空间网架结构设计
空间网架结构设计
高福聚
石油大学建筑工程系 二○○四年六月
第四章
网架结构设计
4.1 网架结构的形式及种类
4.1.1 网架结构的基本单元及几何不变性
1．基本单元 网架结构可以看作是平面桁架的横向拓展、也可以看作是平板的格构 化。网架结构的起源，据说是仿照金刚钻石原子晶格的空间点阵排布，因 而是一种仿生的空间结构，具有很高强度和很大的跨越能力。 网架结构是由许多规则的几何体组合而成，这些几何体就是网架结构 的基本单元。常用的有：三角锥、四角锥、三棱体、正方棱柱体，此外还 有：六角锥、八面体、十面体等（图 4－1） 。
图 4-1
网架结构的基本单元
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网架在任何外力作用下都必须是几何不变体系。因此，应该对网架进 行机动分析。 2．网架几何不变的必要条件 网架是一个铰接的空间结构，其任意一个节点有三个自由度。对于一 个具有 J 个节点，m 个杆件的网架，支撑于具有 r 根约束链杆的支座上时， 其几何不变的必要条件是： （4－1） 如果将网架作为刚体考虑，则最少的支座约束链杆数为 6，故 r ≥6。 由此可知，当 m ≥ 3 J ? r 时，为超静定结构的必要条件；当 m ＝ 3 J ? r 时，为静定结构的必要条件；当 m ≤ 3 J ? r 时，为几何可变体系。 3．网架几何不变的充分条件 分析网架结构几何不变的充分条件时，应先对组成网架的基本单元进 行分析，进而对网架的整体作出评价。 三角形是几何不变的。如果网架基本单元的外表面是由三角形所组 成，则此基本单元也将是几何不变的。在对组成网架的基本单元进行分析 时，一般有以下两种类型和两种分析方法。 1）两种类型： 自约结构体系 自身就为几何不变体系； 它约结构体系 需要加设支承链杆，才能成为几何不变体系。 2）两种分析方法： ① 以一个几何不变的单元为基础， 通过三根不共面的杆件交出一个新 节点所构成的网架也为几何不变；如此延伸。 ② 列出考虑了边界约束条件的结构总刚度矩阵 0， [K ] 为非奇异矩阵，网架位移和杆力有唯一解，网架为几何不变体系； 如果 K ＝0， [K ] 为奇异矩阵，网架位移和杆力没有唯一解，网架为几何 可变体系。
m + r ? 3 J ≥0 或 m ≥ 3 J ? r
[K ] ,
如果 K ≠
4.1.2
网架结构的形式
在对网架结构分类时，采取不同的分类方法，可以划分出不同类型的 网架结构型式。一般地， 1．按结构组成分 1）双层网架 具有上下两层弦杆，是最常用的网架结构形式。 2） 三层网架 具有上中下三层弦杆， 强度和刚度都比双层网架提高很 大。在实际应用时，如果跨度 l＞50m，酌情考虑；当跨度 l＞80m 时，应
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当优先考虑。 3） 组合网架 根据不同材料各自的物理力学性质， 使用不同的材料组 成网架的基本单元，继而形成网架结构。一般是利用钢筋混凝土板良好的 受压性能替代上弦杆。这种网架结构型式的刚度大，适宜于建造活动荷载 较大的大跨度楼层结构。 2．按支承情况分类 1）周边支承网架 周边支承网架是目前采用较多的一种形式，所有边界节点都搁置在柱 或梁上，传力直接，网架受力均匀（如图 4－2） 。 当网架周边支承于柱顶时，网格宽度可与柱距一致；当网架支承于圈 梁时，网格的划分比较灵活，可不受柱距影响。 2）点支承网架 一般有四点支承和多点支承两种情形，由于支承点处集中受力较大， 宜在周边设置悬挑，以减小网架跨中杆件的内力和挠度（如图 4－3） 。
图 4－2
周边支承网架
图 4－3
点支承网架
3）周边与点相结合支承的网架 在点支承网架中，当周边没有围护结构和抗风柱时，可采用点支承与 周边支承相结合的形式。这种支承方法适用于工业厂房和展览厅等公共建 筑（如图 4－4） 。
