比較網架結構與網殼結構異同

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上比較網架結構與網殼結構異同張曉亞 網架結構是一種空間桿系結構，受力桿件通過節(jié)點有機地結合起來。節(jié)點一般設計成鉸接，桿件主要承受軸力作用，桿件截面尺寸相對較小。這些空間交匯的桿件又互為支撐，將受力桿件與支撐系統(tǒng)有機地結合起來，因而用料經濟。由于結構組合有規(guī)律，大量的桿和節(jié)點的形狀、尺寸相同，便于工廠化生產，便于工地安裝。網架結構一般是高次超靜定結構，具有較高的安全儲備，能較好的承受集中荷載、動力荷載和非對稱荷載，抗震性能好。網架結構就整體而言是一個受彎的平板，反應了很多平面結構的特性，大跨度的網架設計對跨度方向的網架剛度要求很大，因而總彎矩基本上是隨著跨度二次方增加的。

2、網殼結構則是主要承受薄膜內力的殼體，主要以其合理的形體來抵抗外荷載的作用。因此在一般情況下，同等條件特別是大跨度的情況下，網殼要比網架節(jié)約許多鋼材。1. 網架結構與網殼結構分類網架結構按結構組成分為雙層網架、三層網架和組合網架，按支承情況分為周邊支承網架、點支撐網架和周邊支承與點支撐相結合的網架，按網格形式分為交叉平面桁架體系、四角錐體系和三角錐體系。一般來說，網殼結構按層數可劃分為單層網殼和雙層網殼。單層網殼的網格常用形式有圓柱面單層網殼、球面單層網殼、橢圓拋物面單層網殼和雙曲拋物面單層網殼。雙層網殼是由兩個同心或不同心的單層網殼通過斜腹桿連接而成。2. 靜力分析比較在用空間桁架位移法計算網

3、架結構內力和變形時，作了如下假定：網架節(jié)點為鉸接，每個節(jié)點有三個自由度；荷載作用在網架節(jié)點上，桿件只承受軸力；材料在彈性階段工作，符合胡克定律；網架變形很小，由此產生的影響予以忽略。雙層網殼結構多采用空間桿系有限元法分析節(jié)點位移和桿件內力。與平板網架假設類似，節(jié)點假設為鉸接，每個節(jié)點有三個線位移u、v、w。不同的是，下部結構的不同約束狀況將使網殼結構的內力和位移產生顯著變化。3. 動力特性異同網架與其他結構相比跨度較大，結構相對較柔，有其自身的動力特性：網架的振型可以分為水平振型和豎向振型兩類，水平振型以承受水平振動為主。其節(jié)點位移水平分量較大，豎向分量較??；豎向振型以承受豎向振動為主，其節(jié)點

4、位移豎向分量較大，水平分量較小。網架的第一振型均為豎向振型。振動頻率非常密集，網架結構的頻率密集程度較其他結構更為顯著。網架的基本周期與網架的短向跨度L2關系很大，跨度越大則基本周期越大；與網架的長向跨度L1也有關，但改變的幅度不大；與支座的強弱、荷載的大小等略有關系；不同類型但具有相同跨度的網架基本周期比較接近。常用周邊支承網架的基本周期約在0.3s至0.7s左右。網架結構對稱。荷載對稱時，網架的第一振型呈對稱性。由于網殼結構具有很強的非線性性能，因此抗震分析一般采用時程分析法，分兩階段。第一階段為多遇地震作用下的分析。網殼結構在多遇地震作用時處于彈性階段，因此應作彈性時程分析，根據求得的內

5、力，按荷載組合的規(guī)則進行桿件和節(jié)點的設計。二是為罕遇地震作用下的分析。網殼在罕遇地震作用下處于彈塑性階段，因此應作彈塑性時程分析用以校核網殼結構的位移以及是否會發(fā)生倒塌。網殼結構抗震分析的基本假定：網殼的節(jié)點均為完全剛性的空間節(jié)點，每一個節(jié)點有六個自由度、三個位移、三個轉角。質量集中在各節(jié)點上，僅考慮線位移加速度引起的慣性力，不考慮角加速度引起的慣性力。作用在質點上的阻尼力與對地面的相對速度成正比，但不考慮由角加速度引起的阻尼力。支承網殼的基礎按地面的地震波運動。4. 網架結構、網殼結構選型與桿件、節(jié)點設計網架結構的桿件一般采用Q235和Q345鋼，當荷載較大或跨度較大時，宜采用16Mn鋼，以

