大跨超高空间网格结构体系的性能评估方法技术

本发明专利技术公开了一种大跨超高空间网格结构体系的性能评估方法，属于特种工程设计技术领域。该方法的实现步骤如下：首先分别确定风载荷和地震作用下网格结构体系顶部水平侧移指标；其次分别确定无吊车和有悬挂吊车时屋盖竖向挠度；然后确定空间网格结构中弦杆和腹杆的长细比；再确定弦杆和腹杆的应力比；以及空间网格结构空间性能及规则性指标采用周期比控制；最后进行结构稳定性分析。本发明专利技术能够满足大跨超高空间网格结构厂房安全适用、经济合理设计建造要求，评价结构性能。

Performance Evaluation Method for Large Span and Super High Spatial Mesh Structures

【技术实现步骤摘要】
大跨超高空间网格结构体系的性能评估方法
本专利技术涉及大跨度和超高空间的结构体系，用于临近空间飞艇总装测试厂房的建造，属于特种工程设计

技术介绍
国内外大跨结构较多，但大跨结构的空间高度一般不高，国内最大的A380主机库净高度才30m，即跨度大又超高的单层空间结构很少；该大跨超高中空结构受力特性与一般大跨或超高结构不同，不但要承受很大的竖向荷载，还要承受地震、风等水平荷载；该类超大异型超限结构无相关建设标准，技术指标缺乏，无法用长宽比、高宽比、位移角等现有标准技术指标规范；该类大跨超高中空结构在建造上也存在诸多技术难题；该类结构设计构建难度极大。斜支撑与拱形屋盖相结合的大跨超高空间网格结构体系可满足大跨度和超高空间的要求，但其结构特殊，支撑与屋盖一体设置，支撑是屋盖的一部分，屋盖也是支撑的一部分，该结构兼具大跨结构与超高结构的特点，受力特性与一般大跨或超高结构不同，不但要承受很大的竖向荷载，还要承受地震、风等水平荷载。目前该类超大异型超限结构无相关建设标准，结构性能控制技术指标缺乏，无法简单套用长宽比、高宽比、位移角等现有标准技术指标规范，因此非常有必要针对此类结构建立一套结构性能控制的技术方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种大跨超高空间网格结构体系的性能评估方法，能够满足大跨超高空间网格结构厂房安全适用、经济合理设计建造要求，评价结构性能。一种大跨超高空间网格结构体系的性能评估方法，该方法的实现步骤如下：步骤一：分别确定风载荷和地震作用下网格结构体系顶部水平侧移指标；步骤二：分别确定无吊车和有悬挂吊车时屋盖竖向挠度；步骤三：确定空间网格结构中弦杆和腹杆的长细比；步骤四：确定弦杆和腹杆的应力比；步骤五：空间网格结构空间性能及规则性指标采用周期比控制；步骤六：进行结构稳定性分析。进一步地，所述步骤一中，风荷载作用下大跨超高空间网格结构顶部水平侧移比指标取不大于H/150,地震作用下大跨超高空间网格结构顶部水平侧移比指标取不大于H/250，H为网格结构体系高度。进一步地，所述步骤二中无吊车情况下最大挠度值不大于L/250,有悬挂吊车情况下最大挠度值不大于L/400,L为斜支撑底部跨度。进一步地，所述步骤三中H/5高度以下斜支撑竖向弦杆长细比不大于60；H/5高度以上腹杆长细比不大于180。进一步地，所述步骤四中弦杆应力比≤0.85，腹杆应力比≤0.9。进一步地，所述步骤五中前两阶振型为平动，第三阶振型为扭转，第三周期与第一周期之比不大于0.85。进一步地，所述步骤六中全过程分析时初始几何缺陷分布采用结构最低阶屈区模态，其最大缺陷按L/300取值，L为斜支撑跨度，按弹塑性全过程分析时安全系数不小于2.0，按弹性全过程分析时不小于4.0。有益效果：1、本专利技术的方法能够满足该类结构空间性能好、自重轻、风荷载作用敏感，风荷载为控制荷载的特点，水平侧移指标采用风荷载与地震荷载分别控制。2、本专利技术的方法中区分有无吊车控制结构挠度，跨度取斜支撑跨度，吊车适用于悬挂吊车。3、本专利技术的方法根据结构力学特性、破坏概率、安全性能影响程度设置构件长细比，能够将性能和成本找到一个最佳的结合点。4、本专利技术的方法根据结构使用年限和重要性，给出了结构适宜采用的控制应力比，评估结果准确有效。5、本专利技术的方法引入看空间结构无楼层概念，结构空间性能和规则性采用结构振动特性评价，简明直观。6、本专利技术发方法根据该类结构特点，在进行稳定分析时，除考虑满跨均布荷载、半跨活载工况外，需水平风载作用工况进行分析7、本专利技术能够解决该类结构性能控制技术指标缺乏，结构性能困难技术难题，采用本专利技术的方法可实现结构安全性、适用性、经济性的统一。