图 4－4 周边与点相结合支承
图 4－5 三边支承一边开口或两边支承两边开口
4）三边支承一边开口或两边支承两边开口的网架 在矩形平面的建筑中， 由于考虑扩建的可能性或由于建筑功能的要求， 需要在一边或两对边上开口，因而使网架仅在三边或两对边上支承，另一 边或两对边为自由边（如图 4－5） 。自由边的存在对网架的受力是不利的，
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为此应对自由边作出特殊处理。一级可在自由边附近增加网架层数或在自 由边加设托梁或托架。对中、小型网架，亦可采用增加网架高度或局部加 大杆件截面的办法予以加强。 5）悬挑网架 为满足一些特殊的需要，有时候网架结构的支承形式为一边支承、三 边自由。为使玩网架结构的受力合理，也必须在另一方向设置悬挑，以平 衡下部支承结构的受力，使之趋于合理，比如体育场看台罩棚（图 4－6） 。
图 4－6
体育场看台罩棚
3．按照跨度分类 网架结构按照跨度分类时，我们把跨度 L≤30m 的网架称之为小跨度 网架；跨度 30m
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两向正交正放网架是由两组平面桁架互成 90o交叉而成，弦杆与边界 平行或垂直。上、下弦网格尺寸相同，同一方向的各平面桁架长度一致， 制作、安装较为简便（图 4－8） 。由于上、下弦为方形网格，属于几何可 变体系，应适当设置上下弦水平支撑，以保证结构的几何不变性，有效地 传递水平荷载。
平面 上弦 剖面
下弦
腹杆
上弦节点 下弦节点
图 4－7
网架结构图示图例
图 4－8
两向正交正放网架
两向正交正放网架适用于建筑平面为正方形或接近正方形，且跨度较 小的情况。上海黄浦区体育馆（45×45m）和保定体育馆（55.34×68.42m） 采用了这种网架结构型式。 ② 两向正交斜放网架 两向正交斜放网架由两组平面桁架互成 90o交叉而成，弦杆与边界成 45o角。边界可靠时，为几何不变体系（图 4－9） 。各榀桁架长度不同，靠 角部的短桁架刚度较大对与其垂直的长桁架有弹性支撑作用，可以使长桁 架中部的正弯矩减小，因而比正交正放网架经济。不过由于长桁架两端有 负弯矩，四角支座将产生较大拉力。角部拉力应由两个支座负担。 两向正交斜放网架适用于建筑平面为正方形或长方形情况。首都体育 馆（99×112.2m）和山东体育馆（62.7×74.1m）采用了这种网架结构型式。
图 4－9
两向正交斜放网架
图 4－10
两向斜交斜放网架
③ 两向斜交斜放网架 两向斜交斜放网架由两组平面桁架斜向相交而成，弦杆与边界成一斜 角（图 4－10） 。 这类网架在网格布置、构造、计算分析和制作安装上都比较复杂，而 且受力性能也比较差，除了特殊情况外，一般不宜使用。
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④ 三向网架 三向网架由三组互成 60o交角 的平面桁架相交而成（图 4－11） 。 这类网架受力均匀，空间刚度大。 但也存在一定的不足，即在构造上 汇交于一个节点的杆件数量多，最 多可达 13 根，节点构造比较复杂， 宜采用圆钢管杆件及球节点。 三向网架适用于大跨度 图 4－11 三向网架 （L>60m） ，而且建筑平面为三角形、 六边形、多边形和圆形等平面形状比较规则的情况。 上海体育馆（D=110m 圆形）和江苏体育馆（76.8×88.681m 八边形） 较早地采用了这种网架结构型式。 2）四角锥体系 四角锥体系网架的上、下弦均呈正方形（或接近正方形的矩形）网格， 相互错开半格，使下弦网格的角点对准上弦网格的形心，再在上下弦节点 间用腹杆连接起来， 即形成四角锥体系网架。 