢高可取跨度的1/14~ 1/18,张弦的垂度可取跨度的1/12~1/30。 3.4.4立体桁架支承于下弦节点时桁架整体应有可靠的防侧倾 体系,曲线形的立体桁架应考虑支座水平位移对下部结构的 影响。 [3.4.5对立体桁架、立体拱架和张弦立体拱架应设置平面外的

    3.4.5对立体桁架、立体拱架和张弦立体拱架应设置平面外的

    3.5.1空间网格结构在恒荷载与活荷载标准值作用下的最大折 度值不宜超过表3.5.1中的容许挠度值。

    表3.5.1空间网格结构的容许挠度值

    注:对于设有悬挂起重设备的屋盖结构,其最大挠度值不宜大于结构跨度的 1/400

    3.5.2网架与立体桁架可预先起拱,其起拱值可取不天于短向 跨度的1/300。当仅为改善外观要求时,最大挠度可取恒荷载与 活荷载标准值作用下挠度减去起拱值。

    4.1一般计算原则 4.1.1空间网格结构应进行重力荷载及风荷载作用下的位移 内力计算,并应根据具体情况,对地震、温度变化、支座沉降及 施工安装荷载等作用下的位移、内力进行计算。空间网格结构的 内力和位移可按弹性理论计算;网壳结构的整体稳定性计算应考 结构的非线性影响。 4.1.2对非抗震设计,作用及作用组合的效应应按现行国家标 准《建筑结构荷载规范》GB50009进行计算,在杆件截面及节 点设计中,应按作用基本组合的效应确定内力设计值;对抗震设 计,地震组合的效应应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》 GB50011计算。在位移验算中,应按作用标准组合的效应确定 其挠度。 4.1.3对于单个球面网壳和圆柱面网壳的风载体型系数,可按 现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009取值;对于多个 连接的球面网壳和圆柱面网壳,以及各种复杂形体的空间网格结 构,当跨度较大时,应通过风洞试验或专门研究确定风载体型系 数。对于基本自振周期大于0.25s的空间网格结构,宜进行风振 计算。 4.1.4分析网架结构和双层网壳结构时,可假定节点为铰接, 样件只承受轴向力;分析立体管架时,当杆件的节间长度与截 面高度(或直径)之比不小于12(主管)和24(支管)时,也 可假定节点为铰接;分析单层网壳时,应假定节点为刚接,杆件 除承受轴向力外,还承受弯矩、扭矩、剪力等。 4.1.5空间网格结构的外荷载可按静力等效原则将节点所辖区 城内的益裁中作用在该节占上当杆件上作用有局部蕊裁时

    4.1.1空间网格结构应进行重力荷载及风荷载作用下的位移 内力计算,并应根据具体情况,对地震、温度变化、支座沉降及 施工安装荷载等作用下的位移、内力进行计算。空间网格结构白 内力和位移可按弹性理论计算;网壳结构的整体稳定性计算应考 虑结构的非线性影响

    准《建筑结构荷载规范》GB50009进行计算,在杆件截面及节 点设计中,应按作用基本组合的效应确定内力设计值;对抗震设 计,地震组合的效应应按现行国家标准《建筑抗震设计规范 GB50011计算。在位移验算中,应按作用标准组合的效应确定 其度。

    其挠度。 4.1.3对于单个球面网壳和圆柱面网壳的风载体型系数,可按 现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009取值;对于多个 连接的球面网壳和圆柱面网壳,以及各种复杂形体的空间网格结 构,当跨度较大时,应通过风洞试验或专门研究确定风载体型系 数。对于基本自振周期大于0.25s的空间网格结构,宜进行风振 计算。 4.1.4分析网架结构和双层网壳结构时,可假定节点为铰接 杆件只承受轴向力;分析立体管桁架时,当杆件的节间长度与截

    现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009取值;对于多个 连接的球面网壳和圆柱面网壳,以及各种复杂形体的空间网格 构,当跨度较大时,应通过风洞试验或专门研究确定风载体型系 数。对于基本自振周期大于0.25s的空间网格结构,宜进行风折 计算。

    4.1.4分析网架结构和双层网壳结构时,可假定节点为铰接

    4.1.4分析网架结构和双层网壳结构时,可假定节点为

    杆件只承受轴向力;分析立体管桁架时,当杆件的节间长度与葡 面高度(或直径)之比不小于12(主管)和24(支管)时,七 可假定节点为铰接;分析单层网壳时,应假定节点为刚接,杆件 除承受轴向力外,还承受弯矩、扭矩、剪力等。

    域内的荷载集中作用在该节点上。当杆件上作用有局部荷载时

    应另行考虑局部曲内力的影响。 4.1.6空间网格结构分析时,应考虑上部空间网格结构与下部 支承结构的相互影响。空间网格结构的协同分析可把下部支承结 构折算等效刚度和等效质量作为上部空间网格结构分析时的条 件;也可把上部空间网格结构折算等效刚度和等效质量作为下部 支承结构分析时的条件;也可以将上、下部结构整体分析。 4.1.7分析空间网格结构时,应根据结构形式、·支座节点的位 置、数量和构造情况以及支承结构的刚度,确定合理的边界约束 条件。支座节点的边界约束条件,对于网架、双层网壳和立体桁 架,应按实际构造采用两向或一向可侧移、无侧移的铰接支座或 弹性支座;对于单层网壳,可采用不动铰支座,也可采用刚接支 座或弹性支座。 4.1.8空间网格结构施工安装阶段与使用阶段支承情况不一致 时,应区别不同支承条件分析计算施工安装阶段和使用阶段在相 应荷载作用下的结构位移和内力。 4.1.9根据空间网格结构的类型、平面形状、荷载形式及不同 设计阶段等条件,可采用有限元法或基于连续化假定的方法进行 计算。选用计算方法的适用范围和条件应符合下列规定: 1网架、双层网壳和立体桁架宜采用空间杆系有限元法进 行计算; 2单层网壳应采用空间梁系有限元法进行计算; 3在结构方案选择和初步设计时,网架结构、网壳结构也 可分别采用拟夹层板法、拟壳法进行计算