附图说明图1为本专利技术的步骤流程图；图2为本专利技术的整体结构示意图；图3为本专利技术的平面布局示意图；图4为本专利技术的门框结构示意图；图5为本专利技术的山墙结构示意图；图6为正放四角锥网格结构示意图图7为四角锥的立体结构示意图。其中，1-屋盖、2-斜支撑、3-山墙、4-门框、5-门梁、6-外弦杆、7-内弦杆、8-腹杆、9-支撑柱脚、10-调平锚栓。具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。如附图2和3所示，本专利技术提供了一种斜支撑与拱型屋盖相结合的大跨超高空间网格结构体系，该结构体系采用正放四角锥网格结构通过拓扑延展而成，结构体系按区域分为由斜支撑2和屋盖1一体设置的主体拱、头部的门框4和尾部的山墙3；屋盖1采用拱形结构，拱形结构的左右两侧的斜支撑2与拱形结构的弧形面相切，斜支撑2的下端通过支撑柱脚9与地面基础固定；主体拱尾部的开放空间由山墙3封闭，主体头部的门框4上端水平连接门梁5。如附图4所示，门框4和门梁5用于安装索膜大门。如附图5所示，地面基础为双排条形扩展基础，支撑柱脚9下部设安装调平锚拴10，支撑柱脚9通过调平锚栓10调平后二次浇注基础混凝土。如附图6所示，正放四角锥网格结构由外弦杆6、内弦杆7和腹杆8组成；所述外弦杆和内弦杆在空间上呈内外平行布置，腹杆的两端分别与外弦杆和内弦杆连接，构成相邻的四根外弦杆或内弦杆形成正方形底面的正放四角锥网格结构；单独的正放四角锥结构如附图7所示。其中，结构体系中受力较小区域采用球节点连接，受力较大区域采用相贯节点，实现了管桁架与网架结构的有机结合。如附图1所示，本专利技术提供了一种大跨超高空间网格结构体系的性能评估方法，该方法的实现步骤如下：步骤一：分别确定风载荷和地震作用下网格结构体系顶部水平侧移指标；风荷载作用下大跨超高空间网格结构顶部水平侧移比指标取不大于H/150,地震作用下大跨超高空间网格结构顶部水平侧移比指标取不大于H/250，H为网格结构体系高度；步骤二：分别确定无吊车和有悬挂吊车时屋盖竖向挠度，无吊车情况下最大挠度值不大于L/250,有悬挂吊车情况下最大挠度值不大于L/400,L为斜支撑底部跨度；步骤三：确定空间网格结构中弦杆和腹杆的长细比，H/5高度以下斜支撑竖向弦杆长细比不大于60，其它杆件长细比不大于120；H/5高度以上腹杆长细比不大于180，压杆长细比不大于150；步骤四：确定弦杆和腹杆的应力比，弦杆应力比≤0.85，腹杆应力比≤0.9；步骤五：结构空间性能及规则性指标采用周期比控制，前两阶振型为平动，第三阶振型为扭转，第三周期与第一周期之比不大于0.85；步骤六：进行结构稳定性分析，全过程分析时初始几何缺陷分布采用结构最低阶屈区模态，其最大缺陷按L/300取值，L为斜支撑跨度，按弹塑性全过程分析时安全系数不小于2.0，按弹性全过程分析时不小于4.0。综上所述，以上仅为本专利技术的较佳实施例而已，并非用于限定本专利技术的保护范围。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大跨超高空间网格结构体系的性能评估方法，其特征在于，该方法的实现步骤如下：步骤一：分别确定风载荷和地震作用下网格结构体系顶部水平侧移指标；步骤二：分别确定无吊车和有悬挂吊车时屋盖竖向挠度；步骤三：确定空间网格结构中弦杆和腹杆的长细比；步骤四：确定弦杆和腹杆的应力比；步骤五：空间网格结构空间性能及规则性指标采用周期比控制；步骤六：进行结构稳定性分析。

【技术特征摘要】
1.一种大跨超高空间网格结构体系的性能评估方法，其特征在于，该方法的实现步骤如下：步骤一：分别确定风载荷和地震作用下网格结构体系顶部水平侧移指标；步骤二：分别确定无吊车和有悬挂吊车时屋盖竖向挠度；步骤三：确定空间网格结构中弦杆和腹杆的长细比；步骤四：确定弦杆和腹杆的应力比；步骤五：空间网格结构空间性能及规则性指标采用周期比控制；步骤六：进行结构稳定性分析。2.如权利要求1所述的大跨超高空间网格结构体系的性能评估方法，其特征在于，所述步骤一中，风荷载作用下大跨超高空间网格结构顶部水平侧移比指标取不大于H/150,地震作用下大跨超高空间网格结构顶部水平侧移比指标取不大于H/250，H为网格结构体系高度。3.如权利要求1或2所述的大跨超高空间网格结构体系的性能评估方法，其特征在于，所述步骤二中无吊车情况下最大挠度值不大于L/250,有悬挂吊车情况下最大...

【专利技术属性】
技术研发人员：王铁龙，贺虎成，张强，陈路，李文蕾，焦英立，王芳，王洪西，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三九二一部队，
类型：发明
国别省市：北京,11