四角锥体系网架有五种形式， 分列如下： ① 正放四角锥网架 正放四角锥网架由倒 置的四角锥体组成，锥底的四边为网架的上弦 杆，锥棱为腹杆，各锥顶相连即为下弦杆。它的弦杆均与边界正交，故称 为正放四角锥网架（图 4－12） 。 这类网架杆件受力均匀，空间刚度比其它类的四角锥网架及两向网架 好。屋面板规格单一，便于起拱，屋面排水也较容易处理。但杆件数量较 多，用钢量略高。 正放四角锥网架适用于建筑平面接近正方形的周边支承情况，也适用 于屋面荷载较大、大柱距点支承及设有悬挂吊车的工业厂房情况。 较为典型的工程实例如上海静安区体育馆（40×40m）和杭州歌剧院 （31.5×36m） 。
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图 4－12
正放四角锥网架
图 4－13
正放抽空四角锥网架
② 正放抽空四角锥网架 正放抽空四角锥网架是在正放四角锥网架的基础上，除周边网格不动 外，适当抽掉一些四角锥单元中的腹杆和下弦杆，使下弦网格尺寸扩大一 倍（图 4－13） 。其杆件数目较少，降低了用钢量，抽空部分可作采光天窗， 下弦内力较正放四角锥约放大一倍，内力均匀性、刚度有所下降，但仍能 满足工程要求。 正放抽空四角锥网架适用于屋面荷载较轻的中、小跨度网架。 石家庄铁路枢纽南站货棚（132×132m，柱网 24×24m，多点支承） 和唐山齿轮厂联合厂房（84×156.9m，柱网 12×12m，周边支承与多点支 承相结合）是采用这种网架型式较早的典型实例。 ③ 斜放四角锥网架 斜放四角锥网架的上弦杆与边界成 45o角，下弦正放，腹杆与下弦在 同一垂直平面内（图 4－14） 。上弦杆长度约为下弦杆长度的 0.707 倍。在 周边支承情况下， 一般为上弦受压， 下弦受拉。 节点处汇交的杆件较少 （上 弦节点 6 根，下弦节点 8 根） ，用钢量较省。但因上弦网格斜放，屋面板种 类较多，屋面排水坡的形成也较困难。 当平面长宽比为 1～2.25 之间时，长跨跨中下弦内力大于短跨跨中的 下弦内力；当平面长宽比大于 2.5 之间时，长跨跨中下弦内力小于短跨跨 中的下弦内力。当平面长宽比为 1～1.5 之间时，上弦杆的最大内力不在跨 中，而是在网架 1/4 平面的中部。这些内力分布规律不同于普通简支平板 的规律。 斜放四角锥网架当采用周边支承、且周边无刚性联系时，会出现四角 锥体绕 z 轴旋转的不稳定情况。因此，必须在网架周边布置刚性边梁。当 为点支承时，可在周边布置封闭的边桁架。适用于中、小跨度周边支承， 或周边支承与点支承相结合的方形或矩形平面情况。 上海体育馆练习馆（35×35m，周边支承）和北京某机库（48×54m， 三边支承，开口）采用了这种网架结构型式。
图 4－14
斜放四角锥网架
图 4－15
星形四角锥网架
④ 星形四角锥网架
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这种网架的单元体形似星体，星体单元由两个倒置的三角形小桁架相 互交叉而成（图 4－15） 。两个小桁架底边构成网架上弦，它们与边界成 45 o角。在两个小桁架交汇处设有竖杆，各单元顶点相连即为下弦杆。因此， 它的上弦为正交斜放，下弦为正交正放，斜腹杆与上弦杆在同一竖直平面 内。上弦杆比下弦杆短，受力合理。但在角部的上弦杆可能受拉。该处支 座可能出现拉力。网架的受力情况接近交叉梁系，刚度稍差于正放四角锥 网架。 星形四角锥网架适用于中、小跨度周边支承的网架。 杭州起重机械厂食堂 28×36m） （ 和中国计量学院风雨操场 （27×36m） 采用了这种网架结构型式。 ⑤ 棋盘形四角锥网架 棋盘形四角锥网架是在斜放四角锥网架的基础上，将整个网架水平旋 转 45o角，并加设平行于边界的周边下弦（图 4－16） ；也具有短压杆、长 拉杆的特点，受力合理；由于周边满锥，它的空间作用得到保证，受力均 匀。棋盘形四角锥网架的杆件较少，屋面板规格单一，用钢指标良好。适 用于小跨度周边支承的网架。 大同云岗矿井食堂（28×18m）采用了这种网架结构型式。
