网架结构的杆件设计和节点构造

第5章网架结构

5.1网架结构概述5.2网架结构的荷载和作用5.3网架结构的设计和计算5.4网架结构的杆件设计和节点构造主要内容：重点：网架的形式网架的设计计算网架的节点构造5.1网架结构的概述5.1.1网架结构的定义及其特点

网架结构是有多根杆件按一定的网格形式通过节点连接而构成大跨度覆盖的空间结构。空间网架结构具有以下特点：1.网架结构整体性好、空间刚度大、结构稳定。2.网架结构靠杆件的轴力传递载荷，材料强度得到充分利用，既节约钢材，又减轻了自重。3.网架结构自重轻，地震力就小，钢材具有良好的延伸性，可吸收大量地震能量，网架空间刚度大，抗震性能优良。4.网架结构高度小，可有效利用空间，普通钢结构高跨比为1/8—1/10，而网架结构高跨比只有1/14—1/20。5.建设速度快：网架结构构件尺寸和形状大量相同，可在工厂成批生产，质量好、效率高、不与土建争场地，现场工作量小，工期缩短。6.网架结构轻巧，能覆盖各种形状的平面，又可设计成各种各样的体形，造型美观大方。5.1.2网架的形式与分类1.网架的形式平面结构体系:梁式结构（平面桁架、空间桁架），平面刚架和拱式结构空间结构体系:平板网架结构，网壳结构，悬索结构，斜拉结构，张拉整体结构等我国采用平板网架结构最早的是上海师范学院球类房（1954年建成），采用了31.4m×40.5m的正放四角锥网架。1966年天津市科学宫采用了斜放四角锥网架，平面尺寸14.84m×23.32m，网架高度1m，网格为7×11，采用3号钢（相当于目前的Q235钢），由高频焊接管组成，周边简支于钢筋混凝土圈梁上，耗钢量只有6.26kg/m2。使用前，对6.36m×10.6m的3×5个网格的1/5模型进行了试验，在第一根压杆失稳时，荷载为设计荷载的2.1倍，证明结构安全可靠。网架按弦杆层数不同可分为双层网架和三层网架。双层网架是由上弦、下弦和腹杆组成的空间结构，是常用的网架形式。

三层网架是由上弦、中弦、下弦、上腹杆和下腹杆组成的间结构，其特点是增加网架高度，减小弦杆内力，减小网格尺寸和腹杆长度。当网架跨度较大时，三层网架用钢量比双层网架用钢量省。但由于节点和杆件数量增多，尤其是中层节点所连杆件较多，使构造复杂，造价有所提高。2.网架的分类按外形分类，可分为曲面网架、平面网架。1)曲面网架（网壳）

曲面网架是由杆件按一定规律组成的曲面结构，分单层及双层两大类。网壳可设计成各种曲面，能充分满足建筑外形及功能方面的要求。曲面网架结构主要承受压力，稳定问题比较突出。跨度较大时，不能充分利用材料的强度。杆件和节点的几何偏差，曲面偏离等初始缺陷对曲面网架内力和整体稳定影响较大。它利用了一定起拱度来实现外力的空间传递，而多余的上凸增加了建筑容积，但是巨大的推力使其施工困难，材料消耗大。国家大剧院（肋环型空腹双层网壳）2)平面网架（平板网架）平面网架是由杆件按一定规律组成的结构。网架具有多向传力的性能，空间刚度大，整体性能好，且有良好的抗震性能，既适用于大跨度建筑，也适用于中小跨度的房屋，能覆盖各种形状的平面。Ｉ.平面桁架系网架:上下弦杆完全对应并与腹杆位于同一竖向平面内。竖杆受压，斜杆受拉。斜腹杆与弦杆类角宜在40°～60°之间。

a.两向正交正放网架:两个方向的竖向平面桁架垂直交叉，分别与边界方向平行。对周边支承网架，宜在支承平面（与支承相连弦杆组成的平面）设置水平斜撑杆。

b.两向正交斜放网架:两个方向的平面桁架垂直相交。用于矩形建筑平面时，两向桁架与边界夹角为45°。两向正交斜放网架中平面桁架与边界斜交，各片桁架长短不一，而其高度又基本相同，因此，靠近角部的短桁架相对刚度较大，对与其垂直的长桁架有一定的弹性支承作用，从而减少了长桁架跨中正弯矩。所以，在周边支承时，有长桁架通过角支点（图5.1.5）和避开角支点（图5.1.6）两种布置，前者对四角支座产生较大的拉力，后者角部拉力可由两个支座分担。c.三向网架:三个方向的竖向平面桁架互成60°角斜向交叉。上下弦平面内的网格均为几何不变的三角形，因此，这种网架是由若干以稳定的三棱体作为基本单元所组成的几何不变体系。网架空间刚度大，受力性能好，内力分布也较均匀，但汇交于一个节点的杆件最多可达13根。节点构造较复杂，宜采用钢管杆件及焊接空心球节点。三向网架适用于三角形、六边形、多边形和圆形并且跨度较大的建筑平面。当用于圆形平面时，周边将出现一些不规则网格，需另行处理。三向网架的节间一般较大，有时可达6m以上。II.四角锥体系网架这类网架是由若干倒置的四角锥（图5.1.8）按一定规律组成。网架上下弦平面均为方形网格，上、下弦网格相互错开半格，下弦节点均在上弦网格形心的投影线上，与上弦网格四个节点用斜腹杆相连。通过改变上下弦的位置、方向，并适当地抽取一些弦杆和腹杆，可得到各种形式的四角锥网架。这类网架的腹杆一般不设竖杆，只有斜杆。仅当部分上、下弦节点在同一竖直直线上时，才需要设置竖腹杆。

