何　鑫　周　波

(中信建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司,湖北 武漢 430000)

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兩種正放四角錐體網(wǎng)架內(nèi)力分析

何鑫周波

(中信建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司,湖北 武漢 430000)

針對正放四角錐體網(wǎng)架中的下弦正交正放和下弦正交斜放兩種常用形式進(jìn)行靜力計(jì)算分析，結(jié)果表明：下弦正交斜放形網(wǎng)架上下弦內(nèi)力分布更為均勻，且上下弦及腹桿用鋼量更省.

網(wǎng)架；上弦；下弦；

0　引　言

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的形式較多，正放四角錐體網(wǎng)架是較常用的形式，這種網(wǎng)架適用于建筑平面為方形或接近方形的中、小跨度的周邊支承情況[1].本文針對正放四角錐體網(wǎng)架中的下弦正交正放(下文簡稱正放形)和下弦正交斜放(下文簡稱棋盤形)兩種常用形式進(jìn)行靜力計(jì)算分析，找出其內(nèi)力分布規(guī)律，對比兩種形式的用鋼量，為此類網(wǎng)架設(shè)計(jì)和施工提供理論依據(jù).

1　網(wǎng)架資料

網(wǎng)架跨度32.4 m，長度36.0 m,柱距8 m，上弦支承.螺栓球節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)架厚度為2.0 m，典型網(wǎng)格尺寸2.67 mx2.4 m.抗震設(shè)防烈度：6度(0.05 g)，設(shè)計(jì)地震分組第一組，50年一遇基本風(fēng)壓為0.35kN/m2，地面粗糙度類別為C類，建筑場地類別為Ⅱ類.上弦恒載(不含網(wǎng)架自重)：0.40 kN/m2，活載：0.50 kN/m2，下弦恒載：0.50 kN/m2，活載：1.0 kN/m2.鋼管采用Q345B無縫鋼管.采用同濟(jì)大學(xué)開發(fā)的3D3S(V12.1版)空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行計(jì)算分析.

圖1　正放形網(wǎng)架上弦內(nèi)力分布圖

2　網(wǎng)架內(nèi)力分析對比

利用3D3S軟件分別對正放形和棋盤形網(wǎng)架進(jìn)行靜力計(jì)算分析，軟件自動(dòng)對桿件截面尺寸進(jìn)行優(yōu)化比選，并統(tǒng)計(jì)各類桿件用鋼量.因結(jié)構(gòu)平面為對稱布置，故截取1/4平面進(jìn)行對比分析.

2.1上弦內(nèi)力分析對比

正放形、棋盤形1/4網(wǎng)架上弦內(nèi)力計(jì)算結(jié)果如圖1、圖2所示.由計(jì)算結(jié)果可知：兩種形式網(wǎng)架上弦內(nèi)力分布規(guī)律類似，桿件均以受壓為主，僅在支座附近存在受拉桿件，且拉力均較小，對桿件設(shè)計(jì)不起控制作用；最大壓力出現(xiàn)在網(wǎng)架中心部位，并由中心向四周逐漸減小.正放形網(wǎng)架上弦最大壓力為390.2 kN，最小壓力為0.9 kN，棋盤形網(wǎng)架上弦最大壓力為180.3 kN，最小壓力為0.2 kN，棋盤形網(wǎng)架上弦內(nèi)力分布更為均勻，受力更為合理.

2.2下弦內(nèi)力分析對比

正放形、棋盤形1/4網(wǎng)架下弦內(nèi)力計(jì)算結(jié)果如圖3、圖4所示.由計(jì)算結(jié)果可知：兩種形式網(wǎng)架下弦內(nèi)力均以受拉為主，僅在網(wǎng)架邊緣存在受壓桿件，且壓力均較小，對桿件設(shè)計(jì)不起控制作用；正放形網(wǎng)架下弦最大拉力出現(xiàn)在網(wǎng)架中心部位，并由中心向四周逐漸減小，最大拉力值為1110.0 kN，最小拉力為8.7 kN；棋盤形網(wǎng)架下弦最大拉力出現(xiàn)在1/4網(wǎng)架中心部位，并由1/4網(wǎng)架中心向四周逐漸減小，最大拉力為579.3 kN，最小壓力為27.9 kN，棋盤形網(wǎng)架下弦內(nèi)力分布更為均勻，受力更為合理.

圖2　棋盤形網(wǎng)架上弦內(nèi)力分布圖

2.3用鋼量對比分析

利用3D3S軟件對兩種形式網(wǎng)架桿件截面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并統(tǒng)計(jì)出上下弦桿及腹桿的用鋼量，統(tǒng)計(jì)結(jié)果為：正放形為27.0 t，棋盤形為25.6 t，棋盤形比正放形節(jié)省約5.2%.

3　結(jié)　論

(1)利用3D3S軟件分別對正放形和棋盤形網(wǎng)架進(jìn)行靜力計(jì)算分析，計(jì)算結(jié)果顯示：兩種形式網(wǎng)架上弦內(nèi)力分布規(guī)律類似，桿件均以受壓為主，僅在支座附近存在受拉桿件，且最大壓力出現(xiàn)在網(wǎng)架中心部位，并由中心向四周逐漸減小.兩種形式網(wǎng)架下弦內(nèi)力均以受拉為主，僅在網(wǎng)架邊緣存在受壓桿件，正放形網(wǎng)架下弦最大拉力出現(xiàn)在網(wǎng)架中心部位，并由中心向四周逐漸減??；棋盤形網(wǎng)架下弦最大拉力出現(xiàn)在1/4網(wǎng)架中心部位，并由1/4網(wǎng)架中心向四周逐漸減小.棋盤形網(wǎng)架上下弦內(nèi)力分布更為均勻，受力更為合理.

(2)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：棋盤形網(wǎng)架因上下弦內(nèi)力分布更為均勻，下弦桿件數(shù)量較少，故用鋼量較省，同等荷載條件下，上下弦及腹桿用剛量比正放形節(jié)省約5.2%.

圖3正放形網(wǎng)架下弦內(nèi)力分布圖圖4棋盤形網(wǎng)架下弦內(nèi)力分布圖

[1]汪一駿，邱國樺.輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004

Analysis on Internal Force of Two Spatial Square Pyramid Grid

HE Xin,ZHOU Bo

(CITIC General Institute of Architectural Design and Research Co.,Ltd,Wuhan 430000,China)

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 internal 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.

grid；upper chord；bottom chord

2016-03-05

何鑫(1983-)男，工程師.

TU 392.1

A