網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在大跨度空間結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用日益普遍。近年來(lái)新建的大型公共建筑特別是體育建筑中，大多數(shù)都采用了網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。其中圓形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)又相對(duì)較為復(fù)雜，筆者因此針對(duì)這些問(wèn)題對(duì)圓形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，以期節(jié)約材料、降低造價(jià)，打造綠色環(huán)保低碳的建筑。

1、結(jié)構(gòu)布置

（1）跨度的分類：

大-60m以上

中-30~60m

小-30m以下

（2）最優(yōu)跨高比：

砼屋面：1/10~1/14

輕屋面：1/13~1/18

（3）網(wǎng)格尺寸與跨度關(guān)系

（4）相鄰桿件最小夾角：30°（可使用3D3S-顯示查詢-最小夾角查詢-框選全部，即可得到）

（5）支承方式：

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)一般采用上弦支承方式。當(dāng)建筑功能有要求時(shí)，可采用下弦支承，應(yīng)在支座邊形成豎直或傾斜的邊桁架，以保證網(wǎng)架的幾何不變性，并有效傳遞豎向和水平荷載。

（6）水平支撐

當(dāng)采用兩向正交正放網(wǎng)架，應(yīng)沿網(wǎng)架周邊網(wǎng)格設(shè)置封閉的水平支撐。

原因如下：

兩向正交正放網(wǎng)架剛對(duì)較小，為保證各榀網(wǎng)架平面外的穩(wěn)定性及有效傳遞與分配作用于屋蓋結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載等水平荷載，應(yīng)沿網(wǎng)架上弦周邊網(wǎng)格設(shè)置封閉的水平支撐，對(duì)于大跨度或下弦支承時(shí)應(yīng)沿下弦周邊網(wǎng)格設(shè)置封閉的水平支撐。

2、荷載計(jì)算

（1）恒、活荷載

恒載主要考慮上鋪檁條，吊掛，馬道等。

活載按照屋面荷載取值，特別要注意大型公建可能還會(huì)有轉(zhuǎn)換層（網(wǎng)架高度大于1.5m，一般設(shè)置），此時(shí)還要額外考慮一般0.3KN/㎡的活載，具體情況還要看專業(yè)提資。馬道活載也要予以考慮。同時(shí)對(duì)于不規(guī)則網(wǎng)架，要重點(diǎn)核查馬道的布置是否滿足凈高要求，若不滿足可以調(diào)整位置或結(jié)合轉(zhuǎn)換層采用下掛方式。

（2）風(fēng)荷載

依照荷載規(guī)范取值。要注意有挑檐的屋蓋結(jié)構(gòu)，其挑檐部分的體型系數(shù)μs依照《荷規(guī)》8.3.3-2條取值-2。但要注意，其加載面應(yīng)根據(jù)自己的選擇相應(yīng)判斷，如下圖：

若挑檐風(fēng)荷載加在AB面則體型系數(shù)μs為-2，若加在AC面則為風(fēng)壓力，即μs為2。與此同時(shí)，半圓的另一側(cè)可在對(duì)稱的AC位置取-0.3。

（3）地震作用

對(duì)于周邊落地的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，阻尼比取0.02；對(duì)于設(shè)有混凝土支承的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，阻尼比取0.03。

（4）溫度作用

A、溫度作用的取值

依據(jù)《荷規(guī)》

對(duì)結(jié)構(gòu)最大溫升的工況，均勻溫度作用標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算：ΔTk=Ts,max-T0,min (9.3.1-1)

式中： ΔTk——均勻溫度作用標(biāo)準(zhǔn)值(℃)；

Ts,max——結(jié)構(gòu)最高平均溫度(℃)；

T0,min——結(jié)構(gòu)最低初始平均溫度(℃)。

對(duì)結(jié)構(gòu)最大溫降的工況，均勻溫度作用標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算：ΔTk=Ts,min-T0,max (9.3.1-2)

式中： Ts,min——結(jié)構(gòu)最低平均溫度(℃)；

T0,max——結(jié)構(gòu)最高初始平均溫度(℃)。

其中結(jié)構(gòu)初始溫度的確定：

（1）結(jié)構(gòu)初始溫度按照結(jié)構(gòu)的合攏溫度和形成約束的時(shí)間確定；

（2）混凝土結(jié)構(gòu)的初始溫度一般取后澆帶封閉時(shí)的月平均氣溫；

（3）鋼結(jié)構(gòu)的初始溫度一般取合攏時(shí)的日平均氣溫，并應(yīng)考慮日照的影響；結(jié)構(gòu)的初始溫度（合攏溫度）通常是一個(gè)區(qū)間值，應(yīng)保證在一年內(nèi)大部分時(shí)間內(nèi)結(jié)構(gòu)都可以合攏，來(lái)保證施工的可行性。如北京，10~25度，可以保證一年內(nèi)大部分時(shí)間內(nèi)結(jié)構(gòu)都可以合攏。

B、可不計(jì)算溫度作用的情況

支座節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造允許網(wǎng)架側(cè)移，且允許側(cè)移值大于或等于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的溫度變形值；

網(wǎng)架周邊支承，網(wǎng)架驗(yàn)算方向跨度小度40m，且支承結(jié)構(gòu)為獨(dú)立柱（即沒(méi)有梁拉結(jié)的柱）；

