大跨度三心圓網架設計

裴雪君 鄒 沁

合肥水泥研究設計院（230051）

0 引言

網架結構是大量桿件以特定的連接形式組合而成的網格狀高次超靜定結構，網架結構以其自重輕、整體剛度大、抗震能力強、經濟適用、施工便捷、造型美觀等優點得到了大量的應用。特別是在設備運行要求較高環境下，三心圓網架結構形式由于其布置靈活性得到廣泛采用。

1 工程概況

某干煤棚為三心圓網架結構,其跨度為122 m，依據工藝要求所建的網架剖面見圖1,依據業主方要求對改網架進行設計。

2 結構分析和設計

網架結構計算時考慮以下荷載。

1）恒荷載

考慮檁條及屋面板荷載0.2 kN/m2,馬道自重0.15 kN/m2。

2）活荷載

屋∶半跨活荷載只考慮了屋面活荷載，未考慮馬道荷載。

3）灰荷載

根據西北電力設計院的提資，電廠灰荷載為0。

4）雪荷載

50年一遇基本雪壓0.15 kN/m2。

由于雪荷載和活荷載不同時考慮，本例中應只考慮活荷載。

5）風荷載

50年一遇基本風壓0.3 kN/m2。

由于風荷載對大跨度輕型結構起重要作用，本例中調整后的基本風壓取值取100年一遇的基本風壓值0.35 kN/m2。風荷載體型系數，根據荷載規范表7.3.1-4中對封閉式拱形屋面的規定,迎風面局部取為0.304，網頂局部范圍取-0.8,被風面局部取為-0.5，如圖2所示。

風壓高度變化系數參照表7.2.1-B。

風振系數參考文2的結論，取2.0。

6）溫差作用

溫差作用是考慮施工時的氣溫同當地全年月平均最低和最高氣溫的差值。本項目施工日期為2009年7月～10月,考慮正溫差20℃,負溫差-40℃。

7）地震作用

8度設防地區，設計地震分組第二組。

依據網架結構設計規范，對應的主要荷載組合如下∶

1）1.2恒載+1.4活載+正負溫差。

2）1.2 恒載+1.4 活載+1.4*0.6 左(右)風+正負溫差。

3）1.2 恒載+1.4*0.7 活載+1.4 左(右)風+正負溫差。

4）1.0 恒載+1.4 左(右)風+正負溫差。

5）1.2恒載+1.4左半跨 (右半跨)活載+1.4*0.6左(右)風+正負溫差。

6）1.0恒載+1.4山墻左 (右)風+正負溫差。

7）1.2恒載+0.5 活載+0.2左(右)風+1.3 水平地震作用+0.5豎向地震作用。

本工程屋面網殼結構設計采用中國建筑科學研究院建筑結構研究所開發的MSGS 8.0.4 beta版軟件分析設計，支座采用全鉸接。為了提高安全儲備，最小桿件采用φ75X3.75的桿件，強度控制值215×0.9=193 N/mm2。考慮在不同荷載組合作用下，網架的上下弦桿受力狀態的復雜性，即拉桿變壓桿，本工程的拉壓桿長細比均控制為180。

計算發現支座處縱向桿截面較大，這是溫度應力引起的，為釋放溫度應力，將支座縱向桿件每隔一個刪除一個連接桿，刪除后的網架支座附近內力更趨合理。

本工程的主要分析結果如下∶

桿件最大壓力1 113 kN,最大拉力924 kN,最大撓度 178.1 mm。

本項目以MIDAS軟件核算，滿足設計要求。

3 結語

1）由于大跨度網架的用鋼量大，須比較各種方案，優選最經濟合理方案。

2）考慮荷載及荷載組合，要全面細致，分析最不利組合。方可得出安全的結果。

[1]何艷麗,董石麟,龔景海.大跨空間網格結構風振系數探討[J].空間結構,2001,7(2).

[2]羅堯治.大跨度儲煤結構——設計與施工[M].

[3]GB 50009—2010,建筑結構荷載規范[S].