網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的種類及性能特點(diǎn)

1、 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)已成為現(xiàn)代世界應(yīng)用較普遍的新型結(jié)構(gòu)之一。我國(guó)從20世紀(jì)60年代開始研究和采用，近年來，由于電子計(jì)算技術(shù)的迅速發(fā)展，解決了網(wǎng)架結(jié)構(gòu)高次超靜定結(jié)構(gòu)的計(jì)算問題，促使網(wǎng)架結(jié)構(gòu)無論在型式方面以及實(shí)際工程應(yīng)用方面，發(fā)展都很快。網(wǎng)架在需要大跨度、大空間的體育場(chǎng)館、會(huì)展中心、文化設(shè)施、交通樞紐乃至工業(yè)廠房，無不見到空間結(jié)構(gòu)的蹤影。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是用鋼量小、整體性好、制作安裝快捷，可用于復(fù)雜的平面形式。適用于各種跨度的結(jié)構(gòu)，尤其適用于復(fù)雜平面形狀。這些空間交匯的桿件又互為支撐，將受力桿件與支撐系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來，因而用料經(jīng)濟(jì)。網(wǎng)架主要用于大、中跨度的公共建筑中，例如體育館、飛機(jī)庫(kù)、俱樂部、展覽館和候車大

2、廳等，中小型工業(yè)廠房也開始推廣應(yīng)用?？缍仍酱?，采用此種結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性和經(jīng)濟(jì)效果也就越顯著。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)板型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)按組成形式主要分三類：第一類是由平面桁架系組成，有兩向正交正放網(wǎng)架、兩向正交斜放網(wǎng)架、兩向斜交斜放網(wǎng)架及三向網(wǎng)架四種形式；第二類由四角錐體單元組成，有正放四角錐網(wǎng)架、正放抽空四角錐網(wǎng)架、斜放四角錐網(wǎng)架、棋盤形四角錐網(wǎng)架及星形四角錐網(wǎng)架五種形式；第三類由三角錐體單元組成，有三角錐網(wǎng)架、抽空三角錐網(wǎng)架及蜂窩形三角錐網(wǎng)架三種形式。殼型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)按殼面形式分主要有柱面殼型網(wǎng)架、球面殼型網(wǎng)架及雙曲拋物面殼型網(wǎng)架。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)按所用材料分有鋼網(wǎng)架、鋼筋混凝土網(wǎng)架以及鋼與鋼筋混凝土組成的組合網(wǎng)架，其中以鋼網(wǎng)

3、架用得較多。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可分為雙層的板型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、單層和雙層的殼型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。板型網(wǎng)架和雙層殼型網(wǎng)架的桿件分為上弦桿、下弦桿和腹桿，主要承受拉力和壓力。單層殼型網(wǎng)架的節(jié)點(diǎn)一般假定為剛接，應(yīng)按剛接桿系有限元法進(jìn)行計(jì)算；雙層殼型網(wǎng)架可按鉸接桿系有限元法進(jìn)行計(jì)算。單層和雙層殼型網(wǎng)架也都可采用擬殼法簡(jiǎn)化計(jì)算。單層殼型網(wǎng)架的桿件，除承受拉力和壓力外，還承受彎矩及切力。目前中國(guó)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)絕大部分采用板型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的一種。所謂“空間結(jié)構(gòu)”是相對(duì)“平面結(jié)構(gòu)”而言，它具有三維作用的特性。空間結(jié)構(gòu)問世以來，以其高效的受力性能、新穎美觀的形式和快速方便的施工受到人們的歡迎。空間結(jié)構(gòu)也可以看作平面結(jié)構(gòu)

4、的擴(kuò)展和深化。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是空間桿系結(jié)構(gòu)，桿件主要承受軸力作用，截面尺寸相對(duì)較小。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)根據(jù)外形不同，可分為雙層的板型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、單層和雙層的殼型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。板型網(wǎng)架和雙層殼型網(wǎng)架的桿件分為上弦桿、下弦桿和腹桿，主要承受拉力和壓力；單層殼型網(wǎng)架的桿件，除承受拉力和壓力外，還承受彎矩及切力。目前中國(guó)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)絕大部分采用板型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。按實(shí)際用途：鋼結(jié)構(gòu)由多根桿件按照一定的網(wǎng)格形式通過節(jié)點(diǎn)連結(jié)而成的空間結(jié)構(gòu)。具有空間受力、重量輕、剛度大、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)；可用作體育館、影劇院、展覽廳、候車廳、體育場(chǎng)看臺(tái)雨篷、飛機(jī)庫(kù)、雙向大柱網(wǎng)架結(jié)構(gòu)距車間等建筑的屋蓋。網(wǎng)架具有重量輕、強(qiáng)度高、整體剛性好、變形能力強(qiáng)等特點(diǎn)

