新型建筑空间网格结构作业

新型建筑空间网格结构理论与实践HUNANUNIVERSITY新型建筑空间网格结构理论与实践学号_姓名_专业_导师_指导老师马克俭院士_2013年11月23日作业题（一）新型建筑空间网格结构理论与实践1第一章大跨度钢筋混凝土空腹网架结构1、试从结构力学基础理论来分析天津西站单层网壳结构屋盖与常州市体育馆椭圆形索承单层穹顶屋盖两者的合理性，每平方米用钢量/两者相差四倍以上，原因何在如何解决答从结构力学基础理论来分析天津西站单层网壳结构屋盖设计极不合理，从而导致每平米用钢量与常州市体育馆屋顶结构相差四倍以上。主要体现在1天津西站为128M367M，矢高37M，右钢板焊接钢箱斜交组成大菱形网格（1075M32M），单层超大跨度网壳（4个网格）；2单层柱面网壳50M，此处/256倍；0L1L03均布荷载下，最大弯矩MX1顶部，最小轴向压力NX1在顶部，其最大轴向压力NX2和最小弯矩MX2在根部；4截面顶部WX2最小，根部WX1最大，WX2/WX11/22,SMX1/WX1S（加大钢板厚度）；5单层菱网壳网格稀疏，对角线菱形网格1075M32M，整体性、空间性差。综合上面的特点，天津西站单层网壳结构屋盖属于拙劣设计。与天津西站单层网壳结构屋盖，常州市椭球型索承单层穹顶屋盖的设计比较合理，因此每平米用钢量比较省。其主要表现在1长轴80M,长轴120M，矢高37M，整体设计合理；218根钢索沿外围环向建立预应力，外环收紧，使结构产生与竖向荷载作用相反的变形，从而导致结构内力重分布，从而减少构件尺寸，节约钢材；3施加预应力后，结构处于“自平衡体系”状态，竖向荷载作用下网壳杆件内力为成形态和荷载态内力叠加，使之出现“下载杆”多“增力杆”少的内力重分布，提高了整体刚度。索承单层网壳结构形式减少耗材提高了经济性，特别是大胆地采用了单层设计，它结合钢索的受拉性和网壳的受压性两大优点，因此显著节约钢材。一般体育馆的屋顶用钢量为每平方米120130公斤，而索承技术只需76公斤。综合比较两者的特点，我们得出结论，要彻底改善天津西站单层网壳结构屋盖的情况，必须从根本上改变天津西站单层网壳结构屋盖的结构设计方案选用更加合理的设计方案。2、钢筋混凝土空腹网架正交正放、正交斜放与常规钢筋混凝土平面桁架交叉梁系网架正交正放、正交斜放在构造和力学特点方面有何不同，试从组成、构造（含配筋）建筑功能材料用量，施工难易程度力学特性各方面论述之。答如下所示图（11A）图（11B）分别为钢筋混凝土空腹网架与常规钢筋混凝土平面桁架交叉梁系网架的结构简图首先从组成上来讲钢筋混凝土空腹网架结构，由钢筋混凝土空腹桁架交叉组成，一般多为两向交叉，但圆形平面和六边形平面也可用三向交叉（60夹角）。正交正放指空腹桁架两向正交与支座亦正交，正交斜放指空腹桁架两向正交但与支座成45夹角放置。空腹网架结构由上、下弦杆和竖杆组成,通常情况下不需要斜杆，只新型建筑空间网格结构理论与实践2有当受到的剪力过大时才需要加斜杆。其次从构造（含配筋）上来讲钢筋混凝土空腹网架由于没有斜腹杆，故其节点构造比常规钢筋混凝土平面桁架交叉梁系网架的节点构造简单，故后者在节点处的钢筋构造要求复杂些；而且为了保证空腹网架节点的刚性，在节点处均作加腋处理；常规钢筋混凝土平面桁架交叉梁系网架的腹杆承受拉力时还要进行腹杆的配筋，比空腹网架结构配筋复杂。同时，钢筋混凝土空腹网架结构，靠近支座处桁架剪力较大，杆端弯矩亦大，竖杆做成一字型弯变形，或十字型。也可以在第一网格加斜杆，此时的网架即可称“混合型空腹网架”，其腹杆压弯变形，配筋时应计算确定。而相对的常规钢筋混凝土平面桁架交叉梁系网架的斜杆为拉压变形，可以按照构造配筋。