网架属于空间网格结构的一种，基本的介绍可以看看空间网格结构简介。

基本杆件建模

  1. 添加杆件截面库（一般为徐州库）

  2. 上弦杆件布置

    • 复制轴网和顶层柱到一张临时图中

    • 支座中心定位

      • 假设预埋板尺寸为400x400（常规网架平板支座预埋板尺寸）
      • 绘制柱子外框并向内偏移500（假设支座的中心距柱边为500）
      • 注意柱子内侧应保证250以上（保证预埋件的尺寸）

    • 绘制建筑屋脊线到布置图

    • 以屋脊线为中心对称向支座布置杆件，网格尺寸可按照空间网格结构简介取值（一般可取1/12）

      • 下弦支撑时：上弦杆应布置在支座中心的两侧对称
      • 上弦支撑时：上弦杆应布置在支座中心位置

    • 临近支座位置网格尺寸宜控制在1500左右

    • 外侧边框再外偏1000（用于生成边缘四周的下弦）

  3. 将布置图拷贝到新建的3D3S模型中

    • 用“添加杆件”命令将线转换为杆件
    • 用“打断”命令将杆件打断
    • 将上弦挪动到实际的标高（Z轴）

  4. 生成下弦和斜腹杆

    • 使用“添加角锥”命令生成下弦杆和斜腹杆
      • 点到面的距离即网架的高度（网架高度可以按照空间网格结构简介取值，注意跨高比中的高度一般取屋脊位置的网架高度）
      • 采用“形心”方式
    • 删除四边多余的上弦杆和斜腹杆
    • 将四周的下弦节点挪至与上弦对齐

  5. 起坡

    • 点取基点
    • 输入坡度（逆时针为正）
    • 起坡方式为绕基点

  6. 定义杆件的刚铰接

  7. 定义支座

荷载输入

荷载工况

工况号 荷载类型 荷载说明
0 恒载 屋面上弦恒载（一般为0.5）
1 活载 屋面下弦吊挂活载（一般为0.3~0.5）
2 屋面活 屋面活载（一般为0.5）
3-5 雪 3、4、5分别为全跨、左半跨、右右跨雪荷载
6 风 左风
7 风 右风
8 风 山墙风

风总信息

  • 基本风压按规范（长沙市50年为0.35）
  • 地面粗糙度按《地勘报告》
  • 采用荷载规范
  • 高耸结构
  • 阻尼比0.01（《荷规》8.4.4）
  • 参考点高度：如果网架Z轴标高与实际一致，则此处为0，否则应为-xx.xxx
  • 注意应勾选执行通规

恒活风荷载布置

点击“导荷范围”并根据实际情况布置各项荷载。

  • 均布荷载
    • 双向导到节点
    • 按封闭面Z向投影导荷
  • 风荷载
    • 基本参数：按整体
    • 双向导到节点
    • 内部参考点应正确
    • 风荷载体型系数：按《荷规》
    • 风阵系数：按《荷规》计算（也可以填0让软件自动计算，但需要在“自动导荷载”中填写正确的周期）

生成封闭面并自动导荷

  • “生成封闭面”–>并检查各工况封闭面形成是否正确（“显示导荷载”–>“按工况号显示导荷载”），如封闭面形成有误可以手动绘制虚杆再生成
  • “自动导荷载”–>可在计算一次后回填周期

地震、温度荷载

  • “地震参数” –> 输入地震参数

  • “质量源” –> 可去掉半跨的雪荷载（一般为1.0恒+0.5活+0.5雪）

  • 一个升温一个降温

节点自重

  • 先预估一个比例（如25%），后期在节点设计完成后（节点设计 –> 材料表 –> 总计的右下角会有个准确的比例）
  • 如实际设计的节点自重更大则回带计算，如果跟预估值接近直接用预估值即可

荷载组合

  • 快速生成
  • 勾选按通规

内力分析

  1. 模型检查
  2. 结构计算
  3. 结果查看
    1. 周期是否有异常（将周期比回带再计算一次）
    2. 计算日志是否有异常
    3. 支座反力是否基本符合经验判定
    4. 查看位移是否满足要求

