网架结构的内力分析
网架的分类及节点组成分析
网架的分类及节点组成分析网架的概念网架和网壳总称为空间网格结构。
这种空间网格结构是由多根杆件按照某种有规律的几何图形通过节点连接起来的空间结构，它可以充分发挥三维空间的优越性，传力路径更见简捷特别适用于大跨度建筑。
由双层或多层平板形网格组成的结构称为网架结构（简称网架），由单层或双层曲面形网格结构称为网壳。
一、网架结构的组成1）第一类是由平面桁架系组成的网架结构两向正交正放网架：这是由两组平面桁架系组成的网架，桁架系在平面上的投影轴线互成90°交角，且与边界平行或垂直，所形成网格可以是矩形的，也可以是正方形的。
两向正交斜放网架：它可由梁向正交正放网架在水平面上旋转45°而得，其交角也是90°，但每片桁架不与建筑物轴线平行，而是成45°的交角，故成为两向正交斜放网架。
三向网架：比两向网架的刚度大，适合在大跨度结构中采用，其平面适用于三角形，梯形及正六边形，在圆形平面中也可采用。
2）第二类是由四角锥体组成的网架由四根上弦组成正方形锥底,锥顶位于正方形的形心下方,由正方形四角节点向锥顶连接四根腹杆即形成一个四角锥体,将各个四角锥体按一定规律连接起来,便成为四角锥体网架。
正放四角锥网架:四角锥底边分别与建筑物的轴线相平行,各个四角锥体的底边相互连接形成网架的上弦杆，连接各个四角锥体的锥顶形成下弦杆并与建筑物的轴线平行。
这种网架的上下弦杆长度相等，并相互错开半个节间。
斜放四角锥网架:这种网架是将各四角锥体的锥底角与角相连，上弦（即锥底边）与建筑物轴线成45°交角，连接锥顶而形成的下弦仍与建筑物轴线平行。
这种网架受压的上弦杆长度小于受拉的下弦杆，因而受力比较合理，每个节点交汇的杆件数量少，因此用钢量较少。
缺点：是屋面板种类较多，屋面排水坡的形成比较困难。
棋盘四角锥网架：将整个斜放四角锥网架水平转动45°角，使网架上弦与建筑物轴线平行，下弦与建筑物轴线成45°交角，即得棋盘四角锥网架。
网架结构支座对内力影响的研究
支座 ， 为了计算结果具有可 比性 ， 故弹性连接的刚度 取值与上述弹性支承取值一致 。 计 算 中考 虑 的 工 况 组 合 为 ： 恒、 活、 地震 （ 水 平
＋ 竖向） ， 水 平及竖 向地震作用计算 方法均采用振 型分解反应谱法， 风、 雪荷载在本工程 中为非控制性 荷载 ， 鉴于 Ｍ ｉ ｄ ａ ｓ ／ Ｇ ｅ ｎ自动计算空 间结构 的风荷载 目 前还不完善 ， 为简化分析研究该方法 ， 未考虑该工 况， 温度工况（ 温差 ） 引起 的内力变化只和支座刚度
根据实际条件取为 １ ． ８ ４ ｋ Ｎ ／ ｍ ｍ， Ｚ向竖 向刚度假定 为无限大（ 忽略支座的竖 向变形 ） ； ２ ） 与下部混凝土
结构整体建模 ， 网架与混凝土结构的连接边界条件 采用弹性连接 ， 弹性 连接 的刚度与 １ ） 模 型中一致 ；
３ ） 与下部 混凝 土 结 构 整体 建模 ， 网架 与混 凝 土 结 构 的连接边 界条 件 采 用 固定 铰 连 接 ； ４ ） 与下 部 混 凝 土
模型的杆件 内力结果有本质 差别 ， 不可忽 略该工况 的差别 。 支 座 刚 度 对 内 力 影 响很 大 ， 固定 铰 支 座 与滑 动 铰支座相 比， 明显减少上弦跨 中杆件的内力 ， 支座处 杆件内力变化 ， 下弦内力变化不明显 ； 网架和下部钢筋混凝土结构整体计算模型与网
结构整体建模 ， 网架 与混凝 土结构的连接边界条件 采用滑动铰连 接 ； ５ ） 与下部混凝 土结构整体 建模 ， 网架与混凝土结构 的连接边界条件采用 滑动铰连