图 4－16
棋盘形四角锥网架
图 4－17
三角锥网架
3）三角锥体系 这类网架的基本单元是一倒置的三角锥体。锥底的正三角形的三边为 网架的上弦杆，其棱为网架的腹杆。随着三角锥单元体布置的不同，上下 弦网格可为正三角形或六边形，从而构成不同的三角锥网架。 ① 三角锥网架 三角锥网架上下弦平面均为三角形网格，下弦三角形网格的顶点对着 上弦三角形网格的形心（图 4－17） 。三角锥网架受力均匀，整体抗扭、抗 弯刚度好；节点构造复杂，上下弦节点交汇杆件数均为 9 根。适用于建筑 平面为三角形、六边形和圆形的情况。 上海徐汇区工人俱乐部剧场（六边形，外接圆直径 24m）采用了这种 网架结构型式。
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② 抽空三角锥网架 抽空三角锥网架是在三角锥网架的基础上，抽去部分三角锥单元的腹 杆和下弦而形成的。当下弦由三角形和六边形网格组成时，称为抽空三角 锥网架Ⅰ型（图 4－18a） ；当下弦全为六边形网格时，称为抽空三角锥网 架Ⅱ型（图 4－18b） 。 这种网架减少了杆件数量， 用钢量省， 但空间刚度也较三角锥网架小。 上弦网格较密，便于铺设屋面板，下弦网格较疏，以节省钢材。 抽空三角锥网架适用于荷载较小、跨度较小的三角形、六边形和圆形 平面的建筑。 天津塘沽车站候车室（D=47.18m，周边支承）较早采用了这种网架结 构型式。
图 4－18
a）抽空三角锥网架Ⅰ型
b）抽空三角锥网架Ⅱ型
③ 蜂窝形三角锥网架 蜂窝形三角锥网架由一系列的三角锥组成。上弦平面为正三角形和正 六边形网格，下弦平面为正六边形网格，腹杆与下弦杆在同一垂直平面内 （图 4－19） 。上弦杆短、下弦杆长，受力合理，每个节点只汇交 6 根杆件。 是常用网架中杆件数和节点数最少的一种。但是，上弦平面的六边形网格 增加了屋面板布置与屋面找坡的困难。 蜂窝形三角锥网架适用于中、 小跨度周边支承的情况， 可用于六边形、 圆形或矩形平面。 天津石化住宅区影剧院（44.4×38.45m）和开滦林西矿会议室（14.4 ×20.79m）较早采用了这种网架结构型式。 4）折线形网架 折板网架俗称折板网架，由正放四角锥网架演变而来的，也可以看作 是折板结构的格构化。当建筑平面长宽比大于 2 时，正放四角锥网架单向 传力的特点就很明显，此时，网架长跨方向弦杆的内力很小，从强度角度 考虑可将长向弦杆（除周边网格外）取消，就得到沿短向支承的折线形网 架。
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折线形网架适用于狭长矩形平面的建筑。
图 4－19
蜂窝形三角锥网架
图 4－20
折板网架
折线形网架内力分析比较简单，无论多长的网架沿长度方向仅需计算 5～7 个节间。 山西大同矿务局机电修配厂下料车间（21×78m）和石家庄体委水上 游乐中心（30×120m）采用了这种网架结构型式。 5）其它型式的网架 上述 13 种网架的基本型式均已列入《网架结构设计与施工规程》 JGJ7-91。此外，还有其它一些其它形式的网架，现分述如下。 ① 六角锥网架和六边棱柱体网架 六角锥网架是由六角锥单元和连接锥顶的杆件组成（图 4－21） 。六角 锥单元可以正放，也可以倒置。网架的上下弦网格呈三角形或六边形。由 于节点汇交杆件较多，构造复杂，应用较少。六边棱柱体网架是指其网格 以六边形为基本形式而构成的网架（图 4－22） ，随着腹杆布置不同也可以 构成多种形式。 ② 蛛网式网架 蛛网式网架由辐射桁架、环向桁架以及支撑系统所组成（图 4－23） 。 