4.1.1 空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)應(yīng)進行重力荷載及風(fēng)荷載作用下的位移、內(nèi)力計算,并應(yīng)根據(jù)具體情況,對地震、溫度變化、支座沉降及施工安裝荷載等作用下的位移、內(nèi)力進行計算。空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移可按彈性理論計算;網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性計算應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的非線性影響。
4.1.2 對非抗震設(shè)計,作用及作用組合的效應(yīng)應(yīng)按現(xiàn)行國家標準《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB 50009進行計算,在桿件截面及節(jié)點設(shè)計中,應(yīng)按作用基本組合的效應(yīng)確定內(nèi)力設(shè)計值;對抗震設(shè)計,地震組合的效應(yīng)應(yīng)按現(xiàn)行國家標準《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB 50011計算。在位移驗算中,應(yīng)按作用標準組合的效應(yīng)確定其撓度。
4.1.3 對于單個球面網(wǎng)殼和圓柱面網(wǎng)殼的風(fēng)載體型系數(shù),可按現(xiàn)行國家標準《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB 50009取值;對于多個連接的球面網(wǎng)殼和圓柱面網(wǎng)殼,以及各種復(fù)雜形體的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu),當(dāng)跨度較大時,應(yīng)通過風(fēng)洞試驗或?qū)iT研究確定風(fēng)載體型系數(shù)。對于基本自振周期大于0.25s的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu),宜進行風(fēng)振計算。
4.1.4 分析網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和雙層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)時,可假定節(jié)點為鉸接,桿件只承受軸向力;分析立體管桁架時,當(dāng)桿件的節(jié)間長度與截面高度(或直徑)之比不小于12(主管)和24(支管)時,也可假定節(jié)點為鉸接;分析單層網(wǎng)殼時,應(yīng)假定節(jié)點為剛接,桿件除承受軸向力外,還承受彎矩、扭矩、剪力等。
4.1.5 空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的外荷載可按靜力等效原則將節(jié)點所轄區(qū)域內(nèi)的荷載集中作用在該節(jié)點上。當(dāng)桿件上作用有局部荷載時,應(yīng)另行考慮局部彎曲內(nèi)力的影響。
4.1.6 空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)分析時,應(yīng)考慮上部空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)與下部支承結(jié)構(gòu)的相互影響??臻g網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的協(xié)同分析可把下部支承結(jié)構(gòu)折算等效剛度和等效質(zhì)量作為上部空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)分析時的條件;也可把上部空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)折算等效剛度和等效質(zhì)量作為下部支承結(jié)構(gòu)分析時的條件;也可以將上、下部結(jié)構(gòu)整體分析。
4.1.7 分析空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)時,應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)形式、支座節(jié)點的位置、數(shù)量和構(gòu)造情況以及支承結(jié)構(gòu)的剛度,確定合理的邊界約束條件。支座節(jié)點的邊界約束條件,對于網(wǎng)架、雙層網(wǎng)殼和立體桁架,應(yīng)按實際構(gòu)造采用兩向或一向可側(cè)移、無側(cè)移的鉸接支座或彈性支座;對于單層網(wǎng)殼,可采用不動鉸支座,也可采用剛接支座或彈性支座。
4.1.8 空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)施工安裝階段與使用階段支承情況不一致時,應(yīng)區(qū)別不同支承條件分析計算施工安裝階段和使用階段在相應(yīng)荷載作用下的結(jié)構(gòu)位移和內(nèi)力。
4.1.9 根據(jù)空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的類型、平面形狀、荷載形式及不同設(shè)計階段等條件,可采用有限元法或基于連續(xù)化假定的方法進行計算。選用計算方法的適用范圍和條件應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 網(wǎng)架、雙層網(wǎng)殼和立體桁架宜采用空間桿系有限元法進行計算;
2 單層網(wǎng)殼應(yīng)采用空間梁系有限元法進行計算;
3 在結(jié)構(gòu)方案選擇和初步設(shè)計時,網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)也可分別采用擬夾層板法、擬殼法進行計算。
條文說明
4.1 一般計算原則