接， 并大幅加大支座 支承梁 的刚度 ； ６ ） 在某一侧抽 掉 ２个支座以模 拟支座失效 ， ２个临近支座 同时失
有关 ， 因此 ， 也未考虑该工况 。
网架结构的受力特点及选型讲解PDF(129P)第二节课
§9.5.3 网架弦杆的层数
陈静芬 力学与建筑工程学院
多层网架
P141
当屋盖跨度在100m以上时，普通的上、下弦两层网架
难以满足强度及变形要求，宜采用多层网架
缺点：
杆件和节点多，施工安装量大
节点处杆件数增加，如杆系布置不妥，易造成上、下弦
杆与腹杆的交角太小，钢球直径加大
若对网架的局部单元抽空布置，加大中层弦杆间距，则
9
交叉桁架受力简图
简化为平面桁架
陈静芬 力学与建筑工程学院
§9.4.1 周边支承网架结构的受力特点
交叉桁架体系网架
P137
在周边支承的条件下，网架结构的传力路线犹如双向板结
构或交叉梁系结构；
荷载平衡：网架的节点荷载，可看成是由两个方向的桁架
共同承担；
位移协调：两个方向的桁架在各个交点处的竖向位移应分
增加的杆件和节点数量并不多，相反由于杆件单元变小变
32 轻，方便制造安装
§9.5.3 网架弦杆的层数
陈静芬 力学与建筑工程学院
多层网架
P141
优点：
刚度好，内力均匀，适用于大跨度及复杂荷载的情况
网格小，杆件短，充分发挥钢材的高强性能
杆件较细，钢球节点直径较小，耗钢量较少 一般认为，当网架跨度大于50m时，三层网架
28
§9.5.2 网架的高度
陈静芬 力学与建筑工程学院
确定网架高度时主要应考虑的因素(续) P141 网架的支承条件 周边支承时，网架高度可取得大些 点支承时，网架高度可取得小些(因可以通过 悬挑减少网格内力) 节点构造形式 焊接空心球节点：网架高度可取得小些； 螺栓球节点：安装变形较大，网架高度应取 得大些，弦杆内力相对小一些； 当网架有起拱时，网架的高度可取得小些
网架结构分析报告
网架结构分析报告1. 引言本文档旨在对网架结构进行全面的分析，包括架构的定义、组成部分、设计原则、功能特点等方面进行详细的介绍。
通过对网架结构的分析，可以更好地理解其工作原理和优势。
2. 网架结构概述网架结构是一种将大型系统分解为多个模块并通过一定的规则进行组合的架构设计方法。
它通常包含三个主要的组成部分，即前端、后端和数据库。
前端负责接收用户的请求并展示数据，后端负责处理业务逻辑，数据库则用于存储和管理数据。
3. 网架结构的组成部分3.1 前端前端是用户与系统之间的交互界面，通常包括用户界面（UI）和用户体验（UX）。
前端的开发主要使用的技术包括HTML、CSS和JavaScript等。
它负责接收用户的请求，向后端发送数据，并将后端返回的数据展示给用户。
3.2 后端后端是系统的核心部分，负责处理业务逻辑、数据存储和与前端的交互。
后端的开发可以使用多种编程语言和框架，如Java、Python和Node.js等。
后端一般包括控制器、服务和数据访问层，用于处理请求、业务逻辑、数据库操作等。
3.3 数据库数据库是网架结构中用于存储和管理数据的关键组成部分。
常见的数据库类型包括关系型数据库（如MySQL和Oracle）和非关系型数据库（如MongoDB和Redis）。
数据库负责存储数据以及支持数据的读写操作。
4. 网架结构的设计原则4.1 模块化网架结构设计的一个重要原则是模块化。
通过将系统划分为多个独立的模块，可以提高系统的可维护性和可扩展性。
每个模块都具有明确的功能和职责，可以独立开发和测试。