辐射桁架是经圆心呈放射状布置的竖向平面桁架，一般沿圆周等分布 置，它是网架的主要受力构件；环向桁架是在辐射桁架间呈环向布置的竖 向平面桁架，其受力由圆心向外逐渐减小，因此布置较密；支撑系统是为 减小环向桁架弦杆计算长度而设于上下弦平面内的斜撑杆件。 这种网架空间刚度大，稳定性及抗震性能良好，起拱方便，易于找坡 排水。但是由于杆件较多，且长度变化大，节点构造与施工制作较复杂。 主要适用于圆形平面。 天津市地铁西南角售票厅（D=15m）采用了这种网架结构型式。 ③ 板架体系 在四角锥或三角锥网架的角锥单元中，如果以钢筋混凝土带肋板来替
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代原有的上弦杆和覆盖的屋面板，并使之与钢腹杆相连，就形成了如图 4
图 4－21 六角锥网架
图 4－22 六边棱柱体网架
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图 4－23
蛛网式网架
－24 所示的四角锥板架单元或三角锥 板架单元。将这些单元组装，并在 各锥顶间连以下弦杆，就构成了这种 由板架（杆）组合而成的结构体系。 这种体系既保持了网架结构的许多优 点，又改善了上弦的受力状况，并使 屋面的围护结构与承重结构结合，因 图 4－24 板架体系 而受力性能好，承载能力高，有较好 的经济效果。 由于在板架体系中采用了钢筋混凝土与钢两种材料， 因此在计算理论、 节点构造、单元体的制作与体系的组装等方面都提出了许多新的问题。我 国正结合工程实践对此进行研究，以期使这种合理的结构体系更为完善。 板架体系适用于建筑平面为正方形或矩形的周边支承网架，也可应用 于楼盖结构。 徐州浃河煤矿餐厅（54×21m，18×9m） 、上海石油供应站金属材料 中转仓库（36×72m） 、贵州工学院阶梯教室（12.1×15.24m）和南开大学 体育馆（18×24m）采用了这种网架结构型式。
图 4－25
表皮受力体系
④ 表皮受力体系 表皮受力体系也称应力蒙皮结构，或锥形屋顶结构（图 4－25） 。它与 角锥网架结构的主要差别在于锥体单元的构成。表皮受力体系的锥体单元 是由薄铝板、胶合板或塑料板等材料沿棱封闭而成，而一般角锥网架中的 锥体单元则是由沿锥底、锥棱设置的杆件所形成。如将这些由薄板组成的
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锥体适当组合，并在锥顶之间连以弦杆即构成这种表皮受力体系。 锥体可为三角锥、四角锥、六角银或圆锥。它们可以正放，也可倒置。 当锥体正放时，锥顶向上，锥体表面兼有受力与覆盖功能，锥底可以开放 不作封闭。当锥体倒置时，锥顶向下，锥底上设置屋面板可以增加结构的 刚度。 这种体系适用于餐厅、会议室、车站、门厅等小跨度的屋盖。国外对 这种体系进行过试验研究，并有些工程实践。 通过以上介绍，说明了网架结构具有极为丰富的内容和形式。近年来 国内、外在网架结构的形式上又有所发展，特别是在空间网格结构中利用 了形式代数（Formex A1gebra） ，使这类有规律组合的形状复杂的结构图象 表现和数据处理大为简化，为发展新的结构形式创造有利条件。同时，网 架结构的应用范围也日益扩大， 中跨度建筑的屋盖结构， 不仅用以作为大、 而且为满足大跨度楼面的需要，在多层房屋的楼盖以及格网架与屋盖、楼 盖和墙面结合使用的工程实例也不断出现。 为开拓新的结构形式，除了发展网架结构本身的形式以外，将网架与 拱、悬索等结构结合，可以组成许多在几何形状和建筑造型上新颖合理的 结构形式，也为进一步开拓网架结构的应用范围创造了条件。1987 年兴建 的江西省体育馆即采用了拱和网架的组合结构，它在比赛厅的中部设置了 跨度为 88m、矢高 51m 的钢筋混凝土无铰拱（图 4－26） 。从而将长六边 形平面分割为两个梯形平面，在梯形平面上设置了三角锥网架。网架除支 承于周边支柱外， 在拱身平面内亦没有支承桁架， 从而减少了网架的跨度。 它将拱与网架组合，使建筑与结构有机结合，造型新颖，颇有特点。将索 与网架结合也是一种有特色的结构形式，即索网架、索网壳。
