钢结构工程网架结构近似计算方法

在钢结构工程中，网架结构除采用空间桁架位移法进行计算外，在确定结构方案、网架结构的初步计算过程中也可采用近似计算方法。近似计算方法主要包括：交叉梁系差分法、交叉梁系梁元法、假想弯矩法和拟板法。

1、交叉梁系差分法

把钢结构网架简化为交叉梁系，按交叉梁理论建立网架的节点挠度微分方程，解出挠度，最后进行弯矩、剪力和桁架内力的计算。同矩阵位移法相比，此法求得的最大弦杆内力和挠度的误差为10%~20%，跨中区域上弦内力误差为负值，即计算值偏小，周边区域内力误差为正值，即计算值偏大。若在计算中考虑剪切变形的影响，则计算精度可提高5%~10%。该方法适用于由平面桁架组成的交叉梁系钢结构网架。

钢结构网架

2、交叉梁系梁元法

把钢结构网架简化为受弯剪作用的单元梁，考虑弯曲变形和剪切变形的影响，用有限元法建立矩阵位移方程，通过电算求解。该方法的计算过程中除梁元需经一定方式折算外，与一般杆系结构的矩阵位移法无区分。其计算精度同矩阵位移法相比，一般在边缘区域小于10%，在中间区域小于5%，比差分法精度高。该方法适用于中小跨度的交叉梁系钢结构网架。

3、假想弯矩法

把钢结构网架当作周边简支的弹性薄板，建立下弦杆交点处的折算弯矩(假想弯矩)的差分方程，解出折算弯矩(假想弯矩)后再求杆件内力。该方法同矩阵位移法相比，最大弦杆内力和挠度的误差为10%~20%，其中中央区域上弦杆内力偏大，中部区域内力偏小，下弦杆内力偏小。该方法适用于周边简支的斜放四角锥网架和棋盘形四角锥网架。

4、拟板法

把钢结构网架简化为各向同性或各向异性的平板，按弹性平板理论建立偏微分方程，用差分法或级数法解出挠度、弯矩和剪力，再求得杆件内力。若在计算中考虑平板的剪切变形，则称为拟夹层板法。该方法同矩阵位移法相比，所求得的上、下弦杆内力偏小，误差在10%以内，腹杆内力误差不大于20%。若采用拟夹层板法，杆件最大内力误差一般为5%~10%，最大挠度误差不大于5%。拟板法适用于平面交叉桁架系钢结构网架和空间交叉桁架系钢结构网架，拟夹层板法适用于两向正交正放类网架(包括两向正交正放交叉梁系钢结构网架、正放四角锥网架和正放抽空四角锥网架)。