再次从建筑功能以及材料用量方面来讲钢筋混凝土空腹网架结构较规则，造型美观，同时可以在其中布置各种管道。而常规钢筋混凝土平面交叉梁系网架斜腹杆较多，造型较差，对应的管道布置也较困难。空腹网架结构采用钢筋混凝土空腹桁架，由于桁架部分被挖空，自重比后者小，故混凝土和钢筋的用量均减小。另外，斜腹杆的减少可有效的降低自重，故其钢筋用量较常规钢筋混凝土平面桁架交叉梁系网架要少。由于常规钢筋混凝土平面交叉梁系网架节点较钢筋混凝土空腹网架结构要复杂，所以常规钢筋混凝土平面交叉梁系网架配筋要复杂。再有从施工难易程度来看钢筋混凝土空腹网架没有斜腹杆，节点构造简单，而常规钢筋混凝土平面交叉梁系网架每个网格都有斜腹杆，故综合知，钢筋混凝土空腹网架结构的施工比常规钢筋混凝土平面桁架交叉梁系网架容易。最后从力学特性来看钢筋混凝土空腹网架结构和常规钢筋混凝土平面桁架交叉梁体系网架在高度一致时，抗弯能力大致相当。但对于钢筋混凝土空腹网架来说，由于无斜腹杆，它的弦杆和竖杆除了承受轴力外，还要承受弯矩和剪力，其变形曲线属“剪切型”，剪切变形主要由杆件的压弯产生的；而常规钢筋混凝土平面桁架交叉梁系网架的剪切变形是由于腹杆的压缩和拉伸产生的轴向变形。综合可知，两者抗剪能力有较大的差别，相比较而言，前者的抗剪能力优于后者。新型建筑空间网格结构理论与实践33装配整体式格构式竖杆钢筋混凝土空腹网架，它的构造与力学特点，试从工程实例（225M35M）对比分析（与单竖杆空腹网架对比分析）。答单竖杆空腹网架和装配整体式竖杆钢筋混凝土空腹网架结构截面图如下图113、图114、图115所示从构造上来讲装配整体式格构式竖杆钢筋混凝土空腹网架上、下弦杆由钢筋混凝土空腹桁架交叉组成，竖杆为格构式竖杆。当组成当空腹网架跨度时，为了减ML24小现场浇制的工作量，可做成格构式竖杆的装配整体式空腹网架结构。它在施工方面可以节省大量现场浇制的模板，加快施工周期。装配整体式格构式竖杆（四肢）钢筋混凝土空腹网架的竖杆由四竖杆用十字形缀板组合而成。其拼装构件为口字形，在交叉点出预制构件，当口形平面框架安装就位后，采用高一级细石混凝土二次浇制拼装节点。而单竖杆空腹网架竖杆分为单肢方形，单肢十字形或一字形。从力学特性上来讲装配整体式格构式竖杆中竖杆的弯矩转化成下弦杆的拉力以及上弦杆的压力，故设计时需控制下弦杆的裂缝宽度。对于格构式竖杆截面来讲，其剪切刚度公式的表达式为，其中为上、下弦杆延刚度；为竖杆的延刚度。格构式竖杆的惯性矩为，和单根杆相比，惯性矩大，故大，大，抗剪刚度大于单根杆。综合知装配式整体式格构式竖杆较单竖杆空腹网架竖杆而言，受力简单，抗剪刚度较大。4您认为混凝土空腹网架提高抗剪刚度有何构造措施124VIICA23HBHVIICVI1I新型建筑空间网格结构理论与实践4答根据混凝土空腹网架抗剪刚度的相关计算公式知，提高空腹网架抗剪刚度的构造措施主要可以根据以下几个方面将杆件制成格构式。当跨度在24M以内时，可采用格构式竖杆空腹网架；当跨度大于24M时，为了减轻结构自重及杆端弯矩，其上、下弦杆也可改为格构式，称为“格构式空腹网架”。格构式竖杆比一般竖杆大，抗剪刚度增大。由于靠支座桁架剪力大，杆端弯矩亦大，可在第一网格加斜腹杆，使之以轴力形式传递剪力。竖杆做成一字形（一个方向内力大，另一个方向内力不大时），在剪力大的地方（支座）将竖杆制成十字形（两个方向内力较大时），因为竖杆截面变大，惯性矩变大，故可提高抗剪刚度。5正交斜放空腹网架与正交正放空腹网架的选用，除了建筑吊顶网格造型要求外，您认为主要根据什么原则选用，才能达到经济适用答正交正放空腹网架和正交斜放空腹网架平面图如下所示正交正放网架适用于方形平面或矩形平面长边（）短边（）之比小于或等于15（）时，双向受力比较明显，采用此类网格比较合理；当结构平面尺寸长边（）短边（）之比大于15（）时，为了使两向空腹桁架受力较均匀，最好采用正交斜放空腹网架结构，其短桁架是长桁架的弹性支承，从而使杆件受力较均匀。