图 4－26
江西省体育馆
三、网架结构的选型
网架结构的形式很多， 如何结合工程的具体条件选择适当的网架型式， 对网架结构的技术经济指标、 制作安装质量以及施工进度等均有直接影响。 影响网架选型的因素也是多方面的，如工程的平面形状和尺寸、网架的支 承方式、荷载大小、屋面构造和材料、建筑构造与要求、制作安装方法以
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及材料供应等。因此，网架结构的选型必须根据经济合理、安全实用的原 则，结合实际情况进行综合分析比较而确定。 在给定支承方式的情况下，对于一定平面形状和尺寸的网架，从用钢 量指标或结构造价最优的条件出发， 4－1 列出了各类网架的较为合适的 表 应用范围，可供选型时参考。 表 4－1
支承方式 平面形状
网架结构选型
选 用 网 架 棋盘形四角锥网架 斜放四角锥网架 星形四角锥网架 中小跨度 正放抽空四角锥网架 两向正交正放网架 两向正交斜放网架 蜂窝形三角锥网架
长宽比≈1.0
周 边 支 承
矩 形 大 跨 度
两向正交正放网架 两向正交斜放网架 正放四角锥网架 斜放四角锥网架 长宽比＝1～1.5 两向正交斜放网架 正放抽空四角锥网架 两向正交正放网架 长宽比＞1.5 正放四角锥网架 正放抽空四角锥网架 折板形网架 圆 形 中小跨度 抽空三角锥网架 蜂窝形三角锥网架 三向网架 三角锥网架
多边形 （六边形，八边形） 大 跨 度
四点支承 多点支承 周边支承 与点支承 相结合 矩 形
两向正交正放网架 正放四角锥网架 正放抽空四角锥网架 斜放四角锥网架 正交正放类网架 两向正交斜放类网架
注：① 对于三边支承一边开口矩形平面的网架，其选型可以参照周边支承网架进行； ② 当跨度和荷载较小时， 对角锥体系可采用抽空类型的网架， 以进一步节约钢材。 14
对于周边支承的网架，当平面形状为正方形或接近正方形，由于斜放 四角锥、星形四角锥、棋盘形四角锥三种网架结构上弦杆较下弦杆为短， 杆件受力合理，节点汇交杆件较少，且在同样跨度的条件下节点和杆件总 数也比较少，用钢量指标较低；因此，在中小跨度时应优先考虑选用。正 放抽空四角锥网架，蜂窝形三角锥网架也具有类似的优点，因此在中、小 跨度，荷载较轻时亦可选用。当跨度较大时，容许挠度将起主要控制作用， 宜选用刚度较大的交叉桁架体系或满锥形式的网架。 在网架选型时，从屋面构造情况来看，正放类型的网架屋面板规格整 齐单一；而斜放类型的网架屋面板规格却有两、三种。斜放四角锥的上弦 网格较小，屋面板的规格也小；而正放四角锥的上弦网格相对较大，屋面 板的规格也大。 从网架制作来说，交叉平面桁架体系较角锥体系简便，正交比斜交方 便，两向比三向简单。而对安装来说，特别是采用分条或分块吊装方法施 工时，选用正放类网架比斜放类的网架有利。因为斜放类网架在分条或分 块后，可能因刚度不足或几何可变而要增设临时杆件予以加强。 从节点构造要求来说，焊接空心球节点可以适用于各类网架；而焊接 钢板节点则以选用两向正交类的网架为宜；至于螺栓球节点，则要求网架 相邻杆件的内力不要相差太大。 总之，在网架选型时，必须综合考虑上述情况，合理地确定网架的形 式。
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4.2 网架结构的构造设计
网架结构的主要尺寸有网格尺寸（指上弦网格尺寸）和网架高度。确 定这些尺寸时应考虑跨度大小、柱网尺寸、屋面材料以及构造要求和建筑 功能等因素。