a.正放四角锥网架:以倒四角锥为组成单元，锥底的四边为网架的上弦杆，锥棱为腹杆，建筑平面为矩形时，上下弦杆均与边界平行或垂直。上下弦节点各连接8根杆件，构造较统一。正放四角锥网架的杆件受力比较均匀，板的规格单一，便于起拱，屋面排水相对容易处理，但因杆件数目较多，其用钢量偏大。适用于接近方形的中小跨度网架，宜采用周边支承。b.正放抽空四角锥网架:在正放四角锥网架的基础上，除周边网格不动外，适当抽掉一些腹杆和下弦杆，如每隔一个网格抽去斜腹杆和下弦杆，使下弦网格的宽度等于上弦网格的二倍，从而减小杆件数量，构造简单，经济效果好，起拱比较方便。在抽空部位可设置采光或通风天窗。由于周边网格不宜抽杆，两个方向网格数宜取奇数。c.棋盘形四角锥网架:在正放四角锥网架基础上，保持周边四角锥不变，中间四角锥间隔抽空。上弦杆为正交正放，下弦杆与边界成45°角，为正交斜放。这种网架上弦短杆受压，下弦长杆受拉，节点汇交杆件少。这种网架也具有短压杆、长拉杆的特点。由于周边为满锥，因此它的空间作用得到保证。用于小跨度周边支承情况。d.斜放四角锥网架:将正放四角锥上弦杆相对于边界转动45°放置，则得到斜放四角锥网架。上弦网格呈正交斜放，下弦网格为正交正放。网架上弦杆短，下弦杆长，受力合理。下弦节点连接8根杆，上弦节点只连6根杆，节点处汇交的杆件相对较少，用钢量较省。但是，当选用钢筋混凝土屋面板时，因上弦网格呈正交斜放使屋面板的规格较多，屋面排水坡的形成较为困难。若采取金属板材如彩色压型钢板、压型铝合金板作屋面板，此问题要容易处理一些。安装斜放四角锥网架时宜采用整体吊装，如欲分块吊装，需另加设辅助链杆以防止分块单元几何可变。

对斜放四角锥网架，当平面长宽比在1～2.5时，长跨跨中的下弦内力大于短跨跨中的内力；当平面长宽比大于2.5时则正好相反；当平面长宽比在1~1.5时，上弦杆的最大内力并不出现在跨中，而是在网架1/4平面的中部。周边支承的斜放四角锥网架，在支承沿周边切向无约束时，四角锥体可能绕Z轴旋转而造成网架的几何可变，因此，必须在网架周边布置刚性边梁。点支承的斜放四角锥网架，可在周边设置封闭的边桁架以保持网架的几何不变。斜放四角锥网架一般适用于中小跨度周边支承，或周边支承与点支承相结合的矩形平面。ｅ．星形四角锥网架：将四角锥底面的四根杆（上弦）用位于对角线上的十字交叉杆代替，并在中心加设竖杆，即组成星形四角锥。十字交叉杆（上弦）与边界成45°角，构成网架上弦，呈正交斜放。下弦杆呈正交正放。腹杆与上弦杆在同一竖向平面内。星形网架上弦杆比下弦杆短，受力合理。上弦一般受压，但在角部有可能受拉。受力情况接近交叉梁系，刚度稍差于正交四角锥网架。当网架高度等于上弦杆长度时，上弦杆与竖杆等长,斜腹杆与下弦杆等长。星形网架一般用于中小跨度周边支承情况。III.三角锥体系网架

三角锥体系网架的基本单元是锥底为正三角形的倒置三角锥（图5.1.14a)。锥底三条边为网架上弦杆，棱边为网架的腹杆，随着三角锥单元体布置的不同，上、下弦网格可为正三角形或六边形，从而构成不同的三角锥网架，主要有三种形式。三角锥网架、抽空三角锥网架蜂窝形三角锥网架a.三角锥网架三角锥网架上下弦平面均为正三角形网络，上下弦节点各连接9根杆件，节点构造较复杂。当网架高度为网格尺寸的倍时，上下弦杆和腹杆等长。三角锥网架受力均匀，整体性和抗扭刚度好，适用于平面为多边形的大中跨度建筑。b.抽空三角锥网架

保持三角锥网架的上弦网格不变，按一定规律抽去部分腹杆和下弦杆，可得到抽空三角锥网架。例如图5.1.15所示的抽杆方法是沿网架周边一圈的网格不抽杆，内部从第二圈开始沿三个方向每间隔一个网格抽掉部分杆，则下弦网格成为多边形的组合。抽杆后，网架空间刚度受到削弱。下弦杆数量减少，内力较大。其上弦网格较密，便于铺设屋面板，下弦网格较疏，以节约钢材抽空三角锥网架适用于平面为多边形的中小跨度建筑。c.蜂窝形三角锥网架

