大跨度网架与下部支承结构协同作用分析(最新3篇)
大跨度网架与下部支承结构协同作用分析 篇一
在现代建筑设计中，大跨度网架和下部支承结构的协同作用是非常重要的。大跨度网架是指跨度较大的结构体，通常由钢结构构成，用于支撑大面积空间，如体育馆、会展中心等。而下部支承结构则是指网架的支撑基础，包括地基、基础、柱子和墙体等。
大跨度网架与下部支承结构之间的协同作用主要体现在以下几个方面：
1. 载荷分担：大跨度网架能够承受较大的荷载，通过与下部支承结构的协同作用，可以将荷载合理分担到各个支撑点上，减轻单个支点的承载压力，提高整个结构的稳定性和安全性。
2. 统一变形：大跨度网架和下部支承结构之间存在一定的变形差异，通过设计合理的连接方式和支撑结构，可以使两者之间的变形趋于一致，保证整个结构的协同工作。
3. 抗震性能：大跨度网架和下部支承结构的协同作用对于抗震性能具有重要意义。通过合理设置支撑结构和加强网架的抗震设计，可以提高整个结构的抗震性能，减小地震对建筑物的破坏程度。
4. 建筑美观：大跨度网架和下部支承结构的协同作用还可以为建筑提供更好的美观效果。通过精心设计和合理布局，可以将支撑结构融入到建筑的整体风格中，增加建筑的视觉效果和艺术价值。
因此，大跨度网架和下部支承结构之间的协同作用是建筑设计中不可忽视的一部分。只有在设计和施工过程中充分考虑两者之间的相互关系，才能够确保建筑物的稳定性、安全性和美观性。在未来的建筑设计中，我们应该进一步加强对大跨度网架和下部支承结构协同作用的研究，以满足人们对于更高水平建筑的需求。
大跨度网架与下部支承结构协同作用分析 篇二
大跨度网架和下部支承结构的协同作用是现代建筑设计中的重要课题。在过去的几十年中，随着建筑技术的不断发展和创新，大跨度网架和下部支承结构之间的协同作用逐渐受到了更多的关注。
首先，大跨度网架和下部支承结构之间的协同作用可以提高建筑物的整体稳定性。大跨度网架通常由钢结构构成，具有较高的刚度和强度，可以有效地承受大面积空间的重量。而下部支承结构则提供了网架的支撑基础，通过合理的布局和设计，可以将荷载合理分担到各个支撑点上，减小单个支点的受力，提高整个结构的稳定性。
其次，大跨度网架和下部支承结构之间的协同作用可以提高建筑物的抗震性能。在地震发生时，建筑物会受到较大的水平力和垂直力的作用，而大跨度网架和下部支承结构的协同作用可以有效地抵抗这些力的作用，减小地震对建筑物的破坏程度。
此外，大跨度网架和下部支承结构之间的协同作用还可以提高建筑物的美观效果。通过合理的设计和布局，可以将支撑结构融入到建筑的整体风格中，增加建筑的视觉效果和艺术价值。同时，大跨度网架的开放性结构也可以为建筑物提供更好的采光和通风效果。
总之，大跨度网架和下部支承结构之间的协同作用在现代建筑设计中具有重要的意义。通过合理的设计和施工，可以提高建筑物的稳定性、安全性和美观性，满足人们对于更高水平建筑的需求。在未来的建筑设计中，我们应该进一步加强对大跨度网架和下部支承结构协同作用的研究，推动建筑技术的进步和创新。
大跨度网架与下部支承结构协同作用分析 篇三
大跨度网架与下部支承结构协同作用分析
网架结构是由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连结而成的空间结构。具有空间受力小、重量轻、刚度大、抗震性能好等优点;可用作体育馆、 影剧院、展览厅、候车厅、体育场看台雨篷、飞机库、双向大柱距车间等建筑的屋盖。缺点是汇交于节点上的杆件数量较多，制作安装较平面结构复杂。
摘要：随着我国社会主义现代化建设的发展，建筑施工新工艺、新材料、新技术的不断研发，对建筑的空间
关键词：大跨度网架;协同作用;下部支承结构
一、模型的简化与有限元模型的建立
本文以3x36m大跨度，4x18m大柱距矩形平面组成的某厂房为分析对象(如图1)。其中，该厂房网架结构的计算模型设定为空间铰接杆系结构。结构所采用材料为线弹性、各向同性，并且其遵循静力等效原则，将结构的外荷载集中作用于网架节点上。
图1：某厂房网架结构简图