5、，目前對(duì)于網(wǎng)架的需求量也越來越大.結(jié)構(gòu)屋頂全部采用冷彎薄壁鋼構(gòu)件體系組成，鋼骨采用超級(jí)防腐高強(qiáng)冷軋鍍鋅板制造，有效避免鋼板在施工和使用過程中的銹蝕的影響，增加了輕鋼構(gòu)件的使用壽命。結(jié)構(gòu)壽命可達(dá)100年。鋼結(jié)構(gòu)的網(wǎng)架采用的保溫隔熱材料以玻纖棉為主，具有良好的保溫隔熱效果。用以外墻的保溫板，有效的避免墻體的“冷橋”現(xiàn)象，達(dá)到了更好的保溫效果。100mm左右厚的R15保溫棉熱阻值可相當(dāng)于1m厚的磚墻。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的拼裝一般在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。在出廠前對(duì)于螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架宜進(jìn)行預(yù)拼裝，以檢查零部件尺寸和偏差情況。網(wǎng)架的拼裝應(yīng)根據(jù)施工安裝方法不同，采用分條拼裝，分快拼裝或整體拼裝。網(wǎng)架拼裝應(yīng)在平整的剛性平臺(tái)上進(jìn)行。對(duì)

6、于焊接空心球節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)架在拼裝時(shí)，應(yīng)正確選擇拼裝次序，以減少焊接變形和焊接應(yīng)力，根據(jù)國(guó)內(nèi)多數(shù)工程經(jīng)驗(yàn)，拼裝焊接順序應(yīng)從中間向兩邊或四周發(fā)展，最好是由中間向兩邊發(fā)展，因?yàn)榫W(wǎng)架在向前拼裝時(shí)，兩端及前邊可自由收縮。鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品在焊完一條節(jié)間后，可檢查一次尺寸和幾何形狀，以便由焊工在下一條定位焊時(shí)給予調(diào)整。網(wǎng)架拼裝中應(yīng)避免形成封閉圈，在封閉圈中施焊，焊接應(yīng)力將很大。一、曲面網(wǎng)架（網(wǎng)殼）單曲、雙曲、單層、雙層特點(diǎn)：1利用一定的起拱度來實(shí)現(xiàn)外力的空間傳遞2多余的上凸增加了建筑容積3巨大的推力，造成施工困難，材料消耗大二、平面網(wǎng)架（平板網(wǎng)架）平行玄桁架交叉而成，雙層平面網(wǎng)格特點(diǎn)：空間受力，無推力第三節(jié) 平板網(wǎng)架

7、的結(jié)構(gòu)形式一、兩向正交正放網(wǎng)架二、兩向正交斜放網(wǎng)架三、三向交叉網(wǎng)架四、錐體網(wǎng)架正交：兩個(gè)方向桁架互相垂直正放：兩個(gè)方向桁架都與建筑平面的邊線平行一、兩向正交正放網(wǎng)架特點(diǎn)：兩個(gè)方向桁架跨度相等或接近時(shí)，兩個(gè)方向桁架受力才比較均勻，且能發(fā)生整體空間作用如建筑平面為長(zhǎng)方形，空間作用不明顯網(wǎng)格平面為幾何可變體型，剛度差，需設(shè)斜撐適用范圍：建筑平面為正方形或接近正方形中等跨度：3060米81×81米有柱展廳，屋蓋采用雙向空間鋼桁架結(jié)構(gòu)。桁架下弦標(biāo)高為10.55米，桁架高度H=4.0米，鋼桁架沿縱向間距為27米，沿橫向間距為9米，均支承在鋼筋砼柱柱頂，由于該區(qū)屋面為屋頂花園，屋面活荷載按8.0K

8、N/m2設(shè)計(jì),故屋蓋承重結(jié)構(gòu)選用鋼桁架,并且正交桁架高度相等,弦桿為剛接,在縱向垂直支撐、系桿的保證作用下形成空間桁架結(jié)構(gòu)體系。 廈門國(guó)際會(huì)展中心 正交：兩個(gè)方向桁架互相垂直斜放：兩個(gè)方向桁架都與建筑平面的邊線成45度角二、兩向正交斜放網(wǎng)架1長(zhǎng)度不統(tǒng)一，最長(zhǎng)的桁架長(zhǎng)度=桁架長(zhǎng)度不因平面長(zhǎng)邊的增加而改變2短桁架對(duì)長(zhǎng)桁架起支承作用，可降低長(zhǎng)桁架的內(nèi)力3網(wǎng)格平面圖形可維持幾何不變形，空間剛度好4網(wǎng)架四角的錨拉，使長(zhǎng)桁架在角部產(chǎn)生負(fù)彎矩對(duì)四角支座產(chǎn)生較大的拉力，使四角有可能翹起特點(diǎn)：由角部?jī)蓚€(gè)柱子共同承擔(dān)，避免拉力集中適用范圍：任意尺寸的矩形建筑平面中等跨度：3060米大跨度：60米以上三個(gè)方向的桁架