上弦网格为三角形和六边形，下弦网格为六边形。腹杆与下弦杆位于同一竖向平面内。节点、杆件数量都较少，适用于周边支承，中小跨度屋盖。蜂窝形三角锥网架本身是几何可变的，借助于支座水平约束来保证其几何不变。5.1浸.3网架堡结构别的选楼型选择网航架结构晚的形式负时，应悟考虑一悔下因素朵：建筑的终平面形坐状和尺巾寸、网架的赢支承方滚式、荷载大棍小、屋面构之造、建丙筑构造育和要求舰、制作骨安装弯方法抚及材健料供料应情印况等遗。按照《空间网连格结构瞒技术规浙程》（JG汁J错7-叼20提10）的考划分巴：大旬跨度牙为60领m以上拾；中死跨度平为30堆~6呈0m；小跨毙度为30m以下。平面形凯状为矩搅形的周阵边支承灰网架，顽当其边冒长比（楼长边/短边督）小寻于或阵等于1.末5时，维宜选北用正宽放或蚁斜放哭四角辈锥网架，棋危盘形四搬角锥网童架，正铁放抽空茅四角锥哑网架，迎两向正交斜放傲或正放陶网架。对中小跃跨度，脊也可选破用星形抗四角锥网架斯和蜂微窝形幅三角咐锥网睡架。平面形顶状为矩叨形的周塞边支承剃网架，颜当其边犬长比大桌于1.5时，宜锐选用两盾向正交帮正放网哀架，正腾放四角牧锥网架咬或正放抽渐空四匆角锥打网架索。当顽边长私比不桶大于2时，留也可咐用斜馋放四角锥网女架。平面形形状章为矩肆形、家多点霉支承戒的网艰架，梢可选专用正奶放四角锥网苹架、正予放抽空波四角锥骂网架，锡两向正皆交正放飘网架。对多点烤支承和踏周边支馒承相结振合的多摔跨网架匀还可选但用两向正交斜元放网架能或斜放梁四角锥跪网架。平面炮形状岔为圆云形、焦正六凶边形窃及接典近正产六边认形且墨为周边支承顷网架，猎可选用每三向网被架，三皱角锥网秋架或抽油空三角锥网灵架。对中直小跨德度也敬可选短用蜂蛇窝形劳三角驴锥网杏架。1.网架忘结构包的支恼承网架的犁支承方秘式有周蚕边支承寺、点支翻承、周躁边支承肆与点支姐承相结合，两墓边和三隔边支承源等。(1)周边支亩承:在网架矮四周全昨部或部页分边界帆节点设橡置支座蚀（图5.垮1.削17星a,图5.1玻.17竭b)，支旱座可厉支承鸽在柱旨顶或婆圈梁瘦上，不网架岩受力签类似柱于四礼边支财承板，光是常愚用的虎支承阶方式钓。其为了橡减小垃弯矩,也可将丽周边支织座略为汤缩进，毕如图5.1泄.17尿c，这感种布侧置和轨点支乎承已亲很接夹近。（2）点支梁承网架积：可以饮置于4个或多俗个支承戒上，前废者称为晨四点支醋承网架疾，后勤者称稳为多茅点支牲承网俭架。奋点支惠承网比架受厌力与占钢筋约混凝赠土无山梁楼盖暖相似群，为巡寿减小铅跨中鲁正弯好矩及艇挠度疤，多絮点支悠承网们架的盖悬挑献长度望可取跨食度的1/4吹~1/泳3(图5.1学.18峡)。点支融承网农架与缠柱子棍相连弹宜设隶柱帽导以减栗小冲筑剪作氧用。(3)周边支负承与点减支撑混死合网架:是指圆在点词支承章网架浴中，背当周悟边没从有维护蔑结构面和抗绣风柱接时，皮可采趣用周边支据承与点斤支承混鼓合的形叙式。这法种支承惰方式咽适用质于厂它房和途展览抛厅等近公共挑建筑初。（木图5-吗20）。(4)三边洋支承唤或两镇边支房诚承网佩架（颤图5.1疫.21）在矩形商平面建租筑中，由于劫考虑蔽扩建肾的可念能性顶或由峰于建决筑功秀能的怖要求，扩需要阻在一暖边或动两对膏边上他开口纷，因芬而使广网架膏仅在归三边腐或两沈对边笔上支承，岩另一边字或两对贝边处理浓成自由搞边。在自腐由边扶附近述增加险网架虹的层数，邮或者枣在自煌由边旺加设展托梁辟、托四架。渐对中册、小狼型网纤架亦宿可选袖择增阶加网架高携度或局袜部加大羞杆件截忽面等方胞法给予粘改善和搬加强。2.网架高样度及网荡格尺寸网架齐的高茎度与揪屋面矛荷载耗、跨隶度、嫌平面四形状以、支柱承条划件及释设备资管道等因素处有关。屋面投荷载论较大袭、跨谁度较明大时傻，网晴架高迅度应杀选得毯大一煎些。平面形轮状为圆迷形、正追方形或蹄接近正罢方形时访，网架肚高度可封取得小照一些，狭河长平面动时，单螺向传力在明显，市网架高诉度应大孤一些。点支承吩网架比何周边支魄承的网符架高度谁要大一震些。当网架私中有穿念行管道卖时，网系架高度像要满足热要求。网架脉的网魄格尺庆寸与兴高度辛关系凝密切权，且崭直接卖影响翻网架暖的经索济性挡。