夜雨聆风第五章 网架结构
5.1 整体设计流程
5.2 网架建模
5.2.1生成网架模型
点击【网架网壳】弹出上图对话框；
选择【上弦or下弦】支撑方式；
【基点坐标】根据需要选择上部网架插入点的坐标；
【类型】根据实际建筑功能以及模板尺寸，选择网架类型；
【参数】h值为网架的高度，此值不包括起坡以后的高度；
【高级】根据规范、图集和网架屏幕尺寸确定网格划分。
✒️设计建议：
1）基点坐标中的z坐标取值大于主体结构高度，便于后期与下部模型进行组装；
2）网架类型常规建筑一般选择正方四角锥；
3）网架高度，考虑几个方面的因素，第一规范图集建议的高跨比，第二建筑屋顶高度和网架下部建筑功能需求的净高，学校篮球、排球场净高不低于7.0m，学校羽毛球场9.0m。
4）网格尺寸可以参考《3D3S官方设计手册》进行设计。
➡ 规范索引
①《空间网格结构技术规程》第3.2.5条
3.2.5 网架的网格高度与网格尺寸应根据跨度大小、荷载条件、柱网尺寸、支承情况、网格形式以及构造要求和建筑功能等因素确定，网架的高跨比可取1／10～1／18。网架在短向跨度的网格数不宜小于5。确定网格尺寸时宜使相邻杆件间的夹角大于45°，且不宜小于30°。
②《钢网架结构设计》第4.1.2条
4.1.2 网格尺寸与网架短向跨度有关，常用网格尺寸与短向跨度的关系见表1。
5.2.2 部分荷载输入
点击【网架网壳】弹出上图对话框，选择【荷载参数】；
【恒荷载】查阅建筑实际做法，输入上弦恒荷载，上弦恒荷载还需要考虑暖通风管和消防水管的重量（消防水管是充满水状态），下弦若无特殊情况可不输入下弦恒荷载；
【活荷载】上弦活荷载根据规范要求不上人屋面活荷载为0.5kN/m²，若设置光伏板等设备，需根据厂家提供的质量进行荷载输入；
【温度增量】根据合拢温度和当地的最高最低气温确定温度增量；
【节点自重】常规按照20%进行考虑。
✒️设计建议：
1）恒荷载考虑建筑做法，风管以及消防水管的重量，保守按照1.5kN/m²进行考虑；
2）上弦活荷载一般按照0.5kN/m²进行输入，考虑部分地区的恶劣天气情况有结冰的风险时，可适当增加上弦活荷载至0.8kN/m²；
3）如果网架下方为功能为舞台，还需要考虑舞台荷载，可根据《剧场建筑设计规范》第6.8节相关内容进行输入；若有马道需要考虑马道荷载；
➡ 规范索引
《剧场建筑设计规范》第6.8.2条
6.8.2 作用在主舞台、侧舞台、后舞台及台唇台面上的荷载取值，应符合下列规定：
1 对于舞台面上设置的固定设施，其荷载取值应根据其实际重量取值。
2 台面均布活荷载取值不应小于5.0kN/m²。
3 当台面上有车载转台等移动设施时，等效均布活荷载取值应根据其实际重量按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009进行计算，且不应小于5.0kN/m²。
4 各种机械舞台台面上作用的均布活荷载取值应根据舞台工艺设计的要求确定，且静止时其值不应小于5.0kN/m²，升降时不应小于2.5kN/m²。
5.2.3 导入下部结构
下部结构可以通过PKPM\YJK\midas等软件导入到3D3S中，并将主体结构的基点的Z向坐标设为0，根据模板图位置将网架移动到柱顶相关位置。
✒️设计建议：
（1）若下部结构是钢结构且支座位于柱顶，则网架节点直接移动至柱顶；
（2）若网架支座不在柱顶，则需要将网架移动到需要的位置，然后在网架支座与主体柱子之间设置牛腿进行连接；
（3）若下部为混凝土结构，一般的处理方式是将网架向上移动500mm，在网架节点与下部混凝土柱之间建立连接单元。
5.2.4支座设置
一般网架结构都考虑与下部主体结构建立一个整体模型进行计算，若下部结构为钢结构，则将网架支座节点直接放置在柱顶进行连接。若下部结构为混凝土结构，一般考虑在混凝土和网架之间设置橡胶支座。
软件提供橡胶支座的刚度计算接口：
点击【支座】弹出上图对话框，选择橡胶垫刚度导入；
【抗剪弹性模量】G=0.98~1.47，取1.0；
【支座长边长度】【支座短边长度】按实际模板图尺寸进行输入；
【螺栓开孔面积】孔径比锚栓直径大10~20mm；
【中间橡胶层厚度】可查《钢网架结构设计》（07SG531）P19相关参数；
【橡胶层总厚度】可查《钢网架结构设计》（07SG531）P19相关参数；
