组合网架结构的发展和应用

1、1. 组合网架结构的发展和应用,以钢筋混凝土上弦板代替一般钢网架结构的上弦，以钢和钢筋混凝土的组合节点代替钢上弦节点 。 20世纪80年代发展起来的新结构 。 墨西哥早在20世纪60年代曾提出一种空间板结构。实际上是一块将受拉部分混凝土挖去的钢筋混凝土平板，下弦和腹杆由10圆钢制作而成。,德国MERO公司在1981年曾提出一种称为MERO -Massiv组合网架体系。,1. 组合网架结构的发展和应用,罗马尼亚在1981年曾设计了一幢斜放四角锥组合网架的多功能体育馆，平面尺寸30m见方，网架高度1.80m，预制上弦板和下弦网格均为3m见方，经详细分析，其用钢量比全钢网架可节省22，造价可降低12

2、。 1980年江苏徐州夹河煤矿两幢食堂屋盖，平面尺寸分别21m54m及9ml8m，与国际上同步率先在我国采用了蜂窝形三角锥组合网格结构，与一般钢网架相比，节省用钢量19.3。 截至2000年底，我国已建成的组合网架结构约40幢，是世界上组合网架用得最多的国家。 1987年建成的江西抚州地区体育馆，平面尺寸45.5m58m，为目前国内外跨度最大的组合网架。,1. 组合网架结构的发展和应用,1988年建成的新乡百货大楼加层扩建工程，平面尺寸为35m35m，在原两层框架结构上增加4层斜放四角锥组合网架，这是我国首次在多层大跨建筑中采用组合网架楼层及屋盖结构 。 长沙纺织大厦，地下2层，地上11层，平

3、面尺寸24m27m，柱网12ml0m和12m7m两种，采用正放抽空四角锥组合网架，总建筑覆盖面积约7000m2。这是我国在高层建筑中首次采用组合网架楼层及屋盖结构，也是目前覆盖建筑面积最大的群体组合网架。,1. 组合网架结构的发展和应用,返回,2. 组合网架的特点,是一种板系、梁系与杆系共同受力的组合结构。 可充分发挥混凝土受压，钢材受拉这两种不同材料的强度优势。 可使结构的承重功能与围护功能合二为一，如将组合网架用于屋盖，就不需要另行设置屋面板。 刚度大，抗震性能好。与同跨度钢网架相比，竖向刚度增加3050。水平刚度更是成倍地增加。 用钢量节省。用于屋盖结构时，与同等跨度的钢网架相比(包括混

4、凝土屋面板中的用钢量)，用钢量可节省1525。,2. 组合网架的特点,更适用于作为楼层结构 。 跨度大，室内柱子少，建筑面积利用率高，适宜于作为大跨度多层大型商场、展厅、灵活车间等公共与工业建筑之用。 楼层的结构自重小，与6m6m柱网的无梁楼盖或升板相比可减轻结构自重50。水平地震作用相应降低约20，柱和基础的内力减少1520。 不足之处：上弦节点的构造比较复杂，给制作安装带来一些不便。用作楼层时，结构高度比通常楼盖的结构高度要大。,3. 组合网架的形式与分类,按一般网架的分类方法可分成平面桁架系组合网架、四角锥体组合网架、三角锥体组合网架等三大类。 按上弦预制板的形式及搁置方向可分为：正放正

5、方形板(板内可设置交叉肋)、斜放正方形板(板内可设置十字肋)、正三角形板、正三角形与六角形相间的板。,4. 组合网架的计算,组合网架上弦板既有平面内力又有弯曲内力，而肋既有轴力又有弯曲内力(包括扭矩)。 分析计算方法归纳起来大致可分为下面三种 ： 1有限元法。即采用杆元、梁元、板壳元等组合结构有限元法来分析。此时，将上弦板离散成梁元与板壳元，梁元能承受轴力、弯矩和扭矩，板壳元能承受平面内力和弯曲内力。将腹杆和下弦杆仍作为只能承受轴力的杆元。但应指出，对包括上弦节点在内的带肋上弦板的所有节点，要考虑三个线位移和三个角位移，对下弦节点仍可只考虑三个线位移。,4. 组合网架的计算,2拟夹层板法。把上

6、弦板作为夹层板的上表层，把腹杆和下弦杆折算成夹层板的夹心层和下表层，由微分方程来描述其受力状态，采用解析法或近似方法求解，进而来计算组合网架的内力和位移。 3简化计算法等代空间桁架位移法。根据能量原理，把上弦板等代为四组或三组上弦平面内的平面交叉杆系，可采用空间桁架位移法的专用程序进行电算。然后，再由等代平面交叉杆系的内力返回求得上弦板及其肋的内力。我国已建成的组合网架大多数均采用了上述简化计算方法。,5. 组合网架的节点构造,1. 焊接十字板节点。主要用于角钢组合网架。必要时盖板上可焊接U形短钢筋，埋人灌缝中后浇细石混凝土，缝中宜配置通长钢筋。新乡百货大楼扩建工程、长沙纺织大厦等都采用构造类

7、似的这种焊接十字板节点 。,组合网架的上弦节点可认为是一种在上弦平面内刚接，上弦平面外铰接的半刚半铰节点。主要有下列几种：,5.组合网架的节点构造,2. 焊接球缺节点。由冲压成型的球缺(一般不足半球)与钢盖板焊接而成。具有刚度大，加工制作简单，腹杆连接方向性强的特点。天津大学曾选用这种焊接球缺节点，进行了6m跨度单向折线形组合网架的实物模型试验，效果良好 。,5.组合网架的节点构造,3. 螺栓环节点。这是我国自己通过试验、试制，到工程应用的组合网架专用的上弦节点。在螺栓环上由工厂预先采取可靠的焊接工艺加焊一块圆形钢板，以便搁置上弦预制板，可调节圆钢板的大小来减少螺栓环的规格和用钢量，增强螺栓环

8、的刚度。这种螺栓环节点首先用于上海国际购物中心组合网架楼层结构，并获得国家专利。已在十多项工程中获得推广应用。,5.组合网架的节点构造,4对锚直焊式节点。曾用于夹河煤矿食堂的蜂窝形三角锥组合网架。三角形的上弦预制板在对角处通过一根螺栓锚接，六角形的上弦预制板支承在三角形板的埋件上。腹杆是与三角形板的埋件直接相连焊接。,6. 组合网架的制作与安装,组合网架的下弦杆、腹杆及上弦预制板均可在预制厂或预制现场制作，并可根据起重能力和运输条件组装成小拼单元。 组合网架的安装方法目前主要有： 1. 高空散装法。如新乡百货大楼组合网架楼层和屋盖 。 2. 活动支承架。当按条状组装一段组合网架后，活动支承架沿纵向移动一段距离，可组装下一段组合网架。徐州夹河煤矿大食堂组合网架屋盖 。,6. 组合网架的制作与安装,3