CN105756188B - 9×9正方形平面四角点支承网架 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种9×9正方形平面四角点支承网架。本网架上弦均匀布置100个节点，其相邻节点在水平和竖向方向连有杆件。网架下弦在结构中部布为“口”字型，外侧布为“井”字型，四周闭合，下弦四角点与“口”字型角部连有下弦杆。每个下弦节点与相邻上弦节点连有四根腹杆。本发明的网架总杆件数明显少于目前规程提供的网架形式杆件数，与规程提供的同类型结构形式，如正放四角锥、正放抽空四角锥、棋盘四角锥网架结构形式相比，结构的承载力、鲁棒性相当或者更佳，而用钢量可节约10％以上，具有明显的社会和经济效益。

Description

9×9正方形平面四角点支承网架
技术领域
本发明涉及建筑工程空间结构的形式，尤其涉及正方形平面四角点支承网架。
背景技术
空间网格结构一般是指由刚性构件通过节点连接起来的结构体系，包括网架、网壳等结构形式。由于跨度大、自重轻、造型美观等优点，目前空间网格结构已经广泛应用于体育场馆、文教建筑、交通设施、工业厂房等建筑中，而且很多已经成为标志性建筑。
目前，我国空间网格结构规程种推荐了十三种网架结构形式，这些网架结构形式是否为最有优，还无人回答。因此，为了寻找比目前规程中更好的网架结构形式，是值得研究的。本发明通过渐进式拓扑优化，获得了比规程提供的更为优越的网架结构形式。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种9×9网格正方形平面周边简支网架。
本网架上弦均匀布置100个节点，其相邻节点在水平和竖向方向连有杆件。网架下弦在结构中部布为“口”字型，外侧布为“井”字型，四周闭合，下弦四角点与“口”字型角部连有下弦杆。每个下弦节点与相邻上弦节点连有四根腹杆。具体为：
一种9×9正方形平面四角点支承网架，包括上弦节点和下弦节点，所述的上弦节点为10×10均匀点阵布置，上弦节点与其水平和竖向相邻节点连有杆件。
所述的下弦节点以上弦左下角的节点为坐标原点，以水平为X轴，竖向为Y轴，以上弦节点间杆件长度的一半为单位长度，该坐标系中：坐标E(1,1)、D(3,1)、C(5,1)、B(7,1)、A(9,1)、F(1,3)、M(3,3)、G(1,5)、L(5,5)、O(7,5)、N(9,5)、H(1,7)、K(5,7)、R(7,7)、P(9,7)、I(1,9)、J(5,9)、Q(7,9)正下方处设置下弦节点；上述下弦节点以x＝9为轴进行对称布置，再以y＝9为轴进行对称布置，形成下弦节点点阵；每一下弦节点与最近的相邻四个上弦节点分别连有腹杆。
编号A的下弦节点与编号B的下弦节点、编号B的下弦节点与编号C的下弦节点、编号C的下弦节点与编号D的下弦节点、编号D的下弦节点与编号E的下弦节点、编号E的下弦节点与编号F的下弦节点、编号F的下弦节点与编号G的下弦节点、编号G的下弦节点与编号H的下弦节点、编号H的下弦节点与编号I的下弦节点、编号E的下弦节点与编号M的下弦节点、编号M的下弦节点与编号L的下弦节点、编号L的下弦节点与编号R的下弦节点、编号G的下弦节点与编号L的下弦节点、编号L的下弦节点与编号O的下弦节点、编号O的下弦节点与编号N的下弦节点、编号L的下弦节点与编号K的下弦节点、编号K的下弦节点与编号J的下弦节点、编号R的下弦节点与编号P的下弦节点、编号R的下弦节点与编号Q的下弦节点之间连有下弦杆。
下弦杆布置，以x＝9为轴进行对称布置，再以y＝9为轴进行对称布置。
本发明与背景技术相比具有的有益效果是：
1)本发明能适应正方形平面四角点支承的网架，杆件数量比现有网架形式少，加工更省时。
2)本发明的网架下弦杆件布置比正交正方类网架丰富，有艺术感。
3)本发明的网架结构用钢量是现有四角点支承网架形式中最省的。
附图说明
图1是网架下弦节点编号图；
图2是网架上弦杆件布置图；
图3是网架腹杆杆件布置图；
图4是网架下弦杆件布置图；
图5是网架整体杆件布置图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步阐述。
如图1～5所示，一种9×9正方形平面四角点支承网架，包括上弦节点和下弦节点。上弦节点设置于下弦节点正上方。如图2所示，所述的上弦节点为10×10均匀点阵布置，上弦节点与其水平和垂直方向的相邻节点连有杆件，最终形成图中的具有9×9个阵列排布的正方形方格的上弦。
所述的下弦也由下弦节点及下弦杆形成。为了便于描述，下弦节点所处的位置以坐标系方式表示，坐标系以上弦最左下角的节点为坐标原点，以水平为X轴，竖向为Y轴，以上弦节点间杆件长度的一半为单位长度(本处所说的方向均以说明书附图的方向为基础进行描述)。如图1所示，该坐标系中：坐标E(1,1)、D(3,1)、C(5,1)、B(7,1)、A(9,1)、F(1,3)、M(3,3)、G(1,5)、L(5,5)、O(7,5)、N(9,5)、H(1,7)、K(5,7)、R(7,7)、P(9,7)、I(1,9)、J(5,9)、Q(7,9)的正下方处设置下弦节点。上述下弦节点为整个下弦所有节点中的一部分，将上述节点以x＝9为对称轴进行镜像对称布置，再将上述对称布置后的所有下弦节点以y＝9为对称轴再进行镜像对称布置，最终形成下弦节点点阵。每一下弦节点与最近的相邻四个上弦节点分别连有腹杆，腹杆布置如图3所示。
编号A的下弦节点与编号B的下弦节点、编号B的下弦节点与编号C的下弦节点、编号C的下弦节点与编号D的下弦节点、编号D的下弦节点与编号E的下弦节点、编号E的下弦节点与编号F的下弦节点、编号F的下弦节点与编号G的下弦节点、编号G的下弦节点与编号H的下弦节点、编号H的下弦节点与编号I的下弦节点、编号E的下弦节点与编号M的下弦节点、编号M的下弦节点与编号L的下弦节点、编号L的下弦节点与编号R的下弦节点、编号G的下弦节点与编号L的下弦节点、编号L的下弦节点与编号O的下弦节点、编号O的下弦节点与编号N的下弦节点、编号L的下弦节点与编号K的下弦节点、编号K的下弦节点与编号J的下弦节点、编号R的下弦节点与编号P的下弦节点、编号R的下弦节点与编号Q的下弦节点之间连有下弦杆。
上述下弦杆布置完毕后，再以相同方式将其余三部分镜像形成的下弦节点进行连接，即以x＝9为对称轴进行镜像对称布置，再以y＝9为对称轴进行镜像对称布置，形成图4所示的下弦。最终上弦与下弦所形成的9×9正方形平面四角点支承网架俯视图如图5所示。
实施例
算例：设计平面尺寸24m×24m，网架高度2m，四角点支承，所用杆件截面分别为60.0×3.50、75.5×3.75、88.5×4.00、114.0×4.00、140.0×4.00(直径×壁厚，单位：mm)，杆件材料为Q235钢材。荷载5kN/m2。现分别采用本发明的网架形式，和现有规程中推荐的正放四角锥、抽空四角锥、棋盘四角锥网格。进行满应力优化设计，获得结构的杆件用钢量、鲁棒性(数值越小，鲁棒性越好)、极限承载力如表1。从表中可见，本发明的网架钢材用量最小，从极限承载力角度看，尽管正方四角锥较大，与本发明的网架相比，用钢量比值为1.11，但承载力比值只为1.08，但正方四角锥的鲁棒性较差，同时，由于杆件少，加工安装成本减少，说明本发明网架结构有一定优势。
表1用钢量、鲁棒性指标及极限承载力