斜腹益杆与荒弦杆巾夹角品应控逝制在40表°~黄55哭°之间为布宜。如甘夹角过迁小，节点构造喘困难。网格尺杂寸要与卧屋面材绪料相适碰应，网虚架上直脸接铺设奥钢筋混蜡凝土板时，网拆格尺寸震不宜过冲大，一尿般不超两过3m，否以则安霉装困松难。当屋搂面采畜用有舰檁体须系时东，檁递条长粥度一械般不艳超过6m。对周哄边支薄承的抗各类批网架伯高度搜及网宝格尺港寸可鸽按表5.1绵.1选用作。3.网架的逗挠度要怕求及屋堪面排水菊坡度网架结竖构的容芬许挠度露不应超掀过下列接数值：快用作屋谎盖——稿L2/25间0；用作楼店面——L2/3早00。L2为网蚀架的傍短向且跨度灿。网架屋突面排水侵坡度一她般为3%福~5另%，可哪采用窃下列雨办法链找坡歌：在上爪弦节州点上禽加设耍不同染高度据的小蚊立柱垦（图5.1夸.22色a），正当小雷立柱医较高时，梦须注意赔小立柱叙自身的救稳定性衰；对整世个网坟架起骄拱（杨图5.1辱.22饿b）；采用症变高员度网隐架，亭增大烛网架夺跨中捏高度攻，使某上弦年杆形弯成坡堂度，岸下弦杆仍平者行于地抽面，类平似梯形戴桁架。有起拱绑要求的斤网架其裤拱度可米取不大绢于短向抹跨度的1/点30狠0。5.土2网架结锡构的荷株载和作揉用5.2浓.1荷载作测用和类吸型网架久结构必上的途荷载寸和作刊用主考要有永久荷凤载、可爱变荷载撒、温度躁作用和地妈震作殊用。对使用懂阶段荷慎载作用齐下的内客力和位挺移进行对计算，狗并应根营据具体沾情况对恭地震甚作用隙、温嗓度变偿化、瞎支座孟沉降某等间市接作纤用及宪施工随安装蚁荷载浇引起的内阅力和礼位移元进行撕计算救。1.永久筑荷载办：包括网逃架自重蒜、屋面规（或楼遵面）材朵料重力串、吊顶挽材料的期重力、钢设备管宋道的重阅力。5.2.1荷载作用和类型

网架结构上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。

对使用阶段荷载作用下的内力和位移进行计算，并应根据具体情况对地震作用、温度变化、支座沉降等间接作用及施工安装荷载引起的内力和位移进行计算。1.永久荷载：包括网架自重、屋面（或楼面）材料重力、吊顶材料的重力、设备管道的重力。2.可变稻荷载:包括夏屋面疤（或祖楼面籍）活寸荷载详、雪兆荷载酷（雪潮荷载垮不应贞与屋面占活荷偶载同茧时组兰合）收、风堡荷载挎，由耽于网交架刚蒜度较仔大，龟自振帝周期箩较小，辜计算献风荷妙载时怜可不峡考虑袜风振迹系数堤的影检响、偏积灰炭荷载骗、吊查车荷纲载（工业奸建筑有升吊车时呈考虑）庭。3.在抗劈燕震设到防烈俯度为6度或7度的地毅区，网逐架屋盖玻结构可粪不进行堆竖向抗震验削算；在背抗震设谋防烈度捡为8度或9度的容地区磨，网黑架屋睬盖结卖构应士进行竖向抗资震验算棚。对周胖边支选承网科架屋穴盖以尸及多浙点支沉承和决周边摇支承女相结盲合的策网架荷屋盖啦，竖向暖地震温作用悉标准坊值可绢按下椒式确趋定:对于悬挑长冒度较大的网孟架屋聚盖结之构以圈及用于穗楼层的网架衡结构，具当设防值烈度为8度或9度时，其竖向君地震释作用昂标准滤值可践分别狮取该基结构龄重力妥荷载漠代表举值的10%或20%。设计基迹本地震理加速度算为0.偏3g时，可东取该结究构重力驳荷载代煌表值的15蛾%。对于平毕面复杂劲或重要罩的大跨绿度网架菜结构可触采用振样型分解赵反应谱倘法或时悟程分析当法作专视门的竖并向抗震队分析和洞验算。在抗霜震设梨防烈须度为7度的逆地区检，可促不进穴行网柿架结拳构水梳平抗忌震验疏算；岔在抗认震设鞭防烈村度为8度的地门区，对饰于周边个支承的事中小跨飞度网架红可不进盘行水平煮抗震验恶算；在抗震捷设防烈杀度为9度的妨地区著，对挪各种拔网架晶结构自均应吨进行陡水平茂抗震膏验算。水好平地祝震作反用下登的网城架内味力、哪位移傍可采绩用空对间桁眼架位嚼移法创计算苹。网配架的溜支承厌结构游应按清有关号规范作的规包定进帮行抗商震验膝算。4.网架结壁构伸缩易变形未家受约束唉或约束毫不大的薄下列情盛况，可练不考虑撒由于温度新变化傅而引廊起的屯内力俭：(1铲)支座艘节点掘的构忙造允贿许网具架侧剃移；(2孕)周边支垄承的网汇架，当贱网架验铅算方向萍跨度小私于40改m，且液支承繁结构伍为独立柱或践砖壁柱鞠（这些誉柱有一而定柔性肿）；(3)柱顶派在单薯位力跨作用恰下，负位移皮大于页或等厅于下换式的蓄计算俯值（撞柱的盆约束莲作用导偷致的陡温度望应力虫不大镰）；5.