综上所述，在正交斜放空腹网架与正交正放空腹网架的选用时，必须根据建筑平面尺寸确定，这样才能达到经济适用的目的。6试设计周边简支承，楼面尺寸24M24M正交正放混凝土空腹网架，要求完成网格布置；网格各杆件几何尺寸确定；变形与内力分析并列出内力（V，N）最大处在那部分此处您怎样处理（使用设计荷载3KN/M2），利用现行软件。答网格尺寸A1/121/15L1/121/1524000MM16002000MM,取A16M。平面两个方向共划分为1616格。周边简支承楼盖网格布置如图所示51/2L1L2LL25/2新型建筑空间网格结构理论与实践5网架各杆件尺寸网架高H1/161/18L1/161/1824000MM13001500MM,取H14M。上、下肋高H1/81/10A1/81/102000MM200160MM,取H02M。宽取单肢方形，BH02M。竖杆高H02M。宽B02M。利用ANSYS有限元软件计算假定空腹网架节点为刚接，将均布荷载Q简化为空腹网架的节点荷载PKQAA。ANSYS中，网架平面图以及剖面图如下所示网架剖面图（A）新型建筑空间网格结构理论与实践6网架平面图（B）结构变形如图所示新型建筑空间网格结构理论与实践7结构内力图如图所示1为剪力图，2为轴力图新型建筑空间网格结构理论与实践8由结构变形图及内力图可知1）空腹网架结构在周边简支条件下跨中挠度最大；2）空腹网架结构下弦为拉弯构件，上弦则为压弯构件；3）竖杆内力为交叉点的两个方向弯矩和剪力，轴力为两者的代数和，即竖杆为压弯构件。剪力及轴力最大处及其处理1）剪力最大发生在支座处，而轴力最大发生在跨中位置；2）对于剪力最大处，可将竖杆做成一字型或十字型，也可以在第一网格加斜杆；对于轴力最大处，可增大截面尺寸，加强配筋。新型建筑空间网格结构理论与实践9作业题（二）第二章大跨度钢筋混凝土空腹夹层板楼盖、屋盖结构1、请您论述钢筋混凝土空腹网架结构和钢筋混凝土空腹夹层板结构，两者相同点是什么不同在何处，试从构造、几何尺寸、力学特点方面予以解说。答如下图分别是钢筋混凝土空腹网架剖面几何尺寸（图A）和钢筋混凝土空腹夹层板剖面几何尺寸（图B）HAB1拉弯双偏心压弯板不参加工作上弦0D图A空腹网架剖面几何尺寸图B空腹夹层板剖面几何尺寸1相同点几何尺寸上，网格划分相同。对一般非预应力网架，网格尺寸A一般在15002000MM之间为好，并每个柱网内网格数N5，确保结构具有网格板的力学特性；构造上，中间均为挖空的结构。钢筋混凝土空腹网架结构由钢筋混凝土空腹桁架交叉组成，钢筋混凝土空腹夹层板由空腹梁两相正交组成；力学特点上，空腹网架与空腹夹层板同属考虑剪切变形“拟夹层板”力学模型。（2）不同点空腹网架不考虑面板参加工作，计算参考面在中心，空腹夹层板考虑面板刚度贡献，计算参考面在上表层；抗弯刚度不同。空腹网架折算惯性矩（面板不参加工作）；空腹夹层板折算惯性矩（面板参加工作）。BH0B0HHH1板参加上肋工作2D0BH0B0H21LAIH20I新型建筑空间网格结构理论与实践10当两种结构在相同厚度的情况下，考虑到,自然空腹夹层板的折算惯性矩大于空腹网架的折算惯性矩，空腹夹层板的抗弯刚度相对于空腹网架抗弯刚度略有下降。连接上、下弦的竖杆尺寸不同。空腹网架中，竖杆截面宽与上、下弦杆宽相同，竖杆截面一般为,此时一般之间，竖杆为“梁柱单元”；空腹夹层板竖杆截面一般仍为且,力学特性改变为“超短住”或“块体单元”，或称“剪力键”。结构高度不同。