6、減輕結構自重，節(jié)約鋼材。網架結構桿件對鋼材材質的要求與普通鋼結構相同。鋼桿件截面形式分為圓鋼管、角鋼、薄壁型鋼三種。薄壁圓管鋼因其相對回轉半徑大和其截面特性無方向性，對受壓和受扭有利，故一般情況下，圓鋼管截面比其他型鋼截面可節(jié)約20%的用鋼量。網架的節(jié)點構造形式很多，國內常用的有焊接空心球節(jié)點和螺栓球節(jié)點。二者相比，前者的安裝變形小于后者。故采用焊接空心球節(jié)點時，網架高度可取得小些；采用螺栓球節(jié)點時，網架高度可取得大些。螺栓球節(jié)點是在設有螺紋孔的鋼球體上，通過高強度螺栓將交匯于節(jié)點處的焊有錐頭或封板的圓鋼管桿件連接起來的節(jié)點。這種節(jié)點對空間匯交的圓鋼管桿件適應性強，桿件連接不會產生偏心，沒有現

7、場焊接作業(yè)，運輸、安裝方便。當網架桿件內力很大（一般>750kN）時，若仍采用螺栓球節(jié)點，會造成鋼球過大而使用鋼量增多。此時應考慮采用焊接空心球節(jié)點。焊接空心球節(jié)點傳力明確，構造簡單，造型美觀，連接方便，適應性強。但用鋼量大，節(jié)點用鋼量占網架總用鋼量的20%-25%，焊接質量要求較高。網殼結構與網架結構相比有相似之處，更有其特性。一般來說，單層網殼構造簡單，重量輕，但其穩(wěn)定性較差，只適合中小跨度的網殼。在單層網殼設計中為加強整體穩(wěn)定性，其節(jié)點相對也復雜一些，必須采用剛性節(jié)點。而雙層網殼適合跨度大于40m的結構，其節(jié)點可采用鉸接節(jié)點。對于大跨度的網殼結構，其矢高對受力性能影響頗大，應選用矢

8、高較大的球面或柱面網殼，構造較為合理、經濟；當跨度較小時，可選用矢高較小的雙曲扁網殼或落地式的雙曲拋物面網殼。在網殼結構中，非對稱荷載、集中荷載對單層網殼的穩(wěn)定性危害極大，在結構選型時，應優(yōu)先選用結構穩(wěn)定性較好的結構。網殼結構的分析內容，不僅包括了結構的強度、剛度、穩(wěn)定性分析，往往其幾何外形在設計中也是重點考慮的因素。風荷載在網殼結構中特別是大跨度網殼結構中的作用產生了根本性的變化，有時對結構的安全性起到主導作用。對于大跨度網殼結構，即使體型簡單，也應進行風洞試驗。5. 網殼結構的穩(wěn)定性單層網殼和厚度較小的雙層網殼均存在著局部失穩(wěn)和整體失穩(wěn)的可能，需進行穩(wěn)定性計算。前者結構局部剛度出現軟化、消失，此時，在荷載與位移的對應關系中會突然偏離平衡位置，產生一個動態(tài)跳躍，局部出現很大的幾何變位。而整體失穩(wěn)是整個結構突然屈曲至完全不同于初試軟化形狀的變形形式，出現偏離平衡位置的大位移。局部失穩(wěn)往往是局部的高集中荷載作用或局部缺陷造成的，像單桿失穩(wěn)、點失穩(wěn)；而整體失穩(wěn)往往是從局部失穩(wěn)開始逐漸形成的。影響網殼穩(wěn)定性的因素極其復雜，除與網殼結構的非線性性能有關外，結構的形狀、材料缺陷、節(jié)點剛度、桿件制作安裝誤差、支承條件、荷載類型都會影響網殼結構的穩(wěn)定性。大跨度