4.2 松耦合松耦合是另一个关键的设计原则。
模块之间应该尽量减少依赖关系，以便更容易进行修改和替换。
通过使用接口和消息传递等方式，可以降低模块之间的耦合度。
4.3 高内聚高内聚是指模块内部的各个组件之间紧密合作，实现模块内的功能。
高内聚的设计可以提高模块的独立性和可重用性，减少对其他模块的依赖。
4.4 可扩展性网架结构应该具有良好的可扩展性，以便在系统的需求变化时能够方便地进行修改和扩展。
《建筑钢结构设计》5-2 网架结构
2.2.2 温度作用
温度作用是指由于温度变化，使网架杆件产生附加温度应力， 必须在计算和构造措施中加以考虑。网架结构是超静定结构， 在均匀温度场变化下，由于杆件不能自由热胀冷缩，杆件会产 生应力，这种应力成为网架的温度应力。温度场变化范围是指 施工安装完毕(网架支座与下部结构连接固定牢固)时的气温与当 地常年最高或最低气温之差。另外工厂车间生产过程中引起温 度场变化，这可由工艺提出。 目前温度应力的计算方法有：采用空间杆系有限元法的精确计 算方法和把网架简化为平板或夹层板构造的近似分析法。
2.1.3 网架结构的形式与分类
主要有15种网架，根据其组成可划分为四大类。 1、由平面桁架系组成的网架结构，它是由平面桁架发展和演变 过来的。由于平面桁架系的数量和设置方位不同。这类网架又 可分成四种： (1)两向正交正放网架；(2)两向正交斜放网架； (3)两向斜交斜放网架；(4)三向网架。
2、由四角锥体组成的网架结构，它的基本单元是由4根 弦杆、4根斜杆构成的正四角锥体。由这些四角锥体排 列组成网架时，还要用上弦杆或下弦杆把相邻的锥顶连 接起来。根据锥体的组合方式和连接锥顶弦杆的方向不 同，这类四角锥体组成的网架又可分为六种： （1）正放四角锥网架；（2）正放抽空四角锥网架； （3）斜放四角锥网架；（4）棋盘形四角锥网架； （5）星形四角锥网架； （6）单向折线形网架，又称折板型网架。
H c tL /L (/E m A 2 /K e )
2.2.3 地震作用
网架由地震引起的振动称为网架的地震反应，它包括内力、变形 和位移。网架的地震反应大小不仅与外来干扰作用(地震波)的大 小及其随时间的变化规律有关，还取决于网架本身的动力特性， 即网架的自振周期和阻尼。由于地震的地面运动为一种随机过程， 运动极不规则，网架又是空间结构，动力特性十分复杂，要正确 分析网架的动力反应比较困难，常作以下简化假定： (1)结构可离散为多个集中质量的弹性体系； (2) 结构振动属于微幅振动，即结构的振动变形很小，仍属于小 变形范畴。线性叠加原理可以适用； (3) 振动时结构的地基各部分作同一运动，即不考虑地面运动 的 相位差的影响；
钢结构---网架结构分析
钢结构网架结构是目前国内大型体育场馆、工业厂房、影剧院、侯车厅等建筑常用的屋盖形式。
这种新样式结构的方法是依赖钢体自身的受力, 用螺栓球把一根根钢柱连接在一起相互交错支撑, 网结成各种形态不一的屋盖空间。
从小至几米的会议室到大至跨度几百米的工业厂房, 这些都是空间网架结构所适宜的范围。
1.钢结构网架结构的型态奔放舒展。
它既含概了古典建筑的韵律美, 又有现代造型艺术的浪漫性。
因此, 越来越多的建筑师利用它的坚固性和艺术性来设计构筑大型屋顶骨架。
这种新颖美观的网架结构。
为现代建筑构筑了新的物体形像。
2.钢结构网架是一种多次超稳定空间结构。
正是由于结构的多次超稳特征和相对其它结构它所特有的造型灵活程度。
结构内力计算通常采用矩阵位移法。
