網架結構設計計算書是一份詳細指導如何設計和計算網架結構的專業文檔。它涵蓋了從基本概念到具體步驟的全過程，包括了網架結構的幾何形狀、材料選擇、荷載分析、穩定性計算、節點構造和施工圖繪制等關鍵部分。在設計過程中，工程師需要考慮到各種可能的荷載類型，如風荷載、雪荷載、活荷載、恒荷載等，并采用適當的設計規范和標準來確保結構的安全可靠。書中還包含了一些實用的圖表和公式，幫助設計師進行快速而準確的計算。這份網架結構設計計算書為工程師提供了一個全面的框架，以實現高效和可靠的網架結構設計。

以下是一份網架結構設計計算書可能包含的內容：

一、工程概況

• 結構用途：描述網架結構所應用的建筑類型，例如是用于工業廠房、體育館還是其他大型建筑等。這有助于確定設計荷載等參數。
• 建筑規模：包括網架覆蓋的面積、跨度等信息。大跨度網架結構在設計時需要特別考慮結構的穩定性和受力性能等因素 。

二、設計依據

• 相關規范：列出在網架結構設計過程中遵循的國家和地方規范標準，如《鋼結構設計標準》等。這些規范為設計提供了基本的安全、技術要求等準則。
• 工程地質資料：如果有地質勘察報告，需考慮地基承載能力、地下水位等因素對網架基礎設計的影響。雖然網架結構自身重量相對較輕，但基礎的穩定性依然至關重要。

三、荷載計算

• 恒載
  • 結構自重：計算網架桿件、節點等結構部件的自重。對于不同材料（如鋼、鋁合金等）的桿件，其單位重量不同，需要根據具體材料和桿件規格計算重量，并轉換為作用在結構上的荷載 。
  • 屋面及樓面恒載：若網架上有屋面或樓面結構，需要計算屋面防水層、保溫層、樓面混凝土板等結構層的重量，這些重量以面荷載的形式作用在網架結構上。
• 活載
  • 人員荷載：根據建筑的使用功能確定人員活動產生的荷載。例如，對于體育館可能需要考慮觀眾聚集時的人群荷載，而對于工業廠房則要考慮設備安裝、檢修等人員活動荷載。
  • 設備荷載：如果建筑中有大型設備放置在網架結構上，需準確計算設備的重量、尺寸和運行時產生的動力荷載等。
  • 雪荷載：根據當地的氣象資料，按照規范規定的方法計算雪荷載。雪荷載在不同地區和不同屋面坡度下取值有所不同，并且要考慮積雪不均勻分布的情況。
• 風荷載
  • 按照《建筑結構荷載規范》中的方法計算風荷載。確定基本風壓、風振系數、體型系數等參數。網架結構由于其空間結構特性，風荷載的計算和分布較為復雜，需要考慮風在不同方向上對網架桿件的作用 。

四、結構選型與布置

• 網架形式選擇：根據建筑功能要求、跨度、荷載等因素選擇合適的網架形式，如平板網架（單層或多層）或曲面網架（球面、拋物面等）。不同形式的網架在受力性能、經濟性、美觀性等方面各有特點 。
• 桿件布置：確定網架桿件的布局方式，包括桿件的間距、角度等。合理的桿件布置能夠使結構受力均勻，提高結構的整體穩定性。
• 節點設計：選擇合適的節點連接方式，如焊接或螺栓連接。節點的設計要滿足強度、剛度和穩定性要求，并且要便于施工安裝。

五、結構分析

• 力學模型建立：將網架結構簡化為合適的力學模型，以便進行結構分析。常用的方法有空間桁架模型、空間剛架模型等。
• 內力計算：采用結構力學分析方法（如矩陣位移法等）或利用有限元分析軟件計算網架桿件在各種荷載組合作用下的內力（軸力、彎矩、剪力等）。
• 變形計算：計算網架結構在荷載作用下的變形情況，如豎向位移、水平位移等。變形過大可能影響結構的正常使用和美觀性，需要控制在規范允許的范圍內。

六、桿件設計

• 截面選擇：根據桿件的內力計算結果，結合材料的強度和穩定性要求，選擇合適的桿件截面尺寸（如鋼管的直徑和壁厚等）。對于受壓桿件，要重點考慮其穩定性，防止發生失穩破壞。
• 強度驗算：按照相關規范的公式驗算桿件的強度，確保桿件在設計荷載作用下的應力不超過材料的允許應力。
• 穩定性驗算：對于受壓桿件，進行穩定性驗算。考慮桿件的長細比、初始缺陷等因素，采用合適的穩定系數進行計算。

七、節點設計

• 連接強度計算：根據節點的連接方式（焊接或螺栓連接），計算節點的連接強度。對于焊接節點，要考慮焊縫的尺寸、質量等因素對連接強度的影響；對于螺栓連接節點，要計算螺栓的拉力、剪力等受力情況。
• 節點構造設計：確定節點的詳細構造，包括節點板的尺寸、形狀，螺栓的布置等。節點構造要便于加工制作和現場安裝，同時要保證節點的可靠性。

八、基礎設計

• 基礎類型選擇：根據地質條件、網架結構的荷載特點等選擇合適的基礎類型，如獨立基礎、條形基礎或樁基礎等。
• 基礎計算：計算基礎的尺寸、埋深等參數，確保基礎能夠承受網架結構傳遞下來的荷載，并滿足地基承載能力和變形控制要求。

九、施工方案

• 構件制作：闡述網架桿件、節點等構件的制作工藝和質量控制要求。包括桿件的切割、焊接、防腐處理等環節。
• 安裝方法：說明網架結構的安裝方式，如高空散裝法、分條或分塊安裝法、整體提升法等。不同的安裝方法適用于不同的網架結構形式和建筑場地條件，并且要考慮安裝過程中的結構穩定性和安全性。
• 施工順序：確定網架結構施工的先后順序，包括基礎施工、構件制作、安裝等環節的順序安排，確保施工過程的順利進行。

十、結論

• 設計總結：總結網架結構設計的主要內容，包括結構選型、荷載計算、內力分析、桿件和節點設計、基礎設計等方面的成果。
• 結構安全性評價：對設計的網架結構的安全性進行總體評價，說明結構在設計使用年限內能夠承受各種荷載作用，滿足安全使用的要求。

網架結構設計計算書