Claims (1)

1.一种9×9正方形平面四角点支承网架，包括上弦节点和下弦节点，其特征在于，所述的上弦节点为10×10均匀点阵布置，上弦节点与其水平和竖向相邻节点连有杆件；所述的下弦节点以上弦左下角的节点为坐标原点，以水平为X轴，竖向为Y轴，以上弦节点间杆件长度的一半为单位长度，该坐标系中：坐标E（1,1）、D（3,1）、C（5,1）、B（7,1）、A（9,1）、F（1,3）、M（3,3）、G（1,5）、L（5,5）、O（7,5）、N（9,5）、H（1,7）、K（5,7）、R（7,7）、P（9,7）、I（1,9）、J（5,9）、Q（7,9）正下方处设置下弦节点；上述下弦节点以x=9为轴进行对称布置，再以y=9为轴进行对称布置，形成下弦节点点阵；每一下弦节点与最近的相邻四个上弦节点分别连有腹杆；编号A的下弦节点与编号B的下弦节点、编号B的下弦节点与编号C的下弦节点、编号C的下弦节点与编号D的下弦节点、编号D的下弦节点与编号E的下弦节点、编号E的下弦节点与编号F的下弦节点、编号F的下弦节点与编号G的下弦节点、编号G的下弦节点与编号H的下弦节点、编号H的下弦节点与编号I的下弦节点、编号E的下弦节点与编号M的下弦节点、编号M的下弦节点与编号L的下弦节点、编号L的下弦节点与编号R的下弦节点、编号G的下弦节点与编号L的下弦节点、编号L的下弦节点与编号O的下弦节点、编号O的下弦节点与编号N的下弦节点、编号L的下弦节点与编号K的下弦节点、编号K的下弦节点与编号J的下弦节点、编号R的下弦节点与编号P的下弦节点、编号R的下弦节点与编号Q的下弦节点之间连有下弦杆；下弦杆布置，以x=9为轴进行对称布置，再以y=9为轴进行对称布置。
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