空腹网架高H在（1/151/18）L之间；空腹夹层板厚度H在（1/301/35）L之间，一般等于实心平板的厚度。抗剪刚度不同。空腹网架抗剪刚度偏小，影响结构竖向整体刚度，空腹网架剪切变形影响较大，导致杆端弯矩大；2、钢筋混凝土密肋井字楼盖与钢筋混凝土空腹夹层板楼盖两者有何不同，试从构造、几何尺寸、力学特点方面予以论述（对比分析条件均为24M24M，周边简支承，使用设计荷载3KN/）。答构造上钢筋混凝土密肋井字楼盖由交叉梁格和双向板组成，整个楼盖像一块双向带肋的大型双向楼板。它与现浇单向板肋形楼盖的主要区别是，两个方向梁的截面高度通常相等，没有主梁与次梁之分，共同承受楼板传来的荷载。它与现浇双向板肋形楼盖的主要区别是，在梁的交叉点处不设柱，梁的间距一般为153M，比双向板肋形楼盖中梁的间距小。由于双向设梁，双向传力，且梁距较密，梁的截面高度较小。钢筋混凝土空腹夹层板楼盖则由上、下肋，剪力键组成一空间“网格板”。上、下肋用剪力键相连保证共同工作。该“网格板”上预制板预留钢筋与上肋共同工作。一般上、下肋截面宽度大于等于高度，竖杆截面高宽比小于等于1。其结构高度一般等于实心平板的厚度。同时，钢筋混凝土空腹夹层板楼盖是由钢筋混凝土空腹梁两相正交组成上、下肋，中间用剪力键连为整体，属于空间网格结构。几何尺寸钢筋混凝土密肋井字楼盖梁高H（1/161/18）LA（LA为建筑平面短边尺寸）梁宽B（1/31/4）H钢筋混凝土空腹夹层板楼盖厚度H（1/301/35）L，上、下肋截面BH，竖杆截面H/B1力学特点钢筋混凝土空腹夹层板楼盖结构抗剪刚度为有限，而常规密肋井字楼盖结构抗剪刚度为无限，故前者的力学模型属“考虑结构剪切变形的拟夹层板”，后者采用一般的“拟板法”。3、钢筋混凝土空腹夹层板楼盖结构高度与常规密肋井字楼盖结构相等（HL/30L/35）L为短跨，但前者抗剪刚度为有限，后者抗剪刚度为无限，您分析是什么内在原因使两者相对刚度（FMAX/L）均满足规程限值要求答钢筋混凝土空腹夹层板楼盖结构抗剪刚度为有限，结构的整体刚度主1B1/2B532/1BH21A新型建筑空间网格结构理论与实践11要体现在结构的变形方面，而结构的变形主要涉及结构承受的外力作用，同等厚度的空腹夹层板与密肋井字楼盖相比，结构自重下降十分显著，结构的竖向挠度与荷载成正比与刚度成反比，故其相对整体刚度并不比密肋井字楼盖低。因此，在荷载作用下的变形可满足规范限值要求。常规密肋井字楼盖虽然自重较大，但其抗剪刚度为无限，因此整体刚度好，所以在荷载作用下的变形仍可符合规范限值要求。规范限值要求当9M时，/300/4000LLIM00L4、钢筋混凝土空腹夹层板楼盖实用分析方法是利用“折算抗弯刚度相等”原理，忽略两者抗剪刚度C空C密，您采用现行软件分析时要注意什么如忽略将造成什么后果答由抗弯刚度等效原则，将空腹网格梁折算成实腹网格梁，如图所示。设空腹梁与实腹梁高度H相等，则等代实腹梁宽为，但要注意截面面积不一样，混凝土自重不一样，配筋不一样，因为自重大则配筋多，采用现行软件分析时要注意对混凝土容重进行折减，即混凝土自重（083即是折减系数）。30825T/MR如果在利用现行软件进行分析时，对自重不进行折减，则可能造成钢筋的浪费。5、试设计周边简支承楼面尺寸24M24M正交正放钢筋混凝土空腹夹层板楼盖，要求完成网格布置；夹层板各构件几何尺寸确定；变形与内力分析（利用现行软件）；内力（N,V）最大处，您怎样处理（使用荷载3KN/，利用现行软件），此类结构若将跨度增大为36M36M，将会出现哪些问题，您将此采用什么方法解决（组合空腹夹层板楼盖除外，后面要讨论，此处不采用组合结构）。答网格尺寸A（15002000）MM，取A2M。平面两个方向共划分为1212个网格。