在單位力作用下，柱頂位移大于或等于計(jì)算公式

《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ7-2010》4.2.4）的計(jì)算值。也可按照條文說(shuō)明通過(guò)查看應(yīng)力圖判定支承平面弦桿跨中區(qū)域溫度應(yīng)力最大值與0.038f(f為抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值）的大小來(lái)判定是否考慮溫度作用。

C、溫度應(yīng)力分布特點(diǎn)：邊緣大，中間小。對(duì)支座影響明顯。

3、計(jì)算指標(biāo)

（1）撓度容許值

屋蓋結(jié)構(gòu)（短向跨度）-1/250

樓蓋結(jié)構(gòu)（短向跨度）-1/300

懸挑結(jié)構(gòu)（懸挑跨度）-1/125

（2）容許長(zhǎng)細(xì)比【λ】

壓桿 180

拉桿 一般桿件 300

支座附加桿件 250

直接承受動(dòng)力荷載桿件 250

4、結(jié)構(gòu)建模

網(wǎng)架部分：3D3S、PKPM網(wǎng)架模塊、MST等。

現(xiàn)對(duì)3D3S網(wǎng)架計(jì)算使用技巧及注意事項(xiàng)說(shuō)明如下：

A、施加荷載完畢后一定記得依次進(jìn)行”生成導(dǎo)荷載封閉面“、”自動(dòng)導(dǎo)荷載“兩項(xiàng)操作。

B、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)記得定義基準(zhǔn)孔徑方向，一般上弦向上（即為默認(rèn)值，可不比重新定義），可利用該孔安裝燈具等設(shè)施；下弦一般向下，可利用該空安裝吊頂或燈具等，下弦需要認(rèn)為定義修改?？蜻x下弦桿件，vector，默認(rèn)值即可。

C、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中常常出現(xiàn)螺栓球不滿足要求，自動(dòng)進(jìn)行其余節(jié)點(diǎn)的焊接球設(shè)計(jì)的彈窗。球庫(kù)過(guò)小，可認(rèn)為增加球庫(kù)尺寸。同理，錐頭庫(kù)等也可自定義添加。具體要添加的數(shù)據(jù)可聯(lián)系廠家解決或多積累相關(guān)圖紙。

5、模型總裝【為考慮荷載組合的多樣性，可制定統(tǒng)一模板，如包含中震，大震，溫度等各種組合。以后模型導(dǎo)入時(shí)可以基于該模板進(jìn)行導(dǎo)入】

（1）SAP2000總裝

A.可通過(guò)盈建科中轉(zhuǎn)將下部砼模型導(dǎo)成s2k文件。在SAP2000的模板文件中導(dǎo)入s2k文件，將相應(yīng)荷載模式等修改為統(tǒng)一名稱。同時(shí)，對(duì)柱頂支座處可設(shè)置高500mm，直徑600mm，壁厚25mm的圓鋼管模擬支座。

B.3d3s文件導(dǎo)出成s2k文件，目前該s2k文件僅能導(dǎo)入到V14版本的SAP2000中，保存sdb文件，可在V15版本中打開(kāi)。同樣在模板文件中導(dǎo)入，并修改荷載名稱。

Ｃ.在已經(jīng)處理好的下部砼SAP模型中，導(dǎo)入s2k文件，導(dǎo)入到現(xiàn)有模型。通過(guò)移動(dòng)點(diǎn)將模型拼裝。要注意為避免出現(xiàn)導(dǎo)入后的兩部分重疊，可先將網(wǎng)架部分的模型移動(dòng)到較遠(yuǎn)處。

D.合并后的模型，要注意網(wǎng)格剖分，形成邊束縛等操作。同時(shí)，JYK導(dǎo)入的模型自帶了框架梁的修正屬性-中梁剛度放大系數(shù)。若使用殼單元計(jì)算，要記得將其屬性修改項(xiàng)改為1。此外鋼網(wǎng)架在3d3s計(jì)算中有考慮螺栓球自重所占的百分比，如30%。導(dǎo)入SAP2000后要將相應(yīng)桿件的質(zhì)量屬性修改為如1.3等數(shù)值。

（2）GEN模型總裝

A、打開(kāi)砼模型文件，"文件“－”合并數(shù)據(jù)文件“可以將砼部分與鋼結(jié)構(gòu)部分合并到一起。但合并過(guò)來(lái)的鋼結(jié)構(gòu)部分不含荷載、邊界條件。因此把鋼結(jié)構(gòu)部分按照導(dǎo)入時(shí)的提示編號(hào)進(jìn)行重新編號(hào)。

B、導(dǎo)出mgt

C、找到荷載及邊界條件的命令行

D、打開(kāi)”工具“-”mgt命令窗口“，粘貼相應(yīng)荷載及邊界條件，運(yùn)行。

6、挑檐附屬結(jié)構(gòu)的計(jì)算

如圖，重慶市某縣城火車站網(wǎng)架最初的挑檐設(shè)計(jì)如圖A所示，桿件用鋼量約為31t。采用圖B方式時(shí)，鋼件用鋼量約為26t。且在用圖A所示方式時(shí)，懸挑部分螺栓球較大，用到了直徑400的球。而采用圖B，螺栓球最大直徑280。

如有加固、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等相關(guān)問(wèn)題可咨詢我司，電話0591-87868646