点击【计算】按钮，得出水平刚度和竖向刚度；
点击【连接单元】输入橡胶支座的水平和竖向刚度，【直接画连接单元】连接下部框架和网架支座。
✒️设计建议：
（1）需要根据结构模板图确定支座的底板尺寸，常规平面尺寸400*400或500*500；
（2）橡胶层的参数，根据底板尺寸参考07SG531图集中表格参数进行初步选择；
（3）橡胶层的刚度U1为竖向刚度，U2和U3为水平刚度；
➡ 规范索引
①《空间网格结构技术规程》第5.9.9条
3 支座竖向支承板应保证其自由边不发生侧向屈曲，其厚度不宜小于10mm；对于拉力支座节点，支座竖向支承板的最小截面面积及连接焊缝应满足强度要求；
4 支座节点底板的净面积应满足支承结构材料的局部受压要求，其厚度应满足底板在支座竖向反力作用下的抗弯要求，且不宜小于12mm；
5 支座节点底板的锚孔孔径应比锚栓直径大10mm以上，并应考虑适应支座节点水平位移的要求；
6 支座节点锚栓按构造要求设置时，其直径可取20mm～25mm，数量可取2～4个；受拉支座的锚栓应经计算确定，锚固长度不应小于25倍锚栓直径，并应设置双螺母；
7 当支座底板与基础面摩擦力小于支座底部的水平反力时应设置抗剪键，不得利用锚栓传递剪力(图5.9.9-2)；
②《钢网架结构设计》第16页
编者提示：
1 本图所示支座为平板支座，图中示意按螺栓球表示，也可用于焊接球网架。
2 平板支座适用于支座无明显不均匀沉降、温度应力影响不大的中、小跨度网架。
3 支座竖向支承板十字中心线应与支座竖向反力作用线一致并与支座节点连接的杆件中心线汇交于支座球节点中心。
4 支球节点底部至支座底板间的距离宜尽量减小，其构造高度视支座球节点球径大小取100~250mm，并考虑网格结构边缘杆件与支座节点竖向中心线间的交角，防止斜杆与支座边缘相碰。
5 支座节点底板的净面积应满足支承结构材料的局部受压要求，其厚度应满足底板在支座竖向反力作用下的抗弯要求(具体可参照钢结构铰接柱脚计算公式)，不宜小于12mm。
6 支座肋板厚度应保证其自由边不发生侧向屈曲，不宜小于10mm。
7 支座节点底板的锚栓孔径宜比锚栓直径大1~2mm，并应考虑适应支座节点水平变位的要求。
8 支座节点锚栓按构造要求设置时，其直径可取20~24mm数量取2~4个。对于拉力锚栓其直径应经计算确定，固长度不应小于25倍锚栓直径，并设置双螺母。
9 支座节点竖向支承板与螺栓球节点相连时，应将球体预热至150~200C，以小直径焊条分层对称施焊，并保温缓慢冷却。
③《钢网架结构设计》第18页
编者提示：
1 本图所示支座为板式橡胶支座节点。
2 板式橡胶支座适用于温度应力影响和水平位移较大，有滑移与转动要求的中、大跨度网格结构。但应注意支座反力不得超过橡胶垫块的承载能力。
3 用于网架结构的板式橡胶支座连接节点的板式橡胶支座，分为氯丁橡胶支座和天然橡胶支座。对气温不低于-25℃地区，可采用氯丁橡胶垫板；对气温不低于-30℃地区，可采用耐寒氯丁橡胶垫板；对气温不低于-40℃地区可采用天然橡胶垫板。
4 板式橡胶支座的设计指标及常用板式橡胶支座规格系列见本图集第19页。
5 为便于支座的转动，橡胶垫板的长边应顺网架支座切线方向。板式橡胶支座的平面尺寸短边(ar)与长边(br)之比，一般可在1：1~1：1.5的范围内采用。
6 板式橡胶支座的总厚度t应根据网架跨度方向的伸缩量和网架支座转角的要求来确定，一般可在短边长度的1/10~1/5的范围内采用，且不宜小于40mm。为了满足支座的稳定条件，板式橡胶支座中的橡胶层总厚度t(不包括加劲薄钢板的厚度)不应大于支座短边长度的1/5，即t≤0.2ar。
7 当网架支座连接锚栓通过板式橡胶支座时，在橡胶支座上的锚栓孔径应比锚栓直径大10~20mm，以免影响橡胶支座的剪切变形和移动。
8 橡胶支座与支柱或基座的钢板或混凝土之间可采用502胶等胶结剂粘结固定，并应增设限位装置。
9 设计时宜考虑长期使用后因橡胶老化而需更换的条件。在橡胶垫板四周可涂以防止老化的酚醛树脂，并粘结泡沫塑料。
10 橡胶垫板在安装、使用过程中，应避免与油脂等油类物质以及其他对橡胶有害的物质接触。
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