周边简支承楼盖网格布置如图所示H1B32LBH12LA空腹梁等代密肋梁图34空腹夹层板等代为实腹梁空腹梁等代密肋梁图空腹夹层板等代为实腹梁12A空腹梁B等代密肋梁图4空腹夹层板等代为实腹梁33R25T/M新型建筑空间网格结构理论与实践12网架各杆件尺寸网架高H1/301/35L1/301/3524000MM690800MM,取H075M。上、下肋高一般为150MM、200MM或250MM，取H025M。宽一般为350MM或400MM，取B04M。竖杆高H025M。宽B04M。利用ANSYS有限元软件计算假定空腹网架节点为刚接，将均布荷载Q简化为空腹网架的节点荷载PKQAA。ANSYS中，网架平面图以及剖面图如下所示网架剖面图新型建筑空间网格结构理论与实践13网架平面图结构变形图如下所示新型建筑空间网格结构理论与实践14结构内力图如下所示1为轴力图，2为剪力图新型建筑空间网格结构理论与实践15由结构变形图及内力图可知1空腹夹层板结构在周边简支条件下跨中挠度最大。剪力及轴力最大处及其处理1）剪力最大发生在支座端，而轴力最大发生在跨中位置。2）对于内力最大处，加强配筋。新型建筑空间网格结构理论与实践16作业题（三）第三章大柱网（72M82M、8M86M9M10M）多高层现浇混凝土单向空心楼盖结构1、您认为“现浇混凝土单向空心楼盖”两种专利技术（ZL992329213、ZL03233169X）有何不同，试从管的构造、结构布置、设计计算与配筋等全方位对比分析。答图ACBF堵头管图B水泥砂浆开口薄壁管构造“CBF”管称为高强复合薄壁管，它由水泥胶凝材料、玻璃纤维网格布、粉煤灰制作形成内部空腔，两端加堵头，长度在152M的薄壁管（图A）；“CACSP”管称为离心石棉水泥砂浆管，利用“离心成型”原理制成，是水泥砂浆掺石棉纤维的“离心成型”，其构造特点是开口薄壁，布管时只在框架梁的侧壁加堵头（图B）。结构布置“CBF”管沿板短跨方向一段一段布置，中间空100150MM形成暗梁；“CACSP”管沿板短跨方向布置，管长152M，一根接一根布置，接头处由模管管卡连接。设计计算“CBF”管形成暗梁，采用等代框架法。“CACSP”管的大板具有正交异性和正负弯矩变化梯度大的特性，一般采用实用分析方法综合刚度法和归并法。配筋“CBF”管的配筋板短跨方向每段管之间100150MM配筋从而形成暗梁。“CACSP”管的配筋与管正交钢筋设在空心板上、下表皮位置；平行管方向的钢筋不允许设在管顶部，离开400；箍筋采用单肢S型。2、您认为“现浇混凝土单向空心楼盖”应用于大跨度（18M36M）楼盖有何不妥它与空腹网架和空腹夹层板两者对比分析，其建筑用材（混凝土、钢）还有优势吗此类结构用于大柱网多、高层楼盖结构其优点究竟体现在什么地方新型建筑空间网格结构理论与实践17现浇混凝土单向空心楼盖垂直管方向剖面图答如上图为现浇混凝土单向空心楼盖垂直管方向剖面图。孔隙率为实际折算厚度为，单向空心楼盖孔隙率一般为30，最大为40，空腹网架的孔隙率可达70。当结构跨度为36M时，空心板厚12M，与空腹网架和空腹夹层板对比，折算厚度大，故其建筑用材（混凝土、钢）并无优势可言。现浇混凝土单向空心楼盖结构用于大柱网多、高层楼盖结构其优点体现在以下几个方面施工简单，施工精度极高；模板少，支模方便简单；3、“矩形网格板法”从实用分析方法角度分析，它属精确方法，但它与“ANSYS”有限元分析方法对比分析，不能称之为“精确分析方法”为什么试从力学原理分析之。答现浇混凝土空心大板由于其单向空心构造造成其“正交异性”特性，加之其构造上一个方向为工字型密肋梁，与之正交的另一个方向形成空腹密肋梁。其网格划分即以两根密肋工字梁之间距AY为单位，利用折算抗弯刚度等效原理，可求出单位抗弯刚度较差的空腹梁的网格尺寸AX，自然AXAY，即形成“矩形网格板”。