如果昏需要骗考虑渴温度亚变化磁引起拍的网咬架内辨力，态可采铁用空越间桁银架位移法，召或近似祸计算方尖法。对于嗓周边叶铰支耻的网甚架，省可以跪把空访间网遍架及顺支承览结构道简化弓为图5.2骨.1所示酸的平摧面构羞架来轮分析阳，网摇架的肝温度举应力铜使支苍承结罗构阻速碍网眨架支承面隐内弦杆第的温度盗胀缩而酱引起的夏。7.对非抗震设计的网架，荷载及荷载效应组合应按国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009—2012）的规定进行计算。8.对抗震设计的网架，荷载及荷载效应组合尚应符合国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010）的规定。5.浑2.失2网架腰内力率分析街方法隙：对空间伞网架结玻构可将论节点假愉定为铰亩接，即湾忽略节求点刚度冰的影响成。杆件塑都处柜于弹椅性，滥即不卡考虑梨材料务的非续线性史性质失。由于葬网架担在受郊荷载燥状态葛产生板的挠寒度远旺小于语网架嗽的厚铲度，露可认戏为符赢合小考挠度抢范围师。因番此假例定节涛点为高铰接墓，杆骡件只丙承受芝轴力姐，当结杆件武上作酬用有省节间对荷载冬时，锤应同像时考附虑弯堤矩的坊影响徒。网架膨结抅填的内拣力和涉位移肿可按郊弹性廉阶段婚进行裁计算畏。根陈据网街架类衣型、阴跨度爪大小按下列震规定选兰用不同屠的计算赚方法。1.空间燃桁架禁位移该法（缠空间守杆系侮有限汽元法乖）是目前袄网架结融构计算映精度最习高的一种方择法，适亿用于各此种类型凭、各种生支承条掩件的网隶架计算闯。2.交叉哗梁系扣差分乞法是一湾种简擦化计魔算方他法，近可用朝于跨简度在40课m以下胖的由挠平面桁架系临组成的朽网架或毅正放四鸟角锥网傻架的计喷算。3.拟夹层野板法是又一咬种简化刮计算方宣法，可嘉用于跨骡度在40m以下的腰由平面捞桁架系期或角恒锥体钉组成史的网佣架计粥算。4.假想弯挤矩法也属简狸化计算何方法，刻可用于头斜放四腿角锥网树架，棋宗盘形四叶角锥网架的扭估算。5.承3网架结胞构的设天计和计病算5.元3.谊1网架叙的计热算模颂型和锣分析复方法1.网架烤的计声算模碎型（1）铰接杆而系计算垫模型：把网架薄看成铰栗接杆件化的集合配，根据刘每根杆板件的工作蕉状态，躬集合得盆出整个蝇网架的在工作状渔态，通晴过将每事个杆件壳作为网螺架计算怠的一个籍基本单旦元。空外间桁架翅位移法涝中的杆核件采用炒了此计锅算模型根。（2）桁架咏计算沿模型：根据网拐架组成咽的规律留，把网绕架看成柄桁架系注的集合，旅分析扶时将牙一段堡桁架胳作为徒一个膛基本愁单元救。例舟如正治交正嫂放类弊网架筋可采用这粒种模鲁型，棵在简障化计俘算时济较为圆方便亚。（3）梁系做计算已模型：通过梨折算驻的方昆法把蜂网架述等代崭为梁蛋系，雷然后掀以梁凶段作为兆计算枪分析枣的基瘦本单工元。愤这种绑计算巷模型幼在一雨些差维分类罩方法嫂，如范交叉系差分盆法中得趴到了应铲用。（4）平板计寻算模型筒：与梁系镰计算模肾型相类骂似，有始一个网滔架折算张代为平板的损过程散，这共种模河型在扬网架悉早期痕的理取论分傻析中泥，如躬夹层碌板法木和拟鸭加层板法中无得到了联应用。2.网架结晒构的分从析方法（1）有限元绪法。根烂据杆狮件所柱用单壁元的剪不同后，可象进一复步分佩为杆英系有岸限元跪法和尖梁系促有限拦元法累。（2）力法。采迟用经彻典结需构力跃学中宗的力磨法来朝求解雅。（3）差分料法。采用捷差分方倾法求解怠微分方俊程。（4）微分方糖程解析拣法。（5）微分方送程近似安解法。如变供分法、锅加权参稻数法等毛。5.皇3.章2空间漆桁架共位移伏法方法介尚绍：以网皆架的吓杆件阳为基蚕本单控元，贴以节轿点位妻移为灰基本未知仪量。抵先由遗杆件角内力辆与节凤点位奏移之粗间的翁关系粘建立翼单元葱刚度痛矩阵，云然后析根据告各节咽点平顽衡及琴变形赠协调芝条件攀建立俊结构敞的节震点荷烈载和节谜点位酱移间察关系告，形也成结昆构总是刚度耳矩阵尖和总贴刚度偿方程洽。总朱刚度方程眼是以节活点位移穷为未知刺量的线添性方程夫组。引且入边界义条件后，求血解出各热节点位捆移值。细最后由蜘杆件单恒元内力劝与节点佳位移间关系求迹出杆件乖内力。空间杆桂系有限插元法适抬用于各洋种类型委、各种奇平面形茂状、不搂同边界条殖件的网叉架，静吨力荷载域、地震焦作用、衰温度应扁力等工辰况均可计算，疫也能考岸虑网架抬与下部感支承结脚构的共冲同工作晕。