網(wǎng)架結(jié)構是一種常見的鋼結(jié)構形式，廣泛應用于大跨度建筑中。其計算方法主要包括以下步驟：確定網(wǎng)架的幾何參數(shù)和荷載條件；根據(jù)這些參數(shù)和條件建立網(wǎng)架結(jié)構的有限元模型；通過求解這個有限元模型來得到網(wǎng)架的應力、變形和位移等性能指標；根據(jù)這些性能指標對網(wǎng)架結(jié)構進行評估和優(yōu)化。在這個過程中，需要使用到多種數(shù)學和物理方法，如有限元法、優(yōu)化算法等。

網(wǎng)架結(jié)構計算方法

網(wǎng)架結(jié)構的計算方法涉及多個方面，包括荷載計算、內(nèi)力計算、位移計算以及不同類型的計算方法。以下是幾種常用的計算方法及其特點：

1. 一般計算原則

• 荷載計算：網(wǎng)架結(jié)構應進行在外荷載作用下的內(nèi)力、位移計算，并應根據(jù)具體情況，對地震、溫度變化、支座沉降及施工安裝荷載等作用下的內(nèi)力、位移進行計算。
• 荷載組合：
  • 非抗震設計：荷載及荷載效應組合應按國家標準《建筑結(jié)構荷載規(guī)范》GB50009-2001進行計算。
  • 抗震設計：荷載及荷載效應組合應按國家標準《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2001進行計算。
• 計算假設：網(wǎng)架結(jié)構的內(nèi)力和位移可按彈性階段進行計算。

2. 空間桁架位移法

• 適用范圍：適用于各種類型、各種平面形狀、不同邊界條件的網(wǎng)架，靜力荷載、地震作用、溫度應力等工況均可計算。
• 計算原理：網(wǎng)架節(jié)點的三個線位移為未知量，所有桿件為承受軸向力的鉸接桿系有限元法，并利用電子計算機進行內(nèi)力分析和位移計算。
• 對稱性利用：當網(wǎng)架結(jié)構和外荷載有n個對稱面時，可利用對稱條件只需分析1/2n網(wǎng)架。
• 約束條件：在對稱荷載作用下，對稱面內(nèi)網(wǎng)架節(jié)點的反對稱位移應取為零。
• 截面調(diào)整：網(wǎng)架桿件截面可先根據(jù)經(jīng)驗或參照已建工程或由簡化計算方法估算確定，計算后應按內(nèi)力重新設計調(diào)整截面，并進行重分析，重分析次數(shù)宜取3-4次。

3. 交叉梁系差分法

• 適用范圍：用于跨度在40m以下的由平面桁架系組成的網(wǎng)架或正放四角錐網(wǎng)架的計算。
• 計算原理：將網(wǎng)架簡化為相應的交叉梁系，用差分法進行內(nèi)力、位移計算。
• 公式：
  • 彎矩：$M_{A,X} = \frac{EI(2A - A + 1 - A - 1)}{s^2}$MA,X?=s2EI(2A?A+1?A?1)?
  • 內(nèi)力：$N_t = -\frac{M_{A+1,X}}{h}, \quad N_b = \frac{M_{A,X}}{h}, \quad N_c = \frac{M_{A+1,X} - M_{A,X}}{s \times \sin \theta}$Nt?=?hMA+1,X??,Nb?=hMA,X??,Nc?=s×sinθMA+1,X??MA,X??
  • 豎向平衡條件：$N_v$Nv? 由上弦節(jié)點（或下弦節(jié)點）的豎向平衡條件確定。

4. 擬夾層板法

• 適用范圍：用于跨度在40m以下，由平面桁架系或角錐體組成的網(wǎng)架計算。
• 計算原理：將網(wǎng)架簡化為正交異性或各向同性的平板，按擬夾層板法進行內(nèi)力、位移計算。
• 公式：
  • 彎矩：$M_x = \frac{(1.2G_k + 1.4Q_k) L_1^2 m_x}{10}, \quad M_y = \frac{(1.2G_k + 1.4Q_k) L_1^2 m_y}{10}$Mx?=10(1.2Gk?+1.4Qk?)L12?mx??,My?=10(1.2Gk?+1.4Qk?)L12?my??
  • 撓度：$\omega = \frac{(1.0G_k + 1.0Q_k) L_1^4 W}{100D}$ω=100D