建筑结构选型培训课件(ppt 95页)

结构平面和立面：
机库结构平面图和结构 立面图如图所示，其中 机库大门处网架边梁设 计成一箱形的空间桁架 两跨连续钢梁，宽9.5m， 高11.5m。
工程难点：
❖ 1、钢结构跨度大、面积大，为国内外之最：本工程钢结 构跨度352.60m，，进深114.5m，屋盖顶标高 +39.800m。屋盖结构采用三层斜放四角锥钢网架，下弦 支承，机库大门处屋盖采用焊接箱形钢桁架，宽9.5m， 高11.5m。对于如此大跨度结构施工，国内并没有先例和 成熟的施工经验可以借鉴，选取的科学的施工方案，确保 工程质量、确保结构自身安全与施工安全、有效地控制施 工进度、合理的降低施工成本是本工程以及类似工程的重 中之重，必须进行深入细致地研究。
❖ 结构体系
网架结构, 呈园形直径124.6米, 由均匀分布在1 10 米直径 园周上的36 根柱子支承, 支承点以外悬挑7.30 米, 网架中部 有气楼。网架高6 米, 中间起拱2.5 米,由1 1 4 0 0 多根16 锰无缝钢管和90 多个钢球组成, 设计总重量6 0 吨
支承方式 网架支承用摇摆支座, 网架由36 只摇摆座支承
❖ 合理的节点构造
首先要在坚固可靠的前提下使各方向的杆件轴线准确 交汇于一点，避兔因构造的缺陷产生偏心，
同时还要尽量使节点构造与计算假定相符合，否则会 造成计算上的误差过大。特别是支座节点的构造，如 果与计算假定的边界条件不符时，会造成很大的误差， 甚至影响结构安全。
构造简单，制作容易，便于安装和节省材料。
6.6.4 柱帽
各种柱帽形式 ❖ 点支承网架与柱子相连宜设柱帽以减小冲剪作用。 ❖ 柱帽可设置于下弦平面之下(图a)，也可设置于上弦平面之上
(图b)。 ❖ 当柱子直接支承上弦节点时，也可在网架内设置伞形柱帽(图
c)，这种柱帽承载力较低，适用于中小跨度网架。
网架的屋面排水
❖ 网架屋面排水的特点 网架覆盖的面积大，小坡度也会形成大的气魄高度。 网架结构的屋面坡度一般取2%～5%，多雨地区宜选 用大值。 当屋面结构采用有檩体系时，还应考虑檩条挠度对泄 水的影响。 对于荷载、跨度较大的网架结构，还应考虑网架竖向 挠度对排水的影响。
❖ 网架屋面坡度的做法 上弦节点加小立柱找坡 ❖当小立柱较高时，应注意小立柱自身的稳定性，这 种做法构造比较简单。 网架变高度 ❖网架跨度较大时，会造成受压腹杆太长的缺点。 支承柱找坡 ❖采用点支承方案的网架可用此法找坡。 整个网架起拱 ❖一般用于大跨度网架。
网架屋面排水坡的形成
(A)网架整体起拱
单斜杆柱面网壳
单层柱
面网壳 柱
面
弗普尔柱面网壳 交叉斜杆型柱面网壳 联方网格型柱面网壳 三向网格型柱面网壳
网
交叉桁架体系
壳
双层柱
正放四角锥柱面网壳
面网壳 四角锥体系
抽空正放四角锥柱面网壳
斜置正放四角锥柱面网壳
三角锥体系
三角锥柱面网壳
抽空三角锥柱面网壳
肋环型球面网壳
单层球
面网壳 球
面
网
施威德勒球面网壳 联方型球而网壳 三向网格型球面网壳 凯威特型球面网壳 短程线球面网壳
❖用圆钢板放在加热炉内，待钢板烧成枣红色时，即 放在专门压制半球壳的模具中用压力机冲压而成半 球壳，然后去飞边，打成坡口，将两个半球壳焊接 而成。
❖ 焊接空心球结点
制作
❖如承载力较大时，可在球中间加单片肋；
❖如遇中校支座力量较大时，一般要加十字肋，其十 字肋应与支座十字肋相重合。
❖半球下料的直径D＝1.41d十8mm，d为球壳中面 直径，8mm为预留切边余量。
构件材料可用I级钢或Ⅱ级钢。 ❖Ⅱ级钢为16锰合金钢，强度高，塑性好，性能稳定， 满足焊接要求。采用Ⅱ级钢比采用I级钢更能省料
6.6.2 网架的节点
❖ 网架结点的型式和构造应与杆件形式相配合。
网架的节点上交汇的杆件多，且呈立体几何关系
节点构造的好坏，对结构的受力性能、制造安装、工 程进度、耗钢量和工程造价有相当大的影响。
整体提升技术：
❖ 为了最大限度的满足结构设计的边界条件，确保工程质量； 加快工程施工进度、为后续工作创造条件；降低工程成本； 确保施工安全。对本工程，采用一次性整体提升就位的施 工工艺。采用一次性整体提升结构有如下优点：提升的结 构重量重，可达万吨以上；提升结构的尺寸、面积和体积 大；计算机控制，自动化程度高；减少高空作业量，施工 安全、可靠，降低施工风险；缩短施工周期，降低施工费 用。根据以上分析我们决定采用网架与桁架同时提升的方 案。
总结：
❖ 跨度大，高度高成为机库结构设计的关键； ❖ 选用多层四角锥网架和栓焊钢桥相结合的空间结构
体系； ❖ 首都机场A380机库运用一次性整体提升技术，将
平板网架结构进行组装； ❖ 造型简洁轻盈；
哈尔滨水上世界 Harbin Water World
2008奥运会场馆（正放四角锥）
第7章 网壳结构
