比較網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)異同

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上比較網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)異同張曉亞 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是一種空間桿系結(jié)構(gòu)，受力桿件通過節(jié)點有機(jī)地結(jié)合起來。節(jié)點一般設(shè)計成鉸接，桿件主要承受軸力作用，桿件截面尺寸相對較小。這些空間交匯的桿件又互為支撐，將受力桿件與支撐系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來，因而用料經(jīng)濟(jì)。由于結(jié)構(gòu)組合有規(guī)律，大量的桿和節(jié)點的形狀、尺寸相同，便于工廠化生產(chǎn)，便于工地安裝。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)一般是高次超靜定結(jié)構(gòu)，具有較高的安全儲備，能較好的承受集中荷載、動力荷載和非對稱荷載，抗震性能好。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)就整體而言是一個受彎的平板，反應(yīng)了很多平面結(jié)構(gòu)的特性，大跨度的網(wǎng)架設(shè)計對跨度方向的網(wǎng)架剛度要求很大，因而總彎矩基本上是隨著跨度二次方增加的。

2、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)則是主要承受薄膜內(nèi)力的殼體，主要以其合理的形體來抵抗外荷載的作用。因此在一般情況下，同等條件特別是大跨度的情況下，網(wǎng)殼要比網(wǎng)架節(jié)約許多鋼材。1. 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)分類網(wǎng)架結(jié)構(gòu)按結(jié)構(gòu)組成分為雙層網(wǎng)架、三層網(wǎng)架和組合網(wǎng)架，按支承情況分為周邊支承網(wǎng)架、點支撐網(wǎng)架和周邊支承與點支撐相結(jié)合的網(wǎng)架，按網(wǎng)格形式分為交叉平面桁架體系、四角錐體系和三角錐體系。一般來說，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)按層數(shù)可劃分為單層網(wǎng)殼和雙層網(wǎng)殼。單層網(wǎng)殼的網(wǎng)格常用形式有圓柱面單層網(wǎng)殼、球面單層網(wǎng)殼、橢圓拋物面單層網(wǎng)殼和雙曲拋物面單層網(wǎng)殼。雙層網(wǎng)殼是由兩個同心或不同心的單層網(wǎng)殼通過斜腹桿連接而成。2. 靜力分析比較在用空間桁架位移法計算網(wǎng)

3、架結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形時，作了如下假定：網(wǎng)架節(jié)點為鉸接，每個節(jié)點有三個自由度；荷載作用在網(wǎng)架節(jié)點上，桿件只承受軸力；材料在彈性階段工作，符合胡克定律；網(wǎng)架變形很小，由此產(chǎn)生的影響予以忽略。雙層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)多采用空間桿系有限元法分析節(jié)點位移和桿件內(nèi)力。與平板網(wǎng)架假設(shè)類似，節(jié)點假設(shè)為鉸接，每個節(jié)點有三個線位移u、v、w。不同的是，下部結(jié)構(gòu)的不同約束狀況將使網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移產(chǎn)生顯著變化。3. 動力特性異同網(wǎng)架與其他結(jié)構(gòu)相比跨度較大，結(jié)構(gòu)相對較柔，有其自身的動力特性：網(wǎng)架的振型可以分為水平振型和豎向振型兩類，水平振型以承受水平振動為主。其節(jié)點位移水平分量較大，豎向分量較小；豎向振型以承受豎向振動為主，其節(jié)點

4、位移豎向分量較大，水平分量較小。網(wǎng)架的第一振型均為豎向振型。振動頻率非常密集，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的頻率密集程度較其他結(jié)構(gòu)更為顯著。網(wǎng)架的基本周期與網(wǎng)架的短向跨度L2關(guān)系很大，跨度越大則基本周期越大；與網(wǎng)架的長向跨度L1也有關(guān)，但改變的幅度不大；與支座的強(qiáng)弱、荷載的大小等略有關(guān)系；不同類型但具有相同跨度的網(wǎng)架基本周期比較接近。常用周邊支承網(wǎng)架的基本周期約在0.3s至0.7s左右。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)對稱。荷載對稱時，網(wǎng)架的第一振型呈對稱性。由于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的非線性性能，因此抗震分析一般采用時程分析法，分兩階段。第一階段為多遇地震作用下的分析。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在多遇地震作用時處于彈性階段，因此應(yīng)作彈性時程分析，根據(jù)求得的內(nèi)

5、力，按荷載組合的規(guī)則進(jìn)行桿件和節(jié)點的設(shè)計。二是為罕遇地震作用下的分析。網(wǎng)殼在罕遇地震作用下處于彈塑性階段，因此應(yīng)作彈塑性時程分析用以校核網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的位移以及是否會發(fā)生倒塌。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)抗震分析的基本假定：網(wǎng)殼的節(jié)點均為完全剛性的空間節(jié)點，每一個節(jié)點有六個自由度、三個位移、三個轉(zhuǎn)角。質(zhì)量集中在各節(jié)點上，僅考慮線位移加速度引起的慣性力，不考慮角加速度引起的慣性力。作用在質(zhì)點上的阻尼力與對地面的相對速度成正比，但不考慮由角加速度引起的阻尼力。支承網(wǎng)殼的基礎(chǔ)按地面的地震波運動。4. 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)選型與桿件、節(jié)點設(shè)計網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的桿件一般采用Q235和Q345鋼，當(dāng)荷載較大或跨度較大時，宜采用16Mn鋼，以