4.2.1 网格尺寸
网格尺寸的大小直接影响网架的经济性。确定网格尺寸时，与以下条 件有关： 1．屋面材料 当屋面采用无檩体系（钢筋混凝土屋面板、钢丝网水泥板）时，网格 尺寸一般为 2～4m。若网格尺寸过大，屋面板重量大，不但增加了网架所 受的荷载，还会使屋面板的吊装发生困难。当采用钢檩条屋面体系时，檩 条长度不宜超过 6m。网格尺寸应与上述屋面材料相适应。当网格尺寸大 于 6m 时，斜腹杆应再分，此时应注意保证杆件的稳定性。 2．网格尺寸与网架高度成合适的比例关系 通常应使斜腹杆与弦杆的夹角为 45o～60o， 这样节点构造不致发生困 难。 3．钢材规格 采用合理的钢管做网架时，网格尺寸可以大些；采用角钢杆件或只有 较小规格钢材时，网格尺寸应小些。 4．通风管道的尺寸 网格尺寸应考虑通风管道等设备的设置。 对于周边支承的各类网架，可按表 4－2 确定网架沿短跨方向的网格 数，进而确定网格尺寸。表中，L2为网架短向跨度，单位为m。当跨度在 18m以下时，网格数可适当减少。
4.2.2 网架高度
网架高度越大，弦杆所受力就越小，弦杆用钢量减少；但此时腹杆长 度加大，腹杆用钢量就增加。反之，网架高度越小，腹杆用钢量减少；弦 杆用钢量增加。 因此网架需要选择一个合理的高度， 使得用钢量达到最少； 同时还应当考虑刚度要求等。合理的网架高度可根据表 4－2 中的跨高比 来确定。 确定网架高度时主要应考虑以下几个因素：
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表 4－2
网架形式 两向正交正放网架 正放四角锥网架 正放抽空四角锥网架 两向正交斜放网架 棋盘形四角锥网架 斜放四角锥网架 星形四角锥网架
网架的上弦网格数和跨高比
钢檩条屋面体系 网格数 跨高比 网格数 跨高比
钢筋混凝土屋面体系
(2～4)+0.2L2 10～14 (6～8) +0.08L2 (6～8)+0.07L2 (13～17) －0.03L2
1．建筑要求及刚度要求 当屋面荷载较大时，网架高度应选择的较高，反之可矮些。当网架中 必须穿行通风管道时，网架高度必须满足此高度。但当跨度较大时，网架 高度主要由相对挠度的要求来决定。一般说来，跨度较大时，网架的跨高 比可选用得大些。 2．网架的平面形状 当平面形状为圆形、正方形或接近正方形的矩形时，网架高度可取得 小些。当矩形平面网架狭长时，单向作用就明显，其刚度就越小些，故此 时网架高度应取得大些。 3．网架的支承条件 周边支承时，网架高度可取得小些；点支承时，网架高度应取得大些。 4．节点构造形式 网架的节点构造形式很多，国内常用的有焊接空心球节点和螺栓球节 点。二者相比，前者的安装变形小于后者。故采用焊接空心球节点时，网 架高度可取得小些；采用螺栓球节点时，网架高度应取得大些。 此外，当网架有起拱时，网架的高度可取得小些。
4.2.3 屋面材料及屋面构造
要使网架结构经济省钢的优点得以实现，选择适当的屋面材料是一个 关键。在网架结构设计中，应尽量采用轻质、高强，具有良好保温、隔热、 防水性能的轻型屋面材料。 根据所选屋面材料性能的不同，网架结构的屋面分为有檩体系屋面和 无檩体系屋面。 1．有檩体系屋面 当采用木板、加筋石棉水泥波形瓦、纤维水泥板等轻型屋面材料时， 由于此类屋面材料的最大支点距离较小，故多采用有檩体系屋面构造（图
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4－27） 。通常的做法是在屋架支托设钢檩条（如槽钢、角钢、Z形钢、冷 弯槽钢、桁架式檩条等） ，上面铺设木板作为屋面结构层，上面再做柔性防 水层和铝合金板保护层。当需要保温时，可在木板下面做隔热层。这种做 法的屋面自重较轻，一般在 1.0～1.3kN/m2范围内，但防火性能较差。
图 4－27
有檩体系屋面构造