通常空心大板跨度尺寸在710M内变化，密肋梁间距AY在250至350MM之间变化。由以上分析可知，“矩形网格板法”网格划分以密肋工字型梁之间的间距AY为最小网格尺寸，因此，其网格划分不能更细，所以相对于可更细分的“ANSYS”有限元分析方法而言，不能称之为“精确分析方法”，但是对于空心大板而言，这种网格划分是较密的，其精确度相对较高。因此，从实用角度分析，它属于精确方法。4、您认为“综合刚度法”和“归并法”（地区规程“现浇混凝土圆孔空心楼盖结构技术规程”DB22/482005）与行业标准“现浇混凝土空心楼盖结构（CECS1752004）”中的“等代框架法（P16页的46节）有什么不同”答“综合刚度法”是在柱上板带中内力变化梯度较陡的部分，采用既分离又综合的方法，靠框架梁最近的第一、二根梁截面叠加。再第三、四、五、六根梁叠加，跨中板带两正交的梁分别各自叠加，形成不规则的网格的交叉梁系。并且对综合后的第一根梁乘增大系数，第二根梁乘增大系数12。215“归并法”则在柱上板带离框架梁最近的第一根梁分开，第二、三、叠加，第四、五、六叠加，剩下的均综合为中间梁，形成不规则的网格交叉梁系，此方法由于将梯度变化级差较大的第一根梁分开，其他大幅度减小级差，因此该方法无需再乘弯矩增大系数。“等代框架法”在等代的过程中，柱上板带宽中包含框架梁以及密肋梁或B250D30L1新型建筑空间网格结构理论与实践18空腹梁，在按等代框架方法求出的负弯矩，按框架梁抗弯刚度和各0M0K实腹梁或空腹梁刚度分配，可得到框架梁以及密肋梁或空腹梁的负弯矩1K2值。而对于密肋梁或空腹梁的负弯矩和，在等代框架法中，各密肋梁或空腹梁分配的弯矩用平均值代替，因此，在靠近框架梁的前几根梁实际发生的负弯矩值远远大于平均负弯矩值，用平均负弯矩值配筋，将会导致结构不安全；而将平均值用于中间梁时，配筋又大大超过实际需要的配筋值，造成既不安全又浪费的后果。由以上分析可知，“综合刚度法”和“归并法”都考虑了柱上板带区域内各相邻两根密肋工字梁和与之正交的相邻空腹梁的内力变化梯度很大这个因素。相反，“等代框架法”却没有考虑该因素。该方法没有反映空心大板内力分布规律，所以是一种过于粗糙的方法。综合刚度法和归并法，此方法既针对内力变化大、小分区布筋，又大幅度减少施工的难度，合理的配筋使结构用钢量大幅度下降。而对无梁楼盖的设计计算方法的等代框架法的框架梁正好在柱上板带负弯矩变化梯度最大处，它没有反映空心大板内力分布规律，没有解决在柱上板带的密肋梁内力变化梯度很陡，内力值级差很大的问题，故不适用于框架空心大板结构的设计。5下图示大柱网多层（五层）建筑，柱网900012000，层高36M，采用现浇混凝土框架扁梁空心楼盖结构，使用标准荷载25KN/，外墙采用湖南省常规作法，试用“综合刚度法”或“归并法”进行结构计算及配筋，并进行经济分析，（采用通用的软件）650650KL1KL1KL1KL1KL2650KL2650KL2650ZZ1Z1Z1Z1909087012030525023Z1AB答采用“归并法”进行计算，计算步骤如下新型建筑空间网格结构理论与实践191利用抗弯刚度等效原则，将两正交方向对应的工字梁和空腹梁折算为矩形截面梁（BH）；2在柱上板带离框架梁最近的第一根梁分开，第二、三叠加，第四、五、六叠加，剩下的均综合为中间梁，形成不规则的网格的交叉梁系。