6、減輕結(jié)構(gòu)自重，節(jié)約鋼材。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)桿件對鋼材材質(zhì)的要求與普通鋼結(jié)構(gòu)相同。鋼桿件截面形式分為圓鋼管、角鋼、薄壁型鋼三種。薄壁圓管鋼因其相對回轉(zhuǎn)半徑大和其截面特性無方向性，對受壓和受扭有利，故一般情況下，圓鋼管截面比其他型鋼截面可節(jié)約20%的用鋼量。網(wǎng)架的節(jié)點構(gòu)造形式很多，國內(nèi)常用的有焊接空心球節(jié)點和螺栓球節(jié)點。二者相比，前者的安裝變形小于后者。故采用焊接空心球節(jié)點時，網(wǎng)架高度可取得小些；采用螺栓球節(jié)點時，網(wǎng)架高度可取得大些。螺栓球節(jié)點是在設(shè)有螺紋孔的鋼球體上，通過高強(qiáng)度螺栓將交匯于節(jié)點處的焊有錐頭或封板的圓鋼管桿件連接起來的節(jié)點。這種節(jié)點對空間匯交的圓鋼管桿件適應(yīng)性強(qiáng)，桿件連接不會產(chǎn)生偏心，沒有現(xiàn)

7、場焊接作業(yè)，運輸、安裝方便。當(dāng)網(wǎng)架桿件內(nèi)力很大（一般>750kN）時，若仍采用螺栓球節(jié)點，會造成鋼球過大而使用鋼量增多。此時應(yīng)考慮采用焊接空心球節(jié)點。焊接空心球節(jié)點傳力明確，構(gòu)造簡單，造型美觀，連接方便，適應(yīng)性強(qiáng)。但用鋼量大，節(jié)點用鋼量占網(wǎng)架總用鋼量的20%-25%，焊接質(zhì)量要求較高。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)相比有相似之處，更有其特性。一般來說，單層網(wǎng)殼構(gòu)造簡單，重量輕，但其穩(wěn)定性較差，只適合中小跨度的網(wǎng)殼。在單層網(wǎng)殼設(shè)計中為加強(qiáng)整體穩(wěn)定性，其節(jié)點相對也復(fù)雜一些，必須采用剛性節(jié)點。而雙層網(wǎng)殼適合跨度大于40m的結(jié)構(gòu)，其節(jié)點可采用鉸接節(jié)點。對于大跨度的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，其矢高對受力性能影響頗大，應(yīng)選用矢

8、高較大的球面或柱面網(wǎng)殼，構(gòu)造較為合理、經(jīng)濟(jì)；當(dāng)跨度較小時，可選用矢高較小的雙曲扁網(wǎng)殼或落地式的雙曲拋物面網(wǎng)殼。在網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中，非對稱荷載、集中荷載對單層網(wǎng)殼的穩(wěn)定性危害極大，在結(jié)構(gòu)選型時，應(yīng)優(yōu)先選用結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好的結(jié)構(gòu)。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的分析內(nèi)容，不僅包括了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性分析，往往其幾何外形在設(shè)計中也是重點考慮的因素。風(fēng)荷載在網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中特別是大跨度網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中的作用產(chǎn)生了根本性的變化，有時對結(jié)構(gòu)的安全性起到主導(dǎo)作用。對于大跨度網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，即使體型簡單，也應(yīng)進(jìn)行風(fēng)洞試驗。5. 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性單層網(wǎng)殼和厚度較小的雙層網(wǎng)殼均存在著局部失穩(wěn)和整體失穩(wěn)的可能，需進(jìn)行穩(wěn)定性計算。前者結(jié)構(gòu)局部剛度出現(xiàn)軟化、消失，此時，在荷載與位移的對應(yīng)關(guān)系中會突然偏離平衡位置，產(chǎn)生一個動態(tài)跳躍，局部出現(xiàn)很大的幾何變位。而整體失穩(wěn)是整個結(jié)構(gòu)突然屈曲至完全不同于初試軟化形狀的變形形式，出現(xiàn)偏離平衡位置的大位移。局部失穩(wěn)往往是局部的高集中荷載作用或局部缺陷造成的，像單桿失穩(wěn)、點失穩(wěn)；而整體失穩(wěn)往往是從局部失穩(wěn)開始逐漸形成的。影響網(wǎng)殼穩(wěn)定性的因素極其復(fù)雜，除與網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的非線性性能有關(guān)外，結(jié)構(gòu)的形狀、材料缺陷、節(jié)點剛度、桿件制作安裝誤差、支承條件、荷載類型都會影響網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。大跨度