本文通过ANSYS有限元程序作出静力与反应谱分析。其中，网架杆件与下部柱分别为空间杆单元、空间梁柱单元，建立了以下两种有限元模型。
模型一：柱头与网架通过铰接形式实现连接，而柱底为固定约束，为整体计算模型。
模型二：对上部网架结构与下部支承结构进行分别计算，在进行网架计算时，不计入柱的弹簧刚度，计算以与柱相接处固定铰支承为主。在进行下部支承结构计算时，横梁刚度纳入折算刚度与无穷大两种情况。
二、吊车荷载参与组合下的比较分析
2.1 网架挠度
经计算结果得出，模型一与模型二的挠度变化规律无明显区别。从整体上看，模型一相比于模型二，在网架跨度中挠度要高出10%～20%，其形成原因主要源自下部框架柱的弹性变形(见图2)。
图2：剖面下弦节点挠度曲线
2.2 网架杆件的内力
在AB、CD跨的上弦杆件内力方面，模型一计算与模型二相比，要低于5%左右，其上弦杆件主要承受压力。在AB、CD跨的下弦杆件内力方面，模型一的计算结果相比于模型二，大约高出15%，其杆件主要受拉，并且在边柱支承部分，出现个别下弦杆件的轴力变化状况，表明模型二计算方式会形成网架部分下弦杆件的安全隐患。而在斜腹杆、BC跨的上、下弦杆方面，其杆件内力在两种模型计算中无明显差别。
2.3 框架柱的'侧移
在框架柱方面，通过平面排架(EI= )、平面排架( )与空间整体体系三种方案进行计算比较。其中，以 为框架横梁的折算惯性矩近似计算公式，y1、y2为网架在跨中处的上、下弦杆重心线分别至中和轴的距离， 为下部结构计算简图范围内的网架上弦杆; 则为其网架下弦杆。经计算结果得出，在框架柱水平位移方面，相比于平面计算模型，空间计算模型的相应位移要更低一些。究其原因，主要为网架与下部柱空间的整体协同作用，形成的荷载分担结果。而通过平面排架计算时，仅计算相应的柱列承受吊车水平荷载，致使其形成的侧移结果变大。
三、地震作用下的比较分析
3.1 地震信息
该网架厂区建于7度地区，为Ⅲ类场地土，重力荷载代表值为结构50%活载与恒载组合，各振型阻尼比是0.02。在其地震作用分析中，采用反应谱法，并按照相关规定进行网架的竖向地震作用分析以及框架柱的水平地震作用分析。
3.2 网架在竖向地震作用下的挠度
通过对两种模型的计算分析得出，在竖向地震作用下，受框架柱的变形影响，模型二的挠度要低于模型二15%左右，与上文分析中，吊车荷载组合作用下的结果一致(见图3)。
图3：剖面下弦点在竖向地震作用下的挠度曲线
3.3 网架下弦杆在竖向地震作用下的内力
在竖向地震作用下，模型一与模型二计算得出的网架上弦杆与斜腹杆在内力上，并没有出现较明显的变化。但在下弦杆方面产生影响较大，模型一与模型二相比，要高出10%左右(见图4)。
图4：剖面下弦杆的内力曲线
因此，在其分析中，必须考虑吊车荷载经通过柱对网架形成的作用，否则会形成模型二计算的网架下弦杆件的安全性不足。
3.4 框架柱在水平地震作用下的位移
通过三种不同方案的计算得出，在水平地震作用下，框架柱的水平位移，以空间整体作用计算的结果与平面计算结果并无较大区别。由分析得出，形成此结果的主要原因为地震作用在厂房中的均匀分布造成。
3.5 框架柱在水平地震作用下的弯矩
由三种不同计算方案得出，在水平地震作用下，相比于平面排架计算，通过整体计算的柱子弯矩要低出20%左右，其虽然在幅度上小于吊车荷载组合，但仍能为柱子设计带来较大的经济效益。
四、分析结果
在大跨度网架厂房设计中，通过整体模型计算在很大程度上降低柱子的弯矩与侧移，有利于柱子设计，形成较大的经济效益。而平面排架模型计算方式，由于未将空间工作纳入计算中，使柱子设计截面扩大，进而增加了下部支承结构的用钢量，成本花费较高。同时，避免了由于隔离体系分析造成的网架下弦杆可能受压失稳的不利情况。在大跨度网架厂房设计中，为了使网架与柱联结处杆件的应力峰值降低，可以在网架支承处沿边界相应位置设置上弦、下弦交叉水平支撑。
参考文献：
[1] 宋林. 浅析多层大跨超长混合建筑结构设计[J]. 安徽建筑. 2014(04)
[2] 薛素铎，刘毅. 大跨空间结构协同工作问题研究现状及展望[J]. 工业建筑. 2015(01)