1.基本带假定网架瓣节点博为铰补接，熔每个颤节点裂有三疮个自距由度撤，忽黑略节展点刚病度的屡影响罚；荷载纱作用烘在网拒架节庭点上转，杆匠件只致承受葬轴向宋力；材料在矛弹性阶青段工作制，符合鄙虎克定揪律；网架冻变形月很小有，由战此产馅生的硬影响毯予以席忽略专，不越考虑动其几酸何非派线形依。2.单元刚章度矩阵(1)杆件局谈部坐标青系单刚茅矩阵：棍空间杆惠系有限钉单元：捧每个杆6个自由洞度对应6个杆选端力它们之扁间的关号系是对应6个杆化端位匪移对应6个杆端力它们之间的关系是(5.3.1)即单元刚度矩阵。和结构力学的矩阵位移法一致，只是相应于剪力的各项均为零对应6个杆端位移2.坐标转尝换总刚矩所阵具有疼下列特秤点：矩阵搏具有容对称护性，树计算与时不绩必将鲜所有纽奉元素淹列出破，只爱列出睁上三汉角或旱下三持角即贼可。矩阵坡具有碎稀疏叙性。用因网胆架结捕构每兆一节积点所希连杆孤件数拉量有地限，役总刚麦矩阵四中除罪主对份角及蛋其附狭近元寸素为条非零弯元素阳外，件其余嘴均为胁零元堵素。贪非零巨元素崖集中声在主血对角原线两忍旁的胖带状源区域状内，膛计算迅机存锻贮时唇，按从一维洒变带扩宽存必放，烂可有勾效节扮省计揭算机逆容量麻，带亭宽大姑小与呢网架冲节点稍编号恳有关垄，进扣行网动架节催点编椒号时档，应娇尽可戏能使价各相浊关节蝴点号副差值江缩小啊。4.结构总彻刚矩阵迹中边界爱条件的吼处理方宅法位移炮为零卫：划拳行划百列法幸和乘内大数衣法。.弹性祸约束匠：将科弹簧蛾刚度K0叠加到假总刚矩钻阵中对蚂应的主垒对角元文上。指定位叙移：主顷对角元水和右端样项乘以节大数R5.网架脆的边喜界条就件及捞对称腿性利证用(1混)对称性量利用:当网架薄结构（欺包括支傍座）和六外荷载于有个对右称面时加，可利旁用对称猎条件只策分析网呢架的1/2匙n。计算澡时，伪对称咐面内蒙各杆掠件的荒截面晃积应趴取原铁截面鹅面积独的一宗半，n个对叠称面枝交线速上的趟中心桐竖杆帐，其邀截面救面积射应取芳原截玩面面老积的1/2位n。对称度面内节旷点荷载投亦应按乓相同原付则取值鹊。在对黎称荷载甩作用下毅，对称碌面内网桐架节点捎的反对旺称位移海为零，识计算时牧应在相果应方向吨予以约颜束。与狡对称面秋相交的狮杆件，业分析时预可将该肢交点作枝为一个科节点，呢并在三舱个方向咏予以约仍束。交提叉腹杆午或人字笑形腹杆市的交叉黑点，位臭于对称乏面时，土亦作为鲁一个节型点，并淘在两个民水平方工向予以势约束。识在反对完称荷载费作用下熟，对称两面内网晒架节点湖的对称要位移应鸦取为零竿。(2倚)边界条比件网架鞭支承庆处的侦边界贴条件客既和腹支座较节点津构造毛有关胳，也阳和支浪承结柔构的刚度厨有关，里支座可蹄以是无纵侧移、煮单向可毒侧移和柿双向可旅侧移的铁铰接支座，坦支承结络构（柱卖、梁等已）可以冷是刚性绒或弹性秒的。当支承蹦结构刚记度很大兆可忽略器其变形优时，边款界条件吃完全取妈决于支稿座构造瓜：当采林用无时侧移祝铰接帜支座虎时，阔支承脏节点壤在竖碧向，弃边界混线切狮线和法向奸都无之位移灿。当采在用单填向可龟侧移事支座傲时，其竖向贷和边恒界切蕉线方秒向位牵移为辞零，烛而边界法狸向为抽自由恐。当采童用双橡向可存侧移昼的铰液接支扩座时秆，只洪有竖箭向位暮移为迟零，张两个那水平方向谋都为薪自由科。在网福架的妄四角谊处，侵至少权一个币角上斥的支蹲座必往须是电无侧甚移的啄，这锋种做法既充防止砍网架纽奉的刚叨体移芬动，容又提邀供了对不少面于6根的约钳束链杆救数。在利工程实剖践中双，如豆果符腾合不次需计蒙算温摊度应叮力条词件，积也可暑考虑行四角税都用侵无侧移铰默支座。当网架婆支承在盘独立柱霸上时，姥由于后贸者的弯斜曲刚度株不是很普大，在采用无侧移弟铰支座苏时除竖权向仍然朱看作无臂位移外掀，两个举水平方丘向应看垄成弹性蚊支承，支童承的弹膝簧刚度春由悬臂篮柱的挠轿度公式笼得出：（3）斜题边界激处理倒：斜该边界钓是指沫与整抱体坐揉标斜衫交的燥方向巷有约搏束的溉边界杠。斜边界有填两种处佣理方法踩：一种是根据怖边界奔点的绵位移仇约束师情况爪设置素具有西一定鸡截面材积的扯附加糖杆，如节谊点沿太边界竖法线喝方向酸位移驶为零校，则厨该方济向设拔一刚膜度很即大的董附加停杆，川如该节点激沿边界均法线方链向为弹树性约束照，则调炒节附加件杆的截窃面积，博使之满底足弹性约激束条件番。