基于设计的网架结构经济性影响因素分析谢军君【摘要】在近年来我国大跨度结构发展迅速，网架结构以其优美的建筑造型和良好的力学性能而广泛应用于大跨度结构中。针对网架结构的相关研究也比较丰富，早期由于计算机辅助设计相对落后，简化计算方法研究比较盛行，代表的计算方法有：交叉梁系差分法、拟夹层板法、假想弯矩法等[3][4][5][6][7][8][9][10][11]。也有利用网架结构设计手册进行辅助设计[12]，随着计算机技术的飞速发展，有限元软件辅助设计越来越普及，网架结构常用有限元计算软件有midasgen、3d3s、MST等，用其进行网架设计和施工图绘制都比较方便。就目前收集的论文资料来看，有的研究偏于学术，有的对单个知识点挖掘较深，有的只针对某个工程做出一些延伸讨论，得出的结论有一定局限性，系统性不强，设计覆盖面过于狭隘，针对规范[1][2]的改版，荷载取值和材料强度都有了较大变化（如可靠度统一标准和低合金高强度结构钢，新钢规性能化设计等），原有的空间网格技术规程部分内容已滞后较多（其单方用钢量计算公式本来考虑的因素就不足）。本课题是基于网架结构正常设计流程，依据新规范，进行系统性扩展研究，利用3d3S.V14进行建模和施工成图，探究各变量和单方用钢量的内在变化规律。为后续设计施工提供有力的技术支持。【关键词】网架结构;经濟性;影响因素;设计【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.18.1、模型概况本文以应用最广的正放四凌锥网架为例，根据常用柱距，网格尺寸和数量构造要求，得出了大中小跨度共7组平面如图1-1、1-2、1-3。1.1小跨度网架<=30m2.0*12=24m;2.5*12=30m1.230<中等跨度网架<=602.5*15=37.5m;3*15=45m;3.5*15=52.5m变网格尺寸网格数量固定为15格。1.3大跨度网架>603.5*18=63m;4*18=72m变网格尺寸网格数量固定为18格。2、模型荷载恒荷载按：0.5KN/m2/：0.5=（0.3上弦+0.2下弦）;1KN/m2：1=（0.6上弦+0.4下弦）;1.5KN/m2;1.5=（1上弦+0.5下弦）活荷载按0.5地震作用按6、7、8度，风荷载按0.45，屋面坡度5%，坡度较小基本为风吸力，其组合主要考虑其抗拔荷载。温度作用按-25℃～+25℃3、其他情况根据网架跨高比，对跨中高度做出限制，如1/12、1/15、1/18、1/20、1/25钢材Q235B，Q355B。网架应力比按0.8控网架位移按1/250控长细比控制拉杆1/250压杆1/1807（平面）*3（荷载）*3（烈度）*5（跨高比）*2（钢材）=630个模型4、Q235钢跨高比对经济性的影响（单方用钢量kg/m2）小跨度网架可见在小中荷载的情况下24m跨度和30m跨度，跨高比1/15以内网架用钢量基本一致，结合小跨度网架控制最小杆件φ48x3.5，其占比达到总用钢量的50%左右，从杆件应力比来看多数应力比较小，表现为青蓝色区域较多，杆件未充分发挥作用，杆件应力比小于0.5以下的占比80%以上，实际为材料的浪费。建议24m跨度以内的网架，最小杆件要求可适当放宽。此外就网架厚度来讲，小跨度中小荷载下，桁架跨高比1/18～1/20是性价比最高的，可以最大限度的增加建筑净高，且用钢量增幅不大。当荷载较小也可做到极限1/25，但其用钢量会大幅度上升，我们称斜率转折点为应力和位移控制分界点，在分界点前随着跨高比加大，杆件应力斜率较小，杆件截面增长较小，整体用钢量增幅不大，过了应力位移控制点，网架为了满足自身刚度位移要求，其杆件内力增幅非常大，导致截面增幅加大，例如图示30m跨度，大荷载，1/25跨高比情况下，由于跨度和荷载的双重作用加上网架厚度小，桁架的上下弦杆局部应力超限，如30m跨度1.5荷载情况下，1/20的跨高比，其支座杆件截面已经达到φ325x20，若再增大跨高比，杆件可选截面超出截面库的最大截面导致桁架设计已经不合理。中等跨度网架30～45m跨度，在荷载较小的情况下，1/18的跨高比仍然是比较合理的，图中37.5m跨和45m跨甚至出现了交集，所以应力比较小的情况下，相同的跨高比大跨度不一定会比小跨度网架单方用钢量大。其他影响因素如支座情况，网格情况，网架类型等，本文未列入考虑因素。荷载加大后，网架高度宜取1/12～1/15，当荷载进一步加大后，网架高度限制在1/12左右比较合理，而45～60m跨度网架，特别是50左右的跨度，荷载较大情况下Q235钢强度不够...