9、相互交叉60度而成三、三向交叉網(wǎng)架特點(diǎn)：1上下玄網(wǎng)格均為三角形2空間剛度比兩向網(wǎng)架好3桿件內(nèi)力更均勻4結(jié)點(diǎn)匯交桿件多，構(gòu)造復(fù)雜適用范圍：大跨度 ，建筑平面為三角形、六邊形、圓形由三角錐、四角錐或六角錐單元組成棱角斜桿作豎向腹桿四、錐體網(wǎng)架三角錐體網(wǎng)架型式：1上下玄均為三角形網(wǎng)格-空間剛度好2跳格三角錐體網(wǎng)格：上玄為三角形網(wǎng)格，下玄為三角形和六角形網(wǎng)格-用料省適用范圍：建筑平面為矩形、三邊形、梯形、六邊形、圓形的大跨度結(jié)構(gòu)上下玄均為方格，上下玄錯(cuò)開半格適用范圍：中小跨度結(jié)構(gòu)型式：1正放四角錐體網(wǎng)架2斜放四角錐體網(wǎng)架四角錐體網(wǎng)架1正放四角錐體網(wǎng)架：錐的底邊與相應(yīng)的建筑平面周邊平行A倒四角錐體（錐尖

10、向下）：錐的底邊相連為上玄桿，錐尖的連桿為上玄桿，上下玄錯(cuò)開半格四角錐體網(wǎng)架1正放四角錐體網(wǎng)架b正四角錐體（錐尖向下）四角錐體網(wǎng)架四角錐體網(wǎng)架正放四角錐體網(wǎng)架 特點(diǎn)：（1）桿件內(nèi)力均勻，點(diǎn)支承時(shí)除支座處桿件內(nèi)力較大，其他桿件內(nèi)力均勻（2）屋面板規(guī)格比較統(tǒng)一，上下玄桿等長(zhǎng)，構(gòu)造簡(jiǎn)單適用范圍：（1）平面接近于正方形的中小跨度周邊支承的建筑（2）大柱距的點(diǎn)支承、有懸掛吊車的工業(yè)廠房四角錐體網(wǎng)架2斜放四角錐體網(wǎng)架：錐的底邊與相應(yīng)的建筑平面周邊夾角45度四角錐體網(wǎng)架上玄桿短對(duì)受壓有利，下玄桿長(zhǎng)為受拉桿，受力合理適用范圍：中小跨度、矩形平面錐尖向下：上玄為正六角形網(wǎng)格，下玄為正三角形網(wǎng)格六角錐體網(wǎng)架錐尖向

11、上：下玄為正六角形網(wǎng)格，上玄為正三角形網(wǎng)格六角錐體網(wǎng)架桿件多，結(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜，屋面板為六邊形或三角形，施工困難，較少采用第四節(jié) 平板網(wǎng)架的主要尺寸短向跨度l<30m時(shí)，?。?/81/12）l短向跨度l=3060m時(shí)，?。?/111/14）l短向跨度l>60m時(shí)，?。?/131/18）l鋼筋混凝土屋面板時(shí)，不宜超過 3m*3m輕型屋面：36米一、網(wǎng)格尺寸第四節(jié) 平板網(wǎng)架的主要尺寸和網(wǎng)格尺寸相匹配短向跨度l<30m時(shí)，?。?/101/13）l短向跨度l=3060m時(shí)，?。?/121/15）l短向跨度l>60m時(shí)，?。?/141/18）l二、網(wǎng)格高度交叉桁架體系：腹桿傾角405

12、5度角錐網(wǎng)架：腹桿傾角60度大跨度網(wǎng)架：再分式腹桿三、腹桿布置第五節(jié) 平板網(wǎng)架的受力特點(diǎn)第六節(jié) 平板網(wǎng)架的支承方式每個(gè)結(jié)點(diǎn)都設(shè)置柱周邊不設(shè)置邊桁架用鋼梁省一、周邊支承于柱適用范圍：大跨度和中等跨度柱子數(shù)量少柱距布置靈活周邊可不設(shè)置邊桁架圈梁有利于抗震二、周邊支承于圈梁適用范圍：中小跨度柱子數(shù)量少，建筑物使用靈活三、點(diǎn)支承適用范圍：大柱距的廠房或倉(cāng)庫(kù)自由邊必須設(shè)邊梁或桁架梁4、 三邊支承適用范圍：飛機(jī)庫(kù)或飛機(jī)修理裝配車間網(wǎng)架自重計(jì)算網(wǎng)架自重ok(KN/m2)可按下式估算： gok=qw L2/200 (2.0.16) 式中  qw除網(wǎng)架自重外的屋面荷載或樓面荷載的標(biāo)準(zhǔn)值（KN/m2）；