这种傻处理方绵法有时依会使刚趟度矩阵剪病态。另一晴种方细法是对斜皆边界像上的厨节点捐位移元做坐韵标变浮换，将湖在整肾体坐射标下的节点今位移向院量变换闭到任意惰的斜方折向，然皮后按一左般边界概条件处饮理。计算简炒图，对篮节点和秋杆件进昌行编号淹；计算堂杆件疯单元躬长度付及杆芹件与常整体固坐标冰轴夹叮角余妈弦；初选各铜杆的截顺面积；建立爪局部供和整冷体坐命标系挪下的意单元迅刚度令矩阵党；集合逃总刚躲矩阵露，采饼用变储带宽男一维粮存贮声方式输；建立荷墙载列阵通；引入边属界条件批对总刚沾度方程阁进行处宗理；求解汪总刚严度方藏程，诵得出纤各节术点位赏移值辨；根据酱节点陕位移阴计算销杆件绝内力聪；按杆酱件内提力调完整杆回件截梢面，往并重您新计绩算，撇迭代次次数葡宜不慎超过4～5次。空间同杆系烤有限师元法赤（空戒间桁谣架位棋移法坑）计骗算步慰骤5.双4网架结鹊构的杆挠件设计袭和节点稍构造5.塌4.笼1网架瞒结构雁的杆驰件设鬼计网架杆供件的材雹质主要射有Q23等5钢及Q3天45钢。网架误杆件斯的截定面有警圆管吐形、俗由两速个等导肢角州钢组蔑成T形、现两个政不等边角钢细组成T形、单哲角钢、营型钢和活方管等议形式。圆管截傲面具有且回转半耐径大和租截面特毁性无方涛向性等去特点，长是目前谦最常用的赖截面形符式。在赚截面面映积相等猎的条件肢下，圆处管的轴调压承载异力是两个等肢述角钢组马成T形截面伤的1.2巡寿~2.鞠75倍。薄壁咏方管壳截面皂具有淡回转腥半径翠大、睬两个剃方向欲回转秤半径短相等冷的特艺点，是一种谋较经济恨截面，柿目前国令内对这返种截面绪的节点别形式研兵究很少挣，应用还不广咬泛。角钢组轻成T形截面韵适用板孙节点连誓接，因响工地焊透接工作译量大，享制作复杂，采伯用也较猫少。单算角钢适邪用受力局较小的狭腹杆。H型钢适灭用受力桥较大弦霞杆。网架杆躺件的长剖细比不级宜超过茶下列数邪值受压珍杆件迎：180受拉杆尸件：（1）一笋般杆芬件300（2）支座焦附近杆搭件25呆0（3）直接迅承受动脚力荷载弯的杆件25刮0网架杆沉件主要视受轴力兽作用，滨截面强店度及稳宰定计算很应满足《钢结必构设似计规括范》（GB5伤001优7-2筛01X）的要析求。普肉通角钢最截面杆苏件的最坊小截面灭尺寸不喊宜小于50霉mm成×3赴mm，钢管理不宜小箩于φ4蚕8×写3m糟m。对大屋、中跨敢度空间级网格结晕构，钢旦管不宜酱小于φ60拘×3.无5mm。5.4嗽.2网架节蠢点设计节点龄起着寇连接鲜汇交冶杆件松，传括递屋宁面荷杨载和及吊车开荷载金的作哨用。汇交没于一魂个节碌点的坝杆件核有6至13根，节捏点设计国难度增介加。网架节愈点数量弦多，节宪点用钢恳量约占禁整个网拳架用钢形量的20吊%~婚25京%。合理负设计图节点万对网化架的险安全屠度、浊制作象安装虎、工诵程进吃度、古用钢诊量指污标以及工程尚造价有次直接关回系。网架样的节武点形嘱式:JG急J7罚-2课01盟0规程新细增了铸偏钢节点陡、销轴璃式节齐点与论预应据力拉闻索节厉点。目前射国内广常用突的节讨点形绿式：焊接空福心球节盏点；螺栓毛球节萌点；焊接钢质板节点叠；焊接睁钢管脊节点（图5.扎4.扒1）；杆件宴直接配汇交牢节点（图5.4船.2）。网架的慕节点构梢造应满腾足下列独要求：受力爷合理棉，传更力明微确；保证筝杆件钉汇交略于一存点，举不产凳生附磨加弯墨矩；构造简假单，制震作安装随方便，贿耗钢量冰小；避免帖难于训检查毕、清腹刷、阵涂漆盖和容搞易积堆留湿暮气或糕灰尘休的死毁角或搞凹槽餐，管形幻玉截面骆应在感两端拐封闭形。1.焊接空扔心球节贷点焊接空希心球节跪点是将氧汇交于弦节点处的渠各钢贯管杆桨件直槽接焊财接于唱空心寺球上苦，构造简低单（图5.态4.殃3）。它传撞力明那确，沉构造扛简单扒，连翼接方便嗓，适右应性佛强。只要钢钥管切割桌面垂直声于杆戴件轴目线，累杆件奸就能身在空脚心球体上积自然对雅中而不块产生偏挤心，可与任傍意方失向的扮杆件碑相连荐。但节点涉用钢量仓大，仰需焊、立垦焊占很延大比重鞭；杆件撤下料长熟度要求烧准确；会因焊板接变形胆而起尺梳寸偏差似，应预岛留焊接衣变形余仗量。（1）焊恋接空秧心球树是由橡两块狡钢板部经热奏压成筹两个疏半球蚕，然席后相臂焊而成变。分松为不腥加肋烫和加圈肋两柜种，行如图5.4愁.4所示这。空常心球佣的钢材宜采手用Q2吉35钢及Q3订45钢。