大跨网架课程设计--网架结构的有限元建模及分析 - 图文

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2.4.2 网架结构的网格尺寸及高度的选择

《网架结构设计与施工规程》JGJ7—91规定：网架的网格尺寸和高度可根据网架形式、跨度大小、屋面材料以及构造要求和建筑功能等因素确定。对于周边支撑的以下各类网架，可按下表1选用。

表1 网架的上弦网格数和跨高比 钢筋混凝土屋面体系 网架形式 两向正交正放网架、正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架 两向正交斜放网架、棋盘形四角锥网架、斜放四角锥网架、星形四角锥网架 注：（1）L2为网架短向跨数，单位为m；（2）当跨度在18m以下时，网格数可适当减少。

钢檩条屋面体系 网格数 跨高比 网格数 跨高比 （2~4）+0.2L2 10~14 （6~8）+0.08L2 （6~8）+0.07L2 （13~17）－0.03L2 最终我们选择网格数为8×8，网格尺寸即为5m×5m。高度选择为2.5m。利用Autocad进行正交正放四角锥网架、斜放四角椎网架、正放抽空四角锥网架三种网架的建模，如下图所示：

图2 正放抽空四角锥网架

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图3 斜放四角椎网架

图4 正交正放桁架型网架

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3. 结构静力性能分析

3.1 静力荷载组合及计算

网架结构的荷载和作用主要有永久荷载、可变荷载、温度作用和地震作用。作用在网架结构上的永久荷载包括网架结构、屋面结构、吊顶、设备等材料自重。可变荷载包括屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载、风荷载以及悬挂吊车荷载，其中雪荷载和屋面活荷载不必同时考虑，取较大值。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。

本文设计计算过程中，遵循了目前我国正在使用的规范及规定，如《钢结构设计规范》、《建筑抗震设计》、《网架结构设计手册》、《建筑结构荷载规范》等。计算分析了结构几种组合工况下的结构性能，具体如下:

表2 荷载组合 1.2D+1.4L 1.2D+1.4L+0.84Wx 1.2D+1.4L+0.84Wy 1.2D+1.4L+1Tu 1.2D+1.4L+1Td 1.2D+1.4L+0.84Wx+1Tu 1.2D+1.4L+0.84Wx+1Td 1.2D+1.4L+0.84Wy+1Tu 1.2D+1.4L+0.84Wy+1Td 1.2D+0.98L+1.4Wx 1.2D+0.98L+1.4Wy 1.2D+0.98L+1.4Wx+1Tu 1.2D+0.98L+1.4Wx+1Td 1.2D+0.98L+1.4Wy+1Tu 1.2D+0.98L+1.4Wy+1Td 1D+1.4Wx 1D+1.4Wy 1D+1.4Wx+1Tu 1D+1.4Wx+1Td 1D+1.4Wy+1Tu 1D+1.4Wy+1Td 1.35D+0.98L 1.35D+0.98L+0.84Wx 1.35D+0.98L+0.84Wy 1.35D+0.98L+0.84Wx+1Tu 1.35D+0.98L+0.84Wx+1Td 1.35D+0.98L+0.84Wy+1Tu 1.35D+0.98L+0.84Wy+1Td 1.35D+0.84Wx+1Tu 1.35D+0.84Wx+1Td 1.35D+0.84Wy+1Tu 1.35D+0.84Wy+1Td 1.2D+0.6L+1.3Exy+0.5Ez 1.2D+0.6L+0.5Exy+1.3Ez D+L+Tu D+L+Td D+L+0.6Wx+Tu D+L+0.6Wx+Td D+L+0.6Wy+Tu D+L+0.6Wy+Td D+0.7L+Wx D+0.7L+Wy D+0.7L+Wx+Tu D+0.7L+Wx+Td D+0.7L+Wy+Tu D+0.7L+Wy+Td 其中，D：恒载； L： 屋顶均布活荷载； Wx：风荷载； Wy：风荷载； Ex：水平地震作用；Ey：水平地震作用； Exy：双向水平地震作用； Ez：竖向地震作用； Tu：升温30℃作用； Td：降温30℃作用。

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3.2 建模与计算

在Autocad中建立结构的三维模型，另存为dxf文件, 接着导入SAP2000中计算。在SAP2000程序中建立结构的整体模型，在上述荷载组合下进行内力分析和截面设计。通过控制应力比和挠度选择合适的杆件截面。

大部分应力比控制在0.8以下，跨中挠度< L/250。

图5 正放抽空四角锥网架挠度图

图6 斜放四角椎网架挠度图

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