❖ 2、结构拼装质量要求高：本工程钢结构采用三层斜放四 角锥钢网架与钢桁架结合的结构，跨度352.60m，，进 深114.5m，结构形式复杂，对施工中平面控制网的测量 精度要求非常高；如何根据结构自身特点采取正确的拼装 方法、拼装精度控制措施以及如何保证拼装完毕后整体结 构的最后闭合，需要仔细研究。另外，本工程构件数量巨 大，现场节点形式多样，如何结合结构跨度、进深、高度 以及结构形式特点，采取有效的焊接工艺和焊接质量控制 措施，确保焊接质量以及整体结构拼装质量是本工程的难 点。
壳
交叉桁架体系
双层球
面网壳
肋环型四角锥球面网壳
角锥体系
联方型四角锥球面网壳 联方型三角锥球面网壳
平板组合式球面网壳
新青岛火车站
7.2 筒网壳结构 7.2.1 单层筒网壳
筒网壳也称为柱面 网壳，是单曲面结构， 其横截面常为圆弧形， 也可采用椭圆形、抛物 线形和双中心圆弧形等。
(B)网架变高度
(C)设短柱支托
设短柱支托构造简单，是采用较 多的找坡方法
6.7 网架结构的工程实例 ❖ 上海体育馆
厦门国际会展中心
81×81米有柱展厅，屋盖采用双向空间钢桁架结构。 桁架下弦标高为10.55米，桁架高度H=4.0米，钢桁 架沿纵向间距为27米，沿横向间距为9米，均支承在 钢筋砼柱柱顶
❖ 网壳结构优点： ❖ （1）网壳结构的杆件主要承受轴力，结构内力分布比较均
匀，应力峰值较小，因此可以充分发挥材料强度作用。
❖ （2）曲面形式，丰富的造型，通过使结构明暗对比、虚 实对比。
❖ （3）由于杆件尺寸与整个网壳结构相比很小，可把网壳 结构近似地看成各向同性或各向异性连续体，用薄壳结构 分析结果进行定性的分析。
❖ （4）网壳结构中网格的杆件可以用直杆代替曲杆，如果 杆件布置和构造处理得当，可以具有与薄壳结构相似的良 好的受力性能。
7.1.1 网壳结构的分类
❖ 1）按层数分 单层网壳：适合中小跨度（≤40米） 双层网壳：具有较高的稳定性和承载力，
可有效利用空间，方便天花或吊顶构造。 ❖ 2、按曲面形式分
单曲面：筒网壳（柱面壳） 双曲面：球网壳／扭网壳
上最大的飞机维修库。屋盖结构为3 层焊接球型钢网架, 总面积 3.9万m2 , 总质量约为7000t, 采用地面组拼、一次整体提升到 位的施工方案, 其一次提升面积和重量均堪称世界之最。在机
库建设中屋盖结构的整体提升无疑是最大的技术难点。
一层平面：
首都机场机库能同时容纳四架波音747大型客机进行维修。由于机库功能的特殊 性和对空间的特殊要求，平面布局采用大空间在一侧，辅助用房在机库另一侧的 布局方式，将机库大空间做整。
❖ 3、任务重、工期紧： 首都机场四机位总工期 三年。本工程为满足奥 运会前投入使用的需要， 将常规下的36个月工期 缩短为20个月。
施工方案的选择：
❖ 现有的施工方案有高空散拼、分段吊装和整体提升三种，但 考虑各自的优缺点以及人力物力、安全管理等条件，最终选 择了整体提升这一施工技术。其优点是大量工作都可以在地 面完成，减少工装脚手架用量，避免了高空作业，降低了工 程的安全管理的难度。由于现场场地较大，可以形成多点、 多面流水作业，加快地面拼装进度，有利于工程安装精度控 制。
单面弧形拉力支座
适用于较大跨度网架。在承受拉力的锚栓 附近应设加劲肋以增强节点刚度
双面弧形压力支座
支座和底板间设有弧形块，上下面都是柱 面，支座既可转动又可平移
球铰压力支座
只能转动而不能平移，适用于多支点支承的 大跨度网架
板式橡胶支座
通过橡胶垫的压缩和剪切变形，支座既可转动又可 平移。如果在一个方向加限制，支座为单向可侧移式， 否则为两向可侧移式
6.6 网架结构的构造
❖ 6.6.1 网架的杆件
网架的杆件可用钢管或角钢。
❖杆件采用16锰薄壁钢管（钢管厚度最薄可为 1.5mm）比较合理和有利，角钢杆件一般只在小跨 度而且网架型式又简单的情况下使用。
钢管杆件比角钢杆件有利，因为它的截面对受力有利， 而且钢管杆件的结点连接构造比较简单，可以节省材 料，降低金属用量。
❖ 焊接钢板结点
杆件为角钢时，应与钢板连接。
连接方法可以采用焊接、螺栓连接，或焊接与螺栓连 接同时配合应用的方式。
节点刚度大，整体性好，制造加工简单，质量易保证， 成本低，适用于两向正交网架。
❖ 焊接钢板结点
节点的设计构造
❖杆件的重心在节点处宜汇交于一点； ❖杆件与节点的连接焊缝的截面重心应与杆件的重心
7.1 概述 7.2 筒网壳结构 7.3 球网壳结构 7.4 扭网壳结构 7.5 其它形状网壳结构 7.6 网壳结构的选型
第7章 网壳结构 7.1 概述
❖ 网壳结构：杆件按一定规律布置，通过节点连接而成的曲面 状空间杆系结构。
❖ 网壳结构，即为网状的壳体结构，或者说是曲面状的网架结 构。其外形为壳，其构成为网格状，是格构化的壳体，也是 壳形的网架。