矩阵介次要根据工程情况而定, 简单的工程其矩阵介次也要达上万次。
复杂一些的工程其矩阵介次难以数计。
即使用计算机采用高斯迭代法, 计算一次也要数小时。
因为结构内力计算工作量大, 施工图设计难度高, 在计算机辅助设计程度未完成之前, 大大限制了网架结构的推广使用。
钢结构网架结构在今天诸多的大型场馆中得以施用, 从建筑学的角度讲, 这是建筑结构和建筑材料上的一场革命。
从建筑物体的艺术观感上讲, 网架结构的多样性造型变化。
为人民群众的生产、生活空间, 增添了艺术感。
空间网架结构, 还有施工材料轻, 安装便利等优点。
同时, 由于建筑材料是组合受力, 它还有抗震性能好的特异功效。
钢结构网架是现代建筑科学百花园中的一支奇花。
近十多年来, 它在我国得以大面积的应用和推广, 放眼望去, 这道亮丽的城市风景线, 正向着更加辽阔的地域伸延。
网架结构特点:1.网架是由许多杆架组成的网状结构。
是高次超静定的空间结构。
网架结构可分为平板网架和曲面网架两种。
2.平板网架采用较多, 其优点是: 空间受力体系, 杆件主要承受轴向力, 受力合理, 节约材料整体性能好, 刚度大, 抗震性能好。
杆件类型较少, 适于工业化生产。
两种正放四角锥体网架内力分析
两种正放四角锥体网架内力分析何鑫;周波【摘要】Based on two spatial square pyramid grid with orthogonal bottom chords and diagonal bottom chords,the calculation analysis of the internal force is carried out.The results show that the inter-nal force distribution of spatial square pyramid grid with diagonal bottom chords is more uniform, and the diagonal grid’s steel quantity of chord members and web members is less.%针对正放四角锥体网架中的下弦正交正放和下弦正交斜放两种常用形式进行静力计算分析，结果表明：下弦正交斜放形网架上下弦内力分布更为均匀，且上下弦及腹杆用钢量更省。
【期刊名称】《河北建筑工程学院学报》【年(卷),期】2016(034)002【总页数】3页(P30-31,44)【关键词】网架;上弦;下弦【作者】何鑫;周波【作者单位】中信建筑设计研究总院有限公司，湖北武汉 430000;中信建筑设计研究总院有限公司，湖北武汉 430000【正文语种】中文【中图分类】TU392.1网架结构的形式较多，正放四角锥体网架是较常用的形式，这种网架适用于建筑平面为方形或接近方形的中、小跨度的周边支承情况[1].本文针对正放四角锥体网架中的下弦正交正放(下文简称正放形)和下弦正交斜放(下文简称棋盘形)两种常用形式进行静力计算分析，找出其内力分布规律，对比两种形式的用钢量，为此类网架设计和施工提供理论依据.网架跨度32.4 m，长度36.0 m,柱距8 m，上弦支承.螺栓球节点，网架厚度为2.0 m，典型网格尺寸2.67 mx2.4 m.抗震设防烈度：6度(0.05 g)，设计地震分组第一组，50年一遇基本风压为0.35kN/m2，地面粗糙度类别为C类，建筑场地类别为Ⅱ类.上弦恒载(不含网架自重)：0.40 kN/m2，活载：0.50 kN/m2，下弦恒载：0.50 kN/m2，活载：1.0 kN/m2.