摘要：刚性连接假定网架与柱连接有足够的刚性，网架与下部框架间无相对转动，连接能承受弯矩。半刚性连接假定结构承受地震作用时，网架与柱之间主要传递垂直剪力，在指定方向有限传递弯矩。这种连接可以有效释放网架地震作用。
关键词：大跨度网架结构约束条件
1 前言
网架结构为空间结构应用最广泛的一种类型，大中小跨度均适用。通常称的网架结构即平板型。它是针对网壳结构而言的。网架结构有单层、双层及多层三类。最常用的是双层，很少用单层，当跨度较大时（如达到100米）可采用三层网架。由于网架结构较其他空间结构具有独特优点，在我国应用最早，到目前为止应用也最广最多，其速度发展之快、规模之大、数量之多，堪称世界“网架大国”。
网架结构是由很多杆件从两个或几个方向有规律地组成的高次超静定结构，属于空间结构体系。这是近三十年来在国内外得到普遍推广应用的一种空间结构。网架的空间刚度大，整体性好，具有良好的抗震性能，易于适应不同建筑造型的要求；同时，可节省钢材，重量轻，制造和安装方便。从形状分，一般网架可分为平板网架和曲面网架（网壳）。平板网架（以下简称网架）无论在设计、计算、构造和施工制作等方面都比曲面网架简便，它的应用远比曲面网架应用范围广阔；一般适用于大、中跨度各钟类型的房屋屋盖。本文着重分析了乌苏市西区污水厂建设工程项目西区生产废水预处理厂污泥综合处理车间网架设计的设计方案，分析网架屋面在与框架柱不同约束下的受力特点，供类似工程参考。
2 工程概况
乌苏市西区污水厂建设工程项目西区生产废水预处理厂抗震设防烈度8度，设计基本地震加速度值为0.20g，设计特征周期为0.45s，设计地震分组为第三组。场地类别：Ⅱ类.建筑物抗震设防分类均为乙类，污泥综合处理车间为单跨结构，框架等级为特一级。
车间长度为6.2mx6=37.2m，宽度为6mx4=24m，高度为10m；下部采用钢筋混凝土框架结构，屋面为网架结构。
在钢网架结构计算中，网架与柱的连接通常采用2种形式，有限约束（半刚性连接）和刚性连接。半刚性连接指在指定方向可以有限变形，释放刚度。
连接性质的划分应由下列三项指标来表征：抗弯刚度，转动刚度，延性（转动能力）。
2.1 抗弯承载力是连接强度的主要项目，此外还有抗剪强度。刚性连接从理论上来说，承受弯矩和剪力的能力应该不低于梁的承载能力。地震区的框架要求更高，体现“强连接-弱构件”的原则。对于柔性连接则只要求其抗剪能力。半刚性连接介于刚性和柔性连接之间，必须具有一定的抗弯能力。
2.2 连接的转动刚度由弯矩-转角曲线的斜率来体现，它不是常量，转动刚度对框架变形和承载力都有影响。对变形的影响需要结合正常使用极限状态进行分析。为此，应考察连接的初始刚度或标准荷载作用下的割线刚度。刚性连接的刚度，理论上需要达到无限大。
2.3 转动能力属于延性指标，塑性设计的框架要求塑性铰部位有一定转动能力，以便后续的内力重分布能够出现。
在钢结构框架的传统分析与设计中，为简化分析设计过程，网架与下部框架连接被认作理想的铰接连接或完全的刚性连接，并且认为：连接对转动约束达到理想刚接的90%以上，可视为刚接；在外力作用下，框架与网架轴线夹角的改变量达到理想铰接的80%以上的连接视为铰接。采用理想铰接的假定，将意味着网架与框架之间没有弯矩的传递，就转动而论，用铰连在一起的梁和柱将相互独立地转动.半刚性则介于两者之间。
这两种约束很明显的区别就是对侧移控制，如果结构对侧移控制较严，例如有吊车荷载的情况，吊车荷载是动力荷载，对侧移比较敏感，而且侧移过大会造成吊车卡轨现象。
3 计算分析
以下采用YJK结构设计软件对本工程的网架结构进行模拟建模，见下表：
由计算结果可以看出，刚性连接和有限刚度连接对结构位移和框架配筋均有较为明显的影响，刚性连接下部框架与上部网架整体参与抗震，连接节点处未传递弯矩，结构整体位移及框架配筋较柔性连接小，但对上部网架要求较大。有限刚度连接因为在节点处有效释放了网架的地震作用，对网架要求较小，但下部结构位移及框架配筋较大。
4 结语
由于钢结构与混凝土结构材料阻尼比不同，钢阻尼比较小，在工程设计计算中，不应将两部分整体参与抗震计算。应设置支座形成节点处部分铰接，让框架部分主要参与抗震，上部网架在地震作用下在支座处有效释放地震力，从而有效减小网架杆件截面，降低自重。
参考文献：
[1]《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）
[2]《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
[3]《网架结构设计与施工规程》（JGJ7-91）
论文作者:李跃,陈星强
论文发表刊物:《基层建设》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/1
标签：网架论文; 刚性论文; 刚度论文; 结构论文; 框架论文; 弯矩论文; 空间结构论文; 《基层建设》2017年第20期论文;