慎肋板沈可用剖平台效或凸过台，棍当采配用凸挂台时撤，其趋高度值应≤1m舞m。（2）空跨心球逐外径D可根更据连牢接构瘦造要让求确劲定。戏为便注于施便焊，婚球面伏上相连接告杆件之糕间的缝迁隙不宜辜小于10港mm（图5.竹4.妻5）。按食此要求庄，空心球外订径D可初步岸按下式议估算：（3）当刊空心机球外毕径大煤于30脉0m天m，且杆培件内力厨较大需胡要提高价承载力时，洒可在痰球内猫加肋肿；当仙空心浩球外鹿径大滚于或彩等于50菠0m谎m，应捎在球璃内加肋。应肋板罪必须揉设在峡轴力告最大括杆件失的轴驳线平惩面内蜡，且劣其厚舞度不牛应小胶于球壁的凑厚度。（4）当空输心球直掘径为120裁~90迁0mm时，开其受板压、誉受拉倍承载峰力设坦计值摆可按下式救计算：（5）空心轻球的壁侄厚不宜厕小于4m钓m，并炸满足幼计算渠要求扎。网甚架和脆双层响网壳空伤心球概的外且径与时壁厚托之比沈宜取D/t常=25尘~45范围当内选赠用，旗单层损网壳叮空心球戒的外竞径与蜻壁厚硬之比猛宜取20~曲35，空心筋球外径闲与主钢灶管外径姻之比宜取2.胞4~绪3.获0，空夜心球然壁厚资与主须钢管庆的壁喂厚之凝比宜龟取1.种5~明2.搂0。（6）钢第管杆晋件与宾空心摘球连溪接处削，管碑端应激开坡买口，写并在则钢管凤内加朽衬管（图5.4崖.6），在僵管端与详空心球藏之间应留有锤一定缝分隙予以绕焊透，射以实现焊其缝与源钢管渐等强伐，焊发缝可娘按对翻接焊缝职计算紧。焊厨缝质烫量应瘦达到II级要求错。否香则只电能按额斜角捉角焊认缝计绘算。2.螺栓球键节点(1)螺栓兆球节便点的傻构造:是在厘设有法螺纹拴孔的唉钢球巨体上信，通腹过高嗓强度裳螺栓涨将汇涂交于码节点神处的毙钢管盘杆件钱连接计起来溪的节骗点。戒螺栓量球节讯点由缴钢球治、高吊强度面螺栓侨、套斩筒、厨紧固坝螺钉浊、锥第头或物封板缝等零侮件组向成（图5.刚4.纳7），遵可用宋于连撇接网宫架和办双层榴网壳携等空昏间网罪格结增构的采圆钢吼管杆症件。钢球宜子采用45号钢；挂高强度掠螺栓、轿销子或咽紧固螺肆钉宜用40笑Cr、20M动nTi督B；套次筒宜聪采用Q23她5B、Q3肯45；锥头仔、封板馅宜采用刑与杆件椒类型材厦料。(2)钢球尺讲寸钢球贞尺寸钢球受用力状态撑十分复五杂，对尤其强度绳分析目阀前尚无连实用方量法，可痰按节点构水造确定忘钢球直菌径。钢球检大小茧取决者于相匀邻杆识件的允夹角冰、螺士栓的寨直径和导螺栓社伸入智球体颜的长胶度等竿因素达。当相邻牢两杆夹城角θ＜30叨°时，注还要陈保证久相邻厦两根汇杆件例（管教端为真封板疯）不逆相碰衣要求叨：(3)螺栓糟尺寸(4束)套筒:通常悬开有见纵向滔滑槽箩（图5.基4.牧12侄a），觉滑槽目宽度舰一般洒比销涉钉直水径大1.5桃~2m览m。有斯时也幸可将夫滑槽凶坐在脑螺栓始上，锋在套绞筒上肥设螺诱钉孔纺（图5.付4.背12尸b）。套筒睡端部涝到开常槽端怠部（偿或钉尸孔端膝）距贤离应陈使该刷处有尽效截桂面抗油剪力倘不低您于销印钉（侄或螺神钉）托抗剪呀力，茧且不枪小于1.悟5倍滑芒槽的纲宽度脚或6m灭m。套喜筒端骄部要舍保持霜平整答，内饮孔径裙可比昌螺栓激直径羞大1mm。(5荡)锥头和饱封板:当圆钢区管杆件位直径≥76仆mm时，宜响采用锥害头连接摘。当圆钢管狡杆件直份径＜76叹mm时，喘可采摔用封叠板连番接，封板包厚度碍应按司实际厌受力大短小计饰算决权定，均并不涉宜小浑于4m衰m及杆右件外渠径的1/5。连接挥焊缝以苹及锥头冠的任百何截诵面应响与连出接钢去管等鹅强度同，焊障缝根贤部间仔隙可调根据萍连接采钢管壁厚武取2~5（图5.拆4.国13）。锥头悦是一狡个轴凝对称负旋转烦厚壳墙体（图5.扶4.纵15），经桑有限元否分析表帆明，锥头瓜的承照载力致主要栋与锥稀顶板辅厚度俗、锥头斜志率、连烟接管杆考直径、胜锥头构造的刘应力集酸中等因舟素有关合。3.焊接跑钢板深节点焊接谜板节脾点可雪由十原字节记点板含和盖骡板组猴成，艇适用建于型谷钢杆片件的亿连接严。十字葵节点桶板宜弦由两听块带蔽企口邀的钢拨板对鱼插焊盲成（串图5.摆4.尾16良a），读也可踢由三块仆板正棵交焊冠成（盈图5.4福.16作b）。网架卸弦杆乏应同形时与括盖板和派十字讯节点汤板连厉接，剩使角钢两装肢都能砌直接传塞力。当网布架跨球度较妖小时奋，弦桑杆也可只苏与盖板惯或十字脆节点板连辅接。焊接柿钢板率节点垫各杆太件形心抗线在旧