    应另行考虑局部弯曲内力的影响

    时,应区别不同支承条件分析计算施工安装阶段和使用阶段在 应荷载作用下的结构位移和内力

    4.2.1按有限元法进行空间网格结构静力计算时可采用下列基 本方程:

    计,如杆件截面需要调整应重新进行计算,使其满足设计要求。 空间网格结构设计后,杆件不宜替换,如必须替换时,应根据截 面及刚度等效的原则进行。 4.2.3分析空间网格结构因温度变化而产生的内力,可将温差 引起的杆件固端反力作为等效荷载反向作用在杆件两端节点上, 然后按有限元法分析。 4.2.4当网架结构符合下列条件之一时,可不考虑由于温度变 化而引起的内力: 1支座节点的构造允许网架侧移,且允许侧移值大于或等 于网架结构的温度变形值:; 2网架周边支承、网架验算方向跨度小于40m,且支承结 构为独立柱; 3在单位力作用下,柱顶水平位移大于或等于下式的计 算值:

    4.2.3分析空间网格结构因温度变化而产生的内力,可将温差 引起的杆件固端反力作为等效荷载反向作用在杆件两端节点上 然后按有限元法分析,

    化而引起的内力: 1支座节点的构造允许网架侧移,且允许侧移值大于或等 于网架结构的温度变形值; 2网架周边支承、网架验算方向跨度小于40m,且支承结 构为独立柱; 3在单位力作用下,柱顶水平位移大于或等于下式的计 算值:

    L Eα△t 2$EAm 0.038f

    4.2.5预应力空间网格结构分析时,可根据具体情况将预

    作为初始内力或外力来考虑,然后按有限元法进行分析。对于索 应考虑几何非线性的影响,并应按预应力施加程序对预应力施

    4.2.6斜拉空间网格结构可按有限元法进行分析。斜拉索(或

    架结构,可简化为正交异性或各向同性的平板按拟夹层板法进 位移、内力计算。

    4.2.8网壳结构采用拟壳法分析时,可根据壳面形式、网格

    置和构件截面把网壳等代为当量薄壳结构,在由相应边界条件求 得拟壳的位移和内力后,可按几何和平衡条件返回计算网壳杆件 的内力。网壳等效刚度可按本规程附录C进行计算。

    时应将组合网架的带肋平板离散成能承受轴力、膜力和弯矩白 元和板壳元,将腹杆和下弦作为承受轴力的杆元,并应考虑 不同材料的材性,

    4.2.10组合网架结构也可采用空间杆系有限元法作简化计

    分析时可将组合网架的带肋平板等代为仅能承受轴力的上弦,并 与腹杆和下弦构成两种不同材料的等代网架,按空间杆系有限元 去进行位移、内力计算。等代上弦截面及带肋平板中内力可按本 规程附录D确定。

    4.3网壳的稳定性计算

    .3.1单层网壳以及厚度小于跨度1/50的双层网壳均应进行稳

    4.3.2网壳的稳定性可按考虑儿何非线性的有限元法(即荷

    载一位移全过程分析)进行计算,分析中可假定材料为弹性,也 可考虑材料的弹塑性。对于大型和形状复杂的网壳结构宜采用考 虑材料弹塑性的全过程分析方法。全过程分析的选代方程可采用 下式:

    K,AU() = F+At N

    4.4地震作用下的内力计算

    4.4.1对用作屋盖的网架结构,其抗震验算应符合下列规定:

    4.4.1对用作屋盖的网架结构,其抗震验算应符合下列规定: 1在抗震设防烈度为8度的地区,对于周边支承的中小跨 度网架结构应进行竖向抗震验算,对于其他网架结构均应进行竖 向和水平抗震验算; 2在抗震设防烈度为9度的地区,对各种网架结构应进行 竖向和水平抗震验算。

    在抗震设防烈度为7度的地区,当网壳结构的矢跨比大

    于或等于1/5时,应进行水平抗震验算;当失跨比小于1/5 应进行竖向和水平抗震验算:

    应进行竖向和水平抗震验算。

    4.4.3·在单维地震作用下技术标准,对空间网格结构进行多遇地震

    下的效应计算时,可采用振型分解反应谱法;对于体型复杂或重 要的大跨度结构,应采用时程分析法进行补充计算。 4.4.4按时程分析法计算空间网格结构地震效应时,其动力平 衡方程应为:

    i、FEaji i振型、i节点分别沿、、方向 的地震作用标准值:

    当仅方向水平地震作用时,i振型参与系数应按下主 计算:

    EX,G: Z(X + Y +Z)G)

    当仅y方向水平地震作用时,j振型参与系数应按下主 计算:

    >Y,G i= (X + Y + Z)G;

    当仅方向竖向地震作用时 钢管标准,i振型参与系数应按下 计算:

    ....
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