根据归并法及AA剖面图，即03HM1202YAM343441002666YYIHDM由334122XXXYIAIM可知04XM由抗弯刚度等效原则，实腹梁截面高度取H03M，则331260285YIBH综上网格尺寸4032XYAM实腹梁截面尺寸850BH框架梁截面尺寸126M设计使用荷载335/KNM空心板空心率220003DB折算厚度121M自重设计值33025/06/QKNKNM新型建筑空间网格结构理论与实践20该现浇混凝土框架扁梁空心楼盖结构网格梁布置图如下所示经济分析“归并法”相对“矩形网格板法”而言，简化了许多，网格数大为减少，每块空心大板都可减少很多“梁单元”。工作量减少可想而知。在结构安全得到保证的前提下，节约了大量钢材，从而能达到“安全、合理、经济”的目的。弯矩分布如图所示新型建筑空间网格结构理论与实践21作业题四第四章大跨度钢筋混凝土双重网格结构1、大跨度矩形平面双重网格结构有那两种形式这种结构形式在矩形平面尺寸时即短向跨度与纵向长度之间有何几何关系约束空腹梁交叉组成大网格密肋梁交叉组成小网格，其中空腹梁密肋梁截面尺寸是如何确定答大跨度矩形平面双重网格结构有“蜂窝型双重网格结构”及“正交斜放下肋抽空钢筋混凝土空腹夹层板结构”两种形式。蜂窝型双重网格结构的平面长边尺寸与短边尺寸有等边三角形的边长决定。其中，短边尺寸由三角形的边长组成，长边尺寸则由相应三角形的高组成。因此，矩形平面的长短边尺寸是由等边三角形的边和高相互制约，不能由建筑师任意决定平面的长短边。正交斜放下肋抽空钢筋混凝土双重网格结构，建筑平面形式可为方形或矩形，当为矩形平面时，短边尺寸与长边尺寸的关系是上肋正方形网格对角线长度的倍数关系。蜂窝型双重网格结构和正交斜放下肋抽空钢筋混凝土双重网格结构各截面尺寸均按双重网格的构造要求确定。从构造可知，该新型网格结构由构件截面彼此不同的网格梁交叉组成。一方面为空腹梁交叉组成的大网格，是结构的主要受力体系，结构高度H（1/251/30）L（短跨），形成空腹梁两向交叉的大网格。大网格的网格尺寸大，一般在56M之间。另一方面在大网格交叉点剪力健上搁置小尺寸的三角形或正方形预制带肋板，板肋之间有一定的间距（150200MM），二新型建筑空间网格结构理论与实践22次浇混凝土亦形成截面比大网格截面高度小2/3的三角形或正方形小网格梁，为结构的次要受力网格体系。对于大网格空腹梁来说，双重网格板的厚度（高度）原则上任可按实心平板取值，即（1/251/30）L（L指的短跨长度）且要考虑工程的性质。关于肋的尺寸，为了保证剪力键有一定的宽度，上下肋宽度一般取为不小于350MM，上下肋高度一般视网格尺寸及跨度大小而定。上肋可以看作多跨连续梁，高度一般取（1/14）A（1/16）A（A为网格长度）。2、图示专著P166图48、图49所示四柱网多点支承柱网15M15M，其剖面构造P167图410，请参照图48、49、410设计柱网418M18M双重网格楼盖，并确定基本构造和截面几何尺寸。答柱网18M18M，采用双重网格结构作楼盖，其上肋及下肋布置图、剖面图如下图所示框架梁高度M1205/LH框架梁截面为400MM1000MM；内部空腹梁交叉组成空腹梁计算高度，则故取上肋取下肋取剪力键净高为，即MLLH720630/25/1M650H143150214/B/00新型建筑空间网格结构理论与实践23图A正交斜放下肋抽空空腹夹层板剖面图（尺寸单位MM）如图上图A所示空腹梁交叉组成的菱形大网格为则预制带肋板组成的小型菱形网格为。3、对角线大跨度正六边形双重网格结构其对角线跨度与周边边长与柱网是什么关系试设计对角线跨度L32000的正六边形双重网格结构，并确定空腹梁及密肋梁的截面尺寸。答1对角线大跨度正六边形双重网格结构其对角线跨度L与周边边长B的关系L2B；柱网；2当L32000MM时，边长B16M,柱网B18M，对角线跨度L32000MM的正六边形双重网格结构的平面布置图即柱网布置图如下所示其中，空腹梁交叉组成边长8000MM的大正三角形网格，在边长为8000MM的大正三角形网格上肋组成边长为1600MM的小正三角形密肋网格。