钢管采用Q345B无缝钢管.采用同济大学开发的3D3S(V12.1版)空间结构设计软件进行计算分析.利用3D3S软件分别对正放形和棋盘形网架进行静力计算分析，软件自动对杆件截面尺寸进行优化比选，并统计各类杆件用钢量.因结构平面为对称布置，故截取1/4平面进行对比分析.2.1 上弦内力分析对比正放形、棋盘形1/4网架上弦内力计算结果如图1、图2所示.由计算结果可知：两种形式网架上弦内力分布规律类似，杆件均以受压为主，仅在支座附近存在受拉杆件，且拉力均较小，对杆件设计不起控制作用；最大压力出现在网架中心部位，并由中心向四周逐渐减小.正放形网架上弦最大压力为390.2 kN，最小压力为0.9 kN，棋盘形网架上弦最大压力为180.3 kN，最小压力为0.2 kN，棋盘形网架上弦内力分布更为均匀，受力更为合理.2.2 下弦内力分析对比正放形、棋盘形1/4网架下弦内力计算结果如图3、图4所示.由计算结果可知：两种形式网架下弦内力均以受拉为主，仅在网架边缘存在受压杆件，且压力均较小，对杆件设计不起控制作用；正放形网架下弦最大拉力出现在网架中心部位，并由中心向四周逐渐减小，最大拉力值为1110.0 kN，最小拉力为8.7 kN；棋盘形网架下弦最大拉力出现在1/4网架中心部位，并由1/4网架中心向四周逐渐减小，最大拉力为579.3 kN，最小压力为27.9 kN，棋盘形网架下弦内力分布更为均匀，受力更为合理.2.3 用钢量对比分析利用3D3S软件对两种形式网架杆件截面进行优化设计，并统计出上下弦杆及腹杆的用钢量，统计结果为：正放形为27.0 t，棋盘形为25.6 t，棋盘形比正放形节省约5.2%.(1)利用3D3S软件分别对正放形和棋盘形网架进行静力计算分析，计算结果显示：两种形式网架上弦内力分布规律类似，杆件均以受压为主，仅在支座附近存在受拉杆件，且最大压力出现在网架中心部位，并由中心向四周逐渐减小.两种形式网架下弦内力均以受拉为主，仅在网架边缘存在受压杆件，正放形网架下弦最大拉力出现在网架中心部位，并由中心向四周逐渐减小；棋盘形网架下弦最大拉力出现在1/4网架中心部位，并由1/4网架中心向四周逐渐减小.棋盘形网架上下弦内力分布更为均匀，受力更为合理.(2)统计结果表明：棋盘形网架因上下弦内力分布更为均匀，下弦杆件数量较少，故用钢量较省，同等荷载条件下，上下弦及腹杆用刚量比正放形节省约5.2%.【相关文献】[1]汪一骏，邱国桦.轻型钢结构设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2004。
网架结构受力简化计算公式
网架结构受力简化计算公式一、引言。
在工程结构设计中，网架结构是一种常见的结构形式，它具有结构简洁、承载能力大、自重轻等优点，因此被广泛应用于建筑、桥梁、航空航天等领域。
在设计网架结构时，需要对其受力进行分析和计算，以保证结构的安全可靠。
本文将介绍网架结构受力简化计算公式，帮助工程师更好地理解和应用这一重要的计算方法。
二、网架结构受力分析。
网架结构是由许多杆件和节点组成的空间结构，其受力分析相对复杂。
在实际工程中，为了简化受力分析，常常采用简化计算模型，将网架结构简化为杆件和节点的受力分析问题。
在这种简化模型下，网架结构可以看作是由许多杆件组成的刚性框架，每个节点上的受力可以通过平衡方程进行计算。
三、网架结构受力简化计算公式。
1. 杆件受力分析。
在网架结构中，杆件是主要承载受力的构件，其受力分析是网架结构受力计算的关键。
