两种正放四角锥体网架内力分析

何　鑫　周　波

(中信建筑设计研究总院有限公司,湖北 武汉 430000)

两种正放四角锥体网架内力分析

何鑫周波

(中信建筑设计研究总院有限公司,湖北 武汉 430000)

针对正放四角锥体网架中的下弦正交正放和下弦正交斜放两种常用形式进行静力计算分析，结果表明：下弦正交斜放形网架上下弦内力分布更为均匀，且上下弦及腹杆用钢量更省.

网架；上弦；下弦；

0　引　言

网架结构的形式较多，正放四角锥体网架是较常用的形式，这种网架适用于建筑平面为方形或接近方形的中、小跨度的周边支承情况[1].本文针对正放四角锥体网架中的下弦正交正放(下文简称正放形)和下弦正交斜放(下文简称棋盘形)两种常用形式进行静力计算分析，找出其内力分布规律，对比两种形式的用钢量，为此类网架设计和施工提供理论依据.

1　网架资料

网架跨度32.4 m，长度36.0 m,柱距8 m，上弦支承.螺栓球节点，网架厚度为2.0 m，典型网格尺寸2.67 mx2.4 m.抗震设防烈度：6度(0.05 g)，设计地震分组第一组，50年一遇基本风压为0.35kN/m2，地面粗糙度类别为C类，建筑场地类别为Ⅱ类.上弦恒载(不含网架自重)：0.40 kN/m2，活载：0.50 kN/m2，下弦恒载：0.50 kN/m2，活载：1.0 kN/m2.钢管采用Q345B无缝钢管.采用同济大学开发的3D3S(V12.1版)空间结构设计软件进行计算分析.

图1　正放形网架上弦内力分布图

2　网架内力分析对比

利用3D3S软件分别对正放形和棋盘形网架进行静力计算分析，软件自动对杆件截面尺寸进行优化比选，并统计各类杆件用钢量.因结构平面为对称布置，故截取1/4平面进行对比分析.

2.1上弦内力分析对比

正放形、棋盘形1/4网架上弦内力计算结果如图1、图2所示.由计算结果可知：两种形式网架上弦内力分布规律类似，杆件均以受压为主，仅在支座附近存在受拉杆件，且拉力均较小，对杆件设计不起控制作用；最大压力出现在网架中心部位，并由中心向四周逐渐减小.正放形网架上弦最大压力为390.2 kN，最小压力为0.9 kN，棋盘形网架上弦最大压力为180.3 kN，最小压力为0.2 kN，棋盘形网架上弦内力分布更为均匀，受力更为合理.

2.2下弦内力分析对比

正放形、棋盘形1/4网架下弦内力计算结果如图3、图4所示.由计算结果可知：两种形式网架下弦内力均以受拉为主，仅在网架边缘存在受压杆件，且压力均较小，对杆件设计不起控制作用；正放形网架下弦最大拉力出现在网架中心部位，并由中心向四周逐渐减小，最大拉力值为1110.0 kN，最小拉力为8.7 kN；棋盘形网架下弦最大拉力出现在1/4网架中心部位，并由1/4网架中心向四周逐渐减小，最大拉力为579.3 kN，最小压力为27.9 kN，棋盘形网架下弦内力分布更为均匀，受力更为合理.

图2　棋盘形网架上弦内力分布图

2.3用钢量对比分析

利用3D3S软件对两种形式网架杆件截面进行优化设计，并统计出上下弦杆及腹杆的用钢量，统计结果为：正放形为27.0 t，棋盘形为25.6 t，棋盘形比正放形节省约5.2%.

3　结　论

(1)利用3D3S软件分别对正放形和棋盘形网架进行静力计算分析，计算结果显示：两种形式网架上弦内力分布规律类似，杆件均以受压为主，仅在支座附近存在受拉杆件，且最大压力出现在网架中心部位，并由中心向四周逐渐减小.两种形式网架下弦内力均以受拉为主，仅在网架边缘存在受压杆件，正放形网架下弦最大拉力出现在网架中心部位，并由中心向四周逐渐减小；棋盘形网架下弦最大拉力出现在1/4网架中心部位，并由1/4网架中心向四周逐渐减小.棋盘形网架上下弦内力分布更为均匀，受力更为合理.

(2)统计结果表明：棋盘形网架因上下弦内力分布更为均匀，下弦杆件数量较少，故用钢量较省，同等荷载条件下，上下弦及腹杆用刚量比正放形节省约5.2%.

图3正放形网架下弦内力分布图图4棋盘形网架下弦内力分布图

[1]汪一骏，邱国桦.轻型钢结构设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，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，工程师.

TU 392.1

A