大网格空腹梁几何尺寸选择空腹梁高度H1L/20L/2516128M，取H113M；空腹梁上、下肋截面尺寸B/H125，取B400MM，H400/125320MM空腹梁的剪力键尺寸在非交叉节点处，其净高H0与宽度B之比H0/B1可加液；交叉点处键力键截面为六边形。M642312B1新型建筑空间网格结构理论与实践24上肋密肋三角形小网格密肋截面尺寸选择HL/BL125,HLB1/30B1/35，取HL250MM,则BLHL/125200MM三角形薄板50MM60MM；4、双重网格结构的实用分析方法即简化方法它和常规大柱网框架梁含中间梁分析方法在力学特点上有何不同此类结构你直接采用现行软件是否可以分析计算如何计算，请说明之答双重网格是空间受力，受力均匀，其力学特点双重网格属空间三维结构，其上、下表层平面内刚度上大下小，B1上B2下大三角形内的密肋小三角形网格以空腹梁作为弹性支承点；组成三角形网格的空腹梁抗剪刚度楼面荷载的传力体系双重性小网格大网格边柱；楼面空间网格刚度双重性B空B密；此类结构可直接采用建筑结构三维空间分析软件“TAT”等分析计算。采用双层网格梁法计算新型钢筋混凝土双重网格结构的计算基本假定及求解步骤可归纳如下计算在线弹性范围，考虑混凝土的收缩及徐变对刚度的影响，将混凝土刚度进行折减，折减系数。忽略上肋薄板刚度，则较密网格非空腹处（仅有上肋处）的肋梁截面尺寸BLHL。大网格的空腹梁（同时有上、下肋）利用折算惯性矩等效原理，下图所示，将空腹梁折算成截面为的实腹梁。065124VICARHB新型建筑空间网格结构理论与实践25将两种截面的网格梁组成双重网格，楼面荷载等效为上部网格节点荷载，利用现行软件计算位移、内力M,V；双重网格结构配筋A密肋网格梁按软件给出；B空腹梁上、下肋截面配筋考虑剪切变形对空腹梁上、下肋的影响将计算所得的配筋面积乘以乘配筋截面增大系数（N12）；C用求得的剪力V计算上、下肋的箍筋；D空腹梁上、下肋两相临节间轴力差计算剪力键的配筋（钢筋混凝土段牛腿计算公式）考虑板对上肋分布荷载的影响及15左右的剪切变形对空腹梁上、下肋的正、负局部弯矩的影响，除考虑增大系数N外，空腹梁的上、下肋配筋必须是上、下表皮对称布置。5、请从双重网格结构的结构布置，论证此类结构体系的三维空间效应，并从内力分布说明，那些部位是你必须重点关注的部位。答双重网格结构，一方面为空腹梁交叉组成大网格，这是结构的主要受力网格体系。另一方面在大网格交叉点剪力键上搁置小尺寸的三角形或正方形预制带肋板，为结构的次要受力网格体系。从而形成单层梁与空腹梁交叉在一起的“双重网格结构体系”，在结构上形成三维空间结构。故此，楼面荷载的传力体系具有双重性小网格大网格边柱。用短柱（剪力键）和上部预制带肋板使上、下肋能够共同工作，从而结构的整体性比较好、刚度较大，空间三维受力明显，即所说的此类结构体系的三维空间效应。从内力分布可知，我们必须重点关注以下部位上肋受拉最大处；上、下肋、剪力键剪力最大处；各构件弯矩最大处。H020XH20131264RHIBH空空折算后宽度小,MINHI上肋空腹梁计算高度下肋按轴心受压、受拉配筋新型建筑空间网格结构理论与实践26第五章作业题图示15M15M周边简支承钢筋混凝土楼盖，使用荷载4KN/M212448KN，采用填芯井字空心大板楼盖，请出具施工图（建筑层高55M，要求净高H5M，并与常规混凝土框架结构对比分析（层高6M，净高H5M）答施工图如下图所示，板厚350MM，梁高400MM，净高51M，符合要求。新型建筑空间网格结构理论与实践27现场施工图新型建筑