对于一般的杆件，其受力可以通过以下简化计算公式进行计算：拉力，T = Pcosθ。
其中，T为杆件的拉力，P为节点上的外力，θ为杆件与水平方向的夹角。
这个公式表明，杆件的拉力与节点上的外力及杆件的夹角有关，可以通过这个公式计算得到。
压力，N = P/sinθ。
其中，N为杆件的压力，P为节点上的外力，θ为杆件与水平方向的夹角。
这个公式表明，杆件的压力与节点上的外力及杆件的夹角有关，可以通过这个公式计算得到。
2. 节点受力分析。
在网架结构中，节点是连接杆件的重要部分，其受力分析是网架结构受力计算的关键。
对于一般的节点，其受力可以通过以下简化计算公式进行计算：水平方向受力平衡，ΣFx = 0。
垂直方向受力平衡，ΣFy = 0。
这两个公式表明，节点在水平和垂直方向上的受力之和为零，可以通过这两个公式计算得到节点上的受力。
四、应用举例。
为了更好地理解网架结构受力简化计算公式的应用，我们举一个简单的应用例子。
假设有一个简单的网架结构，由两根杆件和一个节点组成，节点上受到一个外力P的作用。
我们可以通过上述的简化计算公式，计算出杆件的拉力和压力，以及节点上的受力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
网架结构的内力分析
网架结构是高次超静定结构体系。
板型网架分析时，一般假定节点为铰接，将外荷载按静力等效原则作用在节点上，可按空间桁架位移法，即铰接杆系有限元法进行计算。
也可采用简化计算法，诸如交叉梁系差分分析法、拟板法等进行内力、位移计算。
单层壳型网架的节点一般假定为刚接，应按刚接杆系有限元法进行计算；双层壳型网架可按铰接杆系有限元法进行计算。
单层和双层壳型网架也都可采用拟壳法简化计算。
杆件截面设计与节点构造
网架结构的杆件截面应根据强度和稳定性计算确定。
为减小压杆的计算长度增加其稳定性，可采用增设再分杆及支撑杆等措施。
用钢材制作的板型网架及双层壳型网架的节点，主要有十字板节点、焊接空心球节点及螺栓球节点三种形式。
十字板节点适用于型钢杆件的网架结构，杆件与节点板的连接，采用焊接或高强螺栓连接。
空心球节点及螺栓球节点适用于钢管杆件的网架结构。
单层壳型网架的节点应能承受弯曲内力，一般情况下，节点的耗钢量占整个钢网架结构用钢量的15～20％。
施工安装
网架结构的施工安装方法分两类：一类是在地面拼装的整体顶升法、整体提升法和整体吊装法；另一类是高空就位的散装、分条分块就位组装和高空滑移就位组装等方法。
分类
外形不同
可分为双层的板型网架结构、单层和双层的壳型网架结构。
板型网架和双层壳型网架的杆件分为上弦杆、下弦杆和腹杆，主要承受拉力和压力；单层壳型网架的杆件，除承受拉力和压力外，还承受弯矩及切力。
目前中国的网架结构绝大部分采用板型网架结构。
组成形式
主要分三类：
第一类是由平面桁架系组成，有两向正交正放网架、两向正交斜放网架、两向斜交斜放网架及三向网架四种形式；
第二类由四角锥体单元组成，有正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、斜放四角锥网架、棋盘形四角锥网架及星形四角锥网架五种形式；
第三类由三角锥体单元组成，有三角锥网架、抽空三角锥网架及蜂窝形三角锥网架三种形式。
壳型网架结构按壳面形式分主要有柱面壳型网架、球面壳型网架及双曲抛物面壳型网架。
网架结构按所用材料分有钢网架、钢筋混凝土网架以及钢与钢筋混凝土组成的组合网架，其中以钢网架用得较多。
转载时请注明出处：。