设计验算与截面优选

  1. 选择规范

    • 《空间网格结构技术规程》
    • 节点形式：一般为螺栓球
    • 其他参数一般可按默认
    • 关键杆件应力比：
      • 关键杆件的应力比可以单独定义（一般是控制在0.85以内）
      • 关键杆件需手动指定（“验算参数”–>“关键杆件”）
      • 关键杆件一般是取*max(临支座两跨, 跨度的1/10)*范围内的杆件

  2. 定义应力比

  3. 设计验算参数：注意勾选“统计构件总重”、不勾选“同时调整材料”

    1. 校核：不会改变杆件的尺寸，只是校核现有杆件是否符合定义的应力比要求
    2. 截面放大：只对不满足要求的杆件进行截面放大，满足应力比要求的杆件不会改变
    3. 截面优选：一般是第一次就采用截面优选
    4. 截面优化：截面的进一步优化（很少使用）

  4. 设计验算：一般默认的最小杆件绝大多数都是不足的，就要进行截面优选（采用“校核”方式）

  5. 截面优选

    1. 优选分组：不分组、指定、圆管、定义优选单元
    2. 设计验算：截面优选

  6. 弦杆截面调整

    • 《网格规程》5.1.5条：空间网格结构杆件分布应保证刚度的连续性，受力方向相邻的弦杆其杆件截面面积之比不宜超过1.8倍，多点支承的网架结构其反弯点处的上、下弦杆宜按构造要求加大截面。
    • 勾选自动调整

  7. 截面优选与弦杆截面调整后应重新进行内力计算与校核：凡是杆件截面改变均需重新计算内力

节点设计

  1. 定义类型：一般都采用螺栓球

  2. 拟合基准孔：可以在“显示设置”–>勾选“基准孔”查看基准孔的法向向量

    • 上弦：+Z向
    • 下弦：-Z向

  3. 设计参数：注意勾选“《抗规》10.2.13-2条放大”

  4. 螺栓设计

    • 勾选“自动增大螺栓”
    • 可手动增加锥板库（一般不通过的都可以采用这个方法）
    • 不建议采用增大杆件截面
      • 如采用则应重新进行内力计算与验算
      • 如杆件验算不满足可以采用“截面放大”
    • 查看所有螺栓是否均进行了设计：“显示查询” –> “总体信息” –> 一根单元对应两个螺栓
    • 某些网架如果螺栓设计确实无法通过，可以转换为焊接球节点

  5. 螺栓球设计

支座设计

  1. 定义网架支座
  2. 分类定义：一般采用平板支座
  3. 设计
    • 常会出现十字板碰撞
      • 需手动修改十字板高度、厚度并验算
      • 也可增大球直径
      • 减小碰撞检测距离
    • 注意支座高度应统一，便于施工
    • 预埋件平面尺寸尽量归并统一
    • 注意参数的设置应与实际相符

防火验算

出图

  1. 3D3S生成图（“绘制图纸” –> “施工图” –> “出图”）

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  2. 网架平面布置图

    • 轴网
    • 3D3S生成的平面布置图、两个方向的侧面图
    • 图名、剖面符号
    • 节点尺寸标注

  3. 支座及预埋定位图

    • 轴网、图名（未注明支座标高为XX.XXX）
    • 下部柱平面图、上部柱平面图
    • 预埋件平面图与定位
    • 预埋件编号、支座编号
    • 支座大样图、支座尺寸表
    • 预埋件制作小说明及大样

