钢结构单层网壳设计――某椭球面网壳设计 学 生 梁江浩(专业:土木工程学院建筑工程专业)指导老师 郭小农(单位:土木工程学院建筑工程系)【摘要】单层钢结构网壳外形美观,结构新颖,是一种国内外颇受关注、有宽阔进展前景的空间结构
网壳结构有如下特点: (1)网壳结构的杆件主要承受轴力,结构内力分布比较均匀,应力峰值较小,因此可以充分发挥材料强度作用
(2)由于它可以采纳各种壳体结构的曲面形式,在外观上可以与薄壳结构一样具有丰富的造型,无论是建筑平面或建筑形体,网壳结构能给设计人员以充分的设计自由和想象空间,通过使结构动静对比、明暗对比、虚实对比,把建筑美与结构美有机地结合起来,使建筑更易于与环境相协调
(3)网壳结构中网格的杆件可以用直杆代替曲杆,即以折面代替曲面,假如杆件布置和构造处理得当,可以具有与薄壳结构相似的良好的受力性能
同时,又便于工厂制造和现场安装,在构造和施工方法上具有与平板网架结构相同的优越性
本设计是以工程实例为背景,完成一个的单层钢网壳设计
网壳型式是椭球型网壳,底面为30m*20m的椭圆,矢高为10m
结构是肋环形网壳,网壳的地点在天津
本设计的实施过程如下:(1)进行钢结构网壳空间建模:完成结构选型和网格划分,首先用3D3S生成一个尺寸相同的肋环形网壳,然后手动删改生成网壳的区格构件,使得每根构件的长度大致处于1
2m,这样结构的网格更加合理,方便玻璃的制作与安装,结构本身也更加美观;(2)进行结构内力分析:完成荷载输入、杆件截面选择
内力计算使用3D3S软件,但是其中荷载的导算是人工完成,由于荷载法律规范中网壳的风载体型系数较为复杂,软件并不能很好的导算
因此借助于ANSYS中的编程功能,读入3D3S生成的模型数据,在依据法律规范的公式,计算出导算好的节点荷载,并写出适用于3D3S和ANSYS的荷载文件;(3)构件设计:计算长度根据网壳