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空间网格结构技术.docx

上传人:mazhuangzi1 2022/8/13 文件大小:28 KB

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文档介绍

文档介绍:总则
《网架结构设计与施工规程》JGJ7-91与原《网壳结构技术 规程》 JGJ 61-2003 为主,综合考虑二本规程共同点与各自特点,将网架、网壳 与立体桁架、张弦结构统称空间网格结构。空间网格结构包括以主要承受响。结 构分析时,如对原结构新增杆件或对原杆件增大截面等应考虑结构与杆件的承载 历史的影响。
4 结构计算
一般计算原则
网格结构在施工安装阶段的支承条件往往与使用阶段不一致,如采用悬挑 拼装施工的网壳结构,其支承边界条件与使用状态下网壳的边界条件完全不同。 此时应特别注意施工安装阶段全过程位移和内力分析计算,并可作为网壳的初内 力和初应变而残留在网壳内。对螺栓球节点网格结构,当施工阶段杆件内力与使 用阶段有差异时,除了应进行杆件验算外,还应特别注意进行螺栓的验算。
张弦结构的合理预应力水平包括下部索杆的预应力分布和大小。张弦结 构中预应力的作用主要有:降低结构对周边构件的径向约束反力,降低上部网壳 结构内力峰值、控制结构变形和提高结构的稳定性能。设计中预应力可参考以下 方法经多次试算确定:预应力在支座处产生的径向水平反力与重力荷载标准值作 用下的支座推力基本一致,从而使结构基本为自平衡体系;预应力在结构中产生 的上拱与结构在重力荷载标准值作用下的下挠基本一致,从而使结构在预应力和 重力荷载作用下的挠度基本为零。
静力计算
有限单元法可将网格结构的每根杆件作为一个单元,采用矩阵位移法进行 计算。当需要考虑杆件初始缺陷或进行某些情况的稳定分析时,也可将杆件划分 为几个单元。网架结构和双层网壳以杆件节点三个线位移为未知数,单层网壳以 节点的三个线位移和三个角位移为未知数。无论是理论分析及模型试验乃至工程 实践均表明,这种杆系的有限单元法是迄今为止分析网格结构最为有效、适用范 围最为广泛且相对而言精度也是最高的方法。目前这种方法在国内外已被普遍应 用于网格结构的设计计算中,因此本标准将其列为分析网格结构的主要方法。
地震作用下的效应计算
为设计人员使用简便,根据大量计算机分析,本条给出网架、网壳采用振 型分解反应谱法需考虑的振型数。对于体型复杂或重要大跨度空间网格结构,其 组合的振型个数应适当增加以改善分析精度。
地震时的地面运动是一复杂的多维运动,包括三个平动分量和三个转动 分量。
采用时程分析法进行多维地震效应计算时,计算方法与单维地震效应分析相同, 仅地面运动加速度向量中包含了所考虑的几个方向同时发生的地面运动加速度 项。
地震动以波的形式向四周传播,在传播过程中,不仅有时间上的变化特性,而且 存在着明显的空间变化特性,主要表现为以下3个方面:①部分相干效应,由 地震波在地层的不同介质中的折射、反射和散射以及由一个延伸的震源到达时不 同的迭加所产生;②行波效应,由结构不同支承处地震波到达时间的差异所产 生; ③局部场地效应, 由结构不同支承处局部土壤条件的差异所产生。对于长 度比较小的结构,忽略地震波的空间变化特性是能够满足其抗震设计要求的,但 对于超长结构,就需考虑地震动空间变化特征采用多点输入的方法进行地震效应 分析。
桥梁的跨度要比建筑结构大得多,因此多点输入地震反应分析在桥梁领域已有广 泛的研究应用。欧洲桥梁规范规定以下两种情况需进行多点输入地震反应分析: ①桥长大于600m;②桥长大于200m,并且有地质上的不连续或明显的不同地貌 特征。
空间网格结构由于在次长方向的尺度远大于桥梁,地震动空间变化特征引起的结 构扭转效应比同等长度的桥梁结构要大,因此本条规定对单边长度大于300m的 结构宜进行多点输入地震反应分析,而对于单边长度大于 400m 的超长型结构应 进行多维多点地震反应分析。
研究表明,地震传播过程的部分相干效应、行波效应和局部场地效应对于大跨空 间网格结构的地震效应有不同程度的影响,其中部分相干效应的影响不明显,一 般情况下可以不考虑。
行波效应与潜在震源、传播路径、场地的地质特性有关,不同的视波速将使不同 支承处的加速度峰值不同,相位也不同,从而使不同支承处的设计反应谱或加速 度时程不同,多点输入地震分析时应考虑这些差异。
考虑局部场地效应需通过计算求得基础底部的土层地震反应谱或加速度时程、或 按土层等效剪切波速对基岩地震反应谱或加速度时程进行修正后,作为多点输入 的地震反应谱或加速度时程。当下卧土层剖面地质条件比较均匀时,可不考虑局 部场地效应。
5杆件和节点的设计与构造

《钢结构设计标 准》GB50017的有关规定,严禁采用非结构用钢材。管材强调了采用高频焊管 或无缝钢管,主要考虑高频焊管价格比无缝钢管便宜,且高频焊管性能完全满足 使用要求。考虑到目前大跨度