  4. 网架上弦安装图

    • 轴网、图名
    • 3D3S生成的上弦图
    • 节点定位标注

  5. 网架下弦安装图

    • 轴网、图名
    • 3D3S生成的下弦图
    • 节点定位标注

  6. 网架腹杆安装图

    • 轴网、图名
    • 3D3S生成的斜腹杆图
    • 节点定位标注

  7. 檩条平面布置图

    1. 轴网、图名、上弦布置图（灰显）
    2. 檩条的布置与计算
      • 沿坡度方向为主檩，另一个方向为次檩
      • 主、次檩一般都采用C型简支檩条方式（檩托板上的四个孔由两边的两个檩条各用两个，檩条是端部对端部；而连续檩条是相互之间有搭接，由于C型檩条一般难以搭接，所以Z型檩条一般才做连续檩条，连续檩条的材料使用更大）
      • 主檩的跨度与间距都是由上弦网格尺寸决定的，所以可以选择最大的跨度与间距去计算（如常规跨度、间距与最大值相差较大可以采用两种不同尺寸的主檩，但高度必须相同）
      • 次檩的跨度由上弦网格已经决定，次檩的间距一般取值为1.5m左右，从屋脊开始往两侧布置（屋脊两侧的檩条间距一般为400~800）
      • 注意留出天沟的位置（一般会导致主檩有一部分悬挑，悬挑根部需刚接，不可采用简支连接形式）
      • 檩条的计算可以参照3D3S Design V2021演示视频-屋檩工具箱，也可以用PKPM计算
    3. 檩条的定位标注
    4. 主、次檩标注与尺寸及钢号
    5. 屋脊处次檩连接大样
    6. 主檩连接大样、次檩连接大样等

  8. 屋面板平面布置图

    • 轴网、图名
    • 屋面坡度、屋脊线、屋面边界及定位
    • 屋脊、屋檐标高
    • 天沟剖面与大样

  9. 马道布置图

    • 轴网、图名、下弦布置图
    • 马道布置与定位（以检修方便为准，并无强制的布置要求，可以按30m左右间距控制）
    • 马道大样

  10. 材料表

    1. 杆件材料表
    2. 杆件统计表
    3. 螺栓、套筒材料表（mm; kg）
    4. 封板材料表
    5. 锥头材料表
    6. 螺栓球材料表
    7. 空心球材料表、衬管材料表（如有焊接球）
    8. 檩条支托大样
    9. 网架剖面图

校审要点

基本杆件模型

  • 上弦杆、下弦杆、斜腹杆属性是否正确
  • 网架高度与网格宽度是否合理
  • 网架Z轴高度是否与实际一致（如不一致需特别注意风荷载）
  • 杆件的刚铰接是否正确
  • 杆件的材料是否正确（Q235或Q355）
  • 支座
    • 支座位置是否正确并合理（在柱范围内且综合考虑了预埋件的尺寸）
    • 支座的刚度是否正确（注意坐标轴的方向）

荷载输入

  • 荷载工况是否完整
  • 风总信息的各项参数输入是否正确
  • 查看各工况的荷载大小、布置是否正确
  • 各工况的封闭面是否均正确、完整（“显示导荷载”–>“按工况号显示导荷载”）
  • 查看地震参数输入是否正确、温度荷载是否输入
  • 查看荷载组合是否正确，是否勾选按《通规》

内力分析

  • 查看模型检查是否全部通过
  • 查看周期是否异常（一般网架的X与Y向周期应在0.3s左右）
  • 查看支座反力与手算是否基本一致

设计验算与截面优选

  • 规范选择参数是否正确
  • 关键杆件的定义是否正确
  • 查看应力比的定义是否符合要求
  • 校核杆件的应力比是否满足要求
  • 确认是否进行过“弦杆截面调整”

节点设计

  • 螺栓球类型定义是否正确
  • 拟合基准孔是否正确
  • 设计参数是否正确
  • 螺栓设计是否全部满足要求
  • 螺栓球设计是否全部满足要求
  • 是否有碰撞

支座设计

  • 支座定义是否正确
  • 支座分类是否正确
  • 支座设计是否满足计算要求
  • 支座高度、预埋件尺寸是否一致

FAQ

网架的用钢量

一般普通的网架，如一个30x70m的体育馆，用钢量一般在30kg/m2左右。注意材料表中杆件材料表和杆件统计表两个表表示的都是杆件的重量，不要重复计算。