13、L2網(wǎng)架的短向跨度(m)； 系數(shù)，對(duì)于鋼管網(wǎng)架取1.0， 對(duì)于型鋼網(wǎng)架取1.2。 網(wǎng)架屋面排水坡度的形式 網(wǎng)架屋面排水坡度的形式，可采用下列辦法：一 、上弦節(jié)點(diǎn)上加小立柱找坡（當(dāng)小立柱較高時(shí)，必須注意小立柱自身的穩(wěn)定性）； 二 、網(wǎng)架變高度： 三 、整個(gè)網(wǎng)架起坡： 四 、支承柱變高度。 有起拱要求的網(wǎng)架，其拱度可取不大于短向跨度的1/300。 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的計(jì)算 一般計(jì)算原則 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行在外荷載作用下的內(nèi)力、位移計(jì)算，并應(yīng)根據(jù)具體情況，對(duì)地震、溫度變化、支座承降及施工安裝荷載等作用下的內(nèi)力、位移進(jìn)行計(jì)算。 對(duì)非抗震設(shè)計(jì)，荷載及荷載效應(yīng)組合應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GBJ9-87進(jìn)行計(jì)算，在截

14、面及節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中，應(yīng)按照荷載的基本情況計(jì)算網(wǎng)架的選型 網(wǎng)架的選型應(yīng)結(jié)合工程的平面形狀和跨度大小、支承情況、荷載大小、屋面構(gòu)造、建筑設(shè)計(jì)等要求綜合分析確定。網(wǎng)架構(gòu)件步子必須保證不出現(xiàn)結(jié)構(gòu)幾何可變情況。 大、中、小跨度劃分系針對(duì)屋蓋而言；大跨度為60m以上；中跨度為30m-60m；小跨度為30m以下。 平面形狀為矩形的周邊支承網(wǎng)架，當(dāng)其邊長(zhǎng)比（長(zhǎng)邊/短邊）小于或等于1.5時(shí)，宜選用斜放四角錐網(wǎng)架、棋盤型四角錐網(wǎng)架、正放抽空四角錐網(wǎng)架、兩向正交斜放網(wǎng)架、兩向正交正放網(wǎng)架、正放四角錐網(wǎng)架。對(duì)中小跨度，也可選用星型四角錐網(wǎng)架和蜂窩型三角錐網(wǎng)架。當(dāng)建筑要求長(zhǎng)寬兩個(gè)方向不等時(shí)，可選用兩向斜交斜放網(wǎng)架。 平面形

15、狀為矩形的周邊支承網(wǎng)架，當(dāng)其邊長(zhǎng)比大于1.5時(shí)，宜選用兩向正交正放網(wǎng)架，正放四角錐網(wǎng)架或正放抽空四角錐網(wǎng)架。當(dāng)其邊長(zhǎng)比小于2時(shí)，也可采用斜放四角錐網(wǎng)架。當(dāng)平面狹長(zhǎng)時(shí)，可采用單向折線型網(wǎng)架。 平面形狀為矩形，三邊支承一邊開口的網(wǎng)架，其開口邊可采取增加網(wǎng)架層數(shù)或適當(dāng)增加整個(gè)網(wǎng)架高度等辦法，網(wǎng)架開口邊必須形成豎直的或傾斜的邊桁架。 平面形狀為矩形，多點(diǎn)支承網(wǎng)架，可根據(jù)具體情況選用：正放四角錐網(wǎng)架、正放抽空四角錐網(wǎng)架、兩向正交正放網(wǎng)架。對(duì)多點(diǎn)支承和周邊支承相結(jié)合的多跨網(wǎng)架，還可選用兩向正交斜放網(wǎng)架或斜放四角錐網(wǎng)架。平面型狀為圓形、正六邊型及接近正六邊心切為周邊支承的網(wǎng)架，可根據(jù)具體情況選用：三向網(wǎng)架、三角錐網(wǎng)架或抽空三角錐網(wǎng)架。對(duì)中小跨度，也可選用蜂窩型三角錐網(wǎng)架。 對(duì)跨度不大于40m多層建筑的樓層及跨度不大于60m的屋蓋，可采用鋼筋混凝土板代替上弦的組合網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)宜選用正放四角錐網(wǎng)架