4.1.1 空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)主要應(yīng)對使用階段的外荷載(對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)主要為豎向荷載,網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)則包括豎向和水平向荷載)進行內(nèi)力、位移計算,對單層網(wǎng)殼通常要進行穩(wěn)定性計算,并據(jù)此進行桿件截面設(shè)計。此外,對地震、溫度變化、支座沉降及施工安裝荷載,應(yīng)根據(jù)具體情況進行內(nèi)力、位移計算。由于在大跨度結(jié)構(gòu)中風(fēng)荷載往往非常關(guān)鍵,本條特別強調(diào)風(fēng)荷載作用下的計算。
4.1.3 風(fēng)荷載往往對網(wǎng)殼的內(nèi)力和變形有很大影響,對在現(xiàn)行國家標準《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB 50009中沒有相應(yīng)的風(fēng)荷載體型系數(shù)及跨度較大的復(fù)雜形體空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu),應(yīng)進行模型風(fēng)洞試驗以確定風(fēng)荷載體型系數(shù),也可通過數(shù)值風(fēng)洞等方法分析確定體型系數(shù)。大跨度結(jié)構(gòu)的風(fēng)振問題非常復(fù)雜,特別對于大型、復(fù)雜形體的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)宜進行基于隨機振動理論的風(fēng)振響應(yīng)計算或風(fēng)振時程分析。
4.1.4 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、雙層網(wǎng)殼和立體桁架的計算模型可假定為空間鉸接桿系結(jié)構(gòu),忽略節(jié)點剛度的影響,不計次應(yīng)力;單層網(wǎng)殼的計算模型應(yīng)假定為空間剛接梁系結(jié)構(gòu),桿件要承受軸力、彎矩(包括扭矩)和剪力。
立體桁架中,主管是指在節(jié)點處連續(xù)貫通的桿件,如桁架弦桿;支管則指在節(jié)點處斷開并與主管相連的桿件,如與主管相連的腹桿。
4.1.5 作用在空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)桿件上的局部荷載在分析時先按靜力等效原則換算成節(jié)點荷載進行整體計算,然后考慮局部彎曲內(nèi)力的影響。
4.1.6 空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)與其支承結(jié)構(gòu)之間相互作用的影響往往十分復(fù)雜,因此分析時應(yīng)考慮兩者的相互作用而進行協(xié)同分析。結(jié)構(gòu)分析時應(yīng)根據(jù)上、下部的影響設(shè)計結(jié)構(gòu)體系的傳力路線,確定上、下部連接的剛度并選擇合適的計算模型。
4.1.7 空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的支承條件對結(jié)構(gòu)的計算結(jié)果有較大的影響,支座節(jié)點在哪些方向有約束或為彈性約束應(yīng)根據(jù)支承結(jié)構(gòu)的剛度和支座節(jié)點的連接構(gòu)造來確定。
網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、雙層網(wǎng)殼按鉸接桿系結(jié)構(gòu)每個節(jié)點有三個線位移來確定支承條件,網(wǎng)架結(jié)構(gòu)一般下部為獨立柱或框架柱支承,柱的水平側(cè)向剛度較小,并由于網(wǎng)架受力為類似于板的彎曲型,因此對于網(wǎng)架支座的約束可采用兩向或一向可側(cè)移鉸接支座或彈性支座;單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)按剛接梁系結(jié)構(gòu)每個節(jié)點有三個線位移和三個角位移來確定支承條件。因此,單層網(wǎng)殼支承條件的形式比網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和雙層網(wǎng)殼的要多。
4.1.8 網(wǎng)格結(jié)構(gòu)在施工安裝階段的支承條件往往與使用階段不一致,如采用懸挑拼裝施工的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),其支承邊界條件與使用狀態(tài)下網(wǎng)殼的邊界條件完全不同。此時應(yīng)特別注意施工安裝階段全過程位移和內(nèi)力分析計算,并可作為網(wǎng)殼的初內(nèi)力和初應(yīng)變而殘留在網(wǎng)殼內(nèi)。
4.1.9 網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的計算方法較多,列入本規(guī)程的只是比較常用的和有效的計算方法??傮w上包括兩類計算方法,即基于離散化假定的有限元方法(包括空間桿系有限元法和空間梁系有限元法)和基于連續(xù)化假定的方法(包括擬夾層板分析法和擬殼分析法)。
空間桿系有限元法即空間桁架位移法,可用來計算各種形式的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、雙層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)和立體桁架結(jié)構(gòu)。
空間梁系有限元法即空間剛架位移法,主要用于單層網(wǎng)殼的內(nèi)力、位移和穩(wěn)定性計算。
擬夾層板分析法和擬殼分析法物理概念清晰,有時計算也很方便,常與有限元法互為補充,但計算精度和適用性不如有限元法,故本規(guī)程建議僅在結(jié)構(gòu)方案選擇和初步設(shè)計時采用。


鋼結(jié)構(gòu)防火涂料 GB149
