《空间网格结构技术规程》JGJ7-2010

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《空间网格结构技术规程》JGJ7-2010

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3.2 网架结构设计的基本规定

3.2.1 对于周边支承的矩形网架,宜根据不同的边长比选用相应的网架类型以取得较好的经济指标。

3.2.2 平面形状为矩形,三边支承一边开口的网架,对开口边的刚度有一定要求,通常有两种处理方法:一种是在网架开口边加反梁(图1)。另一种方法是将整体网架的高度较周边支承时的高度适当加高,开口边杆件适当加大。根据48m×48m平面三边支承一边开口的两向正交正放网架、两向正交斜放网架、斜向四角锥网架、正放四角锥和正放抽空四角锥网架等五种网架的计算结果表明,加反梁和不加反梁两种方法的用钢量及挠度都相差不多,故上述支承条件的中小跨度网架,上述两种方法都可采用。当跨度较大或平面形状比较狭长时,则在开口边加反梁的方法较为有利。设计时应注意在开口边要形成边桁架,以加强整体性。

3.2.3 对平面形状为矩形多点支承的网架,选用两向正交正放、正放四角锥或正放抽空四角锥网架较为合适,因为多点支承时,这种正放类型网架的受力性能比斜放类型合理,挠度也小。对四点支承网架的计算表明,正向正交正放网架与两向正交斜放网架的内力比为5:7,挠度比为6;7。

3.2.4 平面形状为圆形、正六边形和接近正六边形的多边形且周边支承的网架,大多应用于大中跨度的公共建筑中。从平面布置及建筑造型看,比较适宜选用三向网架、三角锥网架和抽空三角锥网架,特别是当平面形状为正六边形时,这种网架的网格布置规整,杆件种类少,施工较方便。经计算表明,三向网架、三角锥和抽空三角锥网架的用钢量和挠度较为接近,故在规程中予以推荐采用。
蜂窝形三角锥网架计算用钢量较少,建筑造型也好,适用于各种规则的平面形状。但其上弦网格是由六边形和三角形交叉组成,屋面构造较为复杂,整体性也差些,目前国内在大跨度屋盖中还缺少实践经验,故建议在中小跨度屋盖中采用。

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3.2.5 网架的最优高跨比则主要取决于屋面体系(采用钢筋混凝土屋面时为1/10~1/14,采用轻屋面时为1/13~1/18),并有较宽的最优高度带。规程中所列的高跨比是根据网架优化结果通过回归分析而得。优化时以造价为目标函数,综合考虑了杆件、节点、屋面与墙面的影响,因而具有比较科学的依据。对于网格尺寸应综合考虑柱网尺寸与网架的网格形式,网架二相邻杆间夹角不宜小于30°,这是网架的制作与构造要求的需要,以免杆件相碰或节点尺寸过大。

3.2.6 网架结构一般采用上弦支承方式。当因建筑功能要求采用下弦支承时,应在网架的四周支座边形成竖直或倾斜的边桁架,以确保网架的几何不变形性,并可有效地将上弦垂直荷载和水平荷载传至支座。

3.2.7 两向正交正放网架平面内的水平刚度较小,为保证各榀网架平面外的稳定性及有效传递与分配作用于屋盖结构的风荷载等水平荷载,应沿网架上弦周边网格设置封闭的水平支撑,对于大跨度结构或当下弦周边支撑时应沿下弦周边网格设置封闭的水平支撑。

3.2.8 对多点支承网架,由于支承柱较少,柱子周围杆件的内力一般很大。在柱顶设置柱帽可减小网架的支承跨度,并分散支承柱周围杆件内力,节点构造也较易处理,所以多点支承网架一般宜在柱顶设置柱帽。柱帽形式可结合建筑功能(如通风、采光等)要求而采用不同形式。

3.2.9 以钢筋混凝土板代替上弦的组合网架结构国内已建成近40幢。用于楼层中的新乡百货大楼售货大厅楼层网架,平面几何尺寸为34m×34m;用于屋盖中的抚州体育馆网架,平面几何尺寸为58m×45.5m,都取得了较好的技术经济效果。规程中规定组合网架用于楼层中跨度不大于40m;用于屋盖中跨度不大于60m是以上述实践为依据的。

3.2.10 网架屋面排水坡度的形成方式,过去大多采用在上弦节点上加小立柱形成排水坡。但当网架跨度较大时,小立柱自身高度也随之增加,引起小立柱自身的稳定问题。当小立柱较高时应布置支撑,用于解决小立柱的稳定问题,同时有效将屋面风荷载与地震等水平力传递到网架结构。近年来为克服上述缺点,多采用变高度网架形成排水坡,这种做法不但节省了小立柱,而且网架内力也趋于均匀,缺点是网架杆件与节点种类增多,给网架加工制作增加一定麻烦。

3.2.11 网架自重的估算公式是一个近似的经验公式,原网架规程中的网架自重估算公式均小于工程实际,而近几年来网架一般都采用轻屋面,网架自重估算偏小的影响较大,为确保网架结构的安全,根据大量工程的统计结果,对原网架规程的网架自重计算公式作了适当提高,将原分母下的参数200调整至150,使网架自重估算值比原网架规程公式约增加30%。另外由于型钢网架工程应用很少,故该公式中不再列入型钢网架自重调整系数。

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