压型金属屋面板是近年发展出来的新型屋面材料。 它是用厚度为 0.6～ 1.6mm 的镀锌钢板、冷轧钢板、彩色钢板、或铝板等原材料，经辊压冷弯 成各种波形的压型板。 压型钢板的钢材一般采用Q215 钢或Q235 钢，压型铝板一般采用铝锰 合金LF21。压型钢板有单层的，也有双层中间夹隔热材料的夹芯板。这种 屋面材料具有轻质高强、美观耐用、施工简便、抗震防火的特点，它的加 工和安装已经达到标准化、工厂化、装配化。但价格较贵。压型钢板可直 接铺设在钢檩条上。这种屋面的重量为 1.0～1.8kN/m2。 2．无檩体系屋面 当采用带肋钢丝网水泥板、预应 力混凝土屋面板等作屋面材料时，由 于它们所要求的最大支点距离均较 大，故多采用无檩体系屋面（图 4－ 28） 。 通常屋面板的尺寸与网架上弦网 格尺寸相同，屋面板直接搁在屋架上 弦网格节点的支托上。应保证每块屋 面板有三点与网架上弦节点的支托焊 牢。再在屋面板上做找平层、保温层 及二毡三油防水层。 图 4－28 无檩体系屋面 无檩体系屋面的优点是施工、安 装速度快，零配件少。但屋面重量大，一般自重大于 1.5kN/m2。屋盖自重
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大会导致网架用钢量的增大，还会引起柱、基础等下部结构造价增加，对 屋盖结构的抗震性能也有较大影响。
4.2.4 网架的起拱和屋面排水
1．网架的起拱 网架的起拱有两个作用，一是为了消除网架在使用阶段的挠度影响，称为 施工起拱。一般情况下，网架的刚度大，中小跨度网架不需要起拱。对于 大跨度（L2>60m）网架或建筑上有起拱要求的网架，起拱高度可取L2/300， L2为网架的短向跨度。 网架起拱的方法，按线型分为折线型起拱和弧线型起拱两种。按方向 分有单向和双向起拱两种。狭长平面的网架可单向起拱，接近正方形平面 的网架应双向起拱。 网架起拱后，会使杆件的种类、节点的种类大为增加，从而会引起网 架设计、制造和安装时的麻烦。 2．屋面排水坡度 为了屋面排水，网架结构的屋面 坡度一般取 1%～4%，多雨地区宜选 用大值。 当屋面结构采用有檩体系时， 还应考虑檩条挠度对泄水的影响。对 于荷载、跨度较大的网架结构，还应 考虑网架竖向挠度对排水的影响。 图 4－29 屋面坡度的做法有如下几种： ① 上弦节点加小立柱找坡 当小立柱较高时， 应注意小立柱自身的稳 定性，这种做法构造比较简单。 ② 网架变高度 当网架跨度较大时，会造成受压腹杆太长的缺点。 ③ 支承柱找坡 采用点支承方案的网架可用此法找坡。 ④ 整个网架起拱 一般用于大跨度网架。网架起拱后，杆件、节点的 规格明显增多，使网架的设计、制造、安装复杂化。当起拱高度小于网架 短向跨度的 1/150 时，由起拱引起的杆件内力变化一般不超过 5%～10%。 因此，仍按不起拱的网架计算内力。
4.2.5 网架结构的容许挠度
网架结构的容许挠度不应超过下列数值： 用作屋盖——L2/250；用作楼盖——L2/300；L2为网架的短向跨度。
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详解空间结构(网架结构)的发展规律
详解空间结构（网架结构）的发展规律 空间结构（网架结构）的发展是和人类生活、生产的需要，科学技术水平以及物质条件的发展紧密相连的，它经历了一个漫长的发展过程。回顾人类发展的历史，就可发现其中一个显著的特点就是其活动空间的不断改善与扩充。远古伊始，人类或挖洞穴居或构木为巢，仅是为争取一个生存的空间，随着科学技术的发展，人们懂得运用各种材料建造出更牢固、更舒适的空间。空间结构已成为21世纪建筑结构学科中最重要与最活跃的发展领域之一，回 顾空间结构的发展历程，可以总结出一些空间结构的发展规律。 空间结构的跨度越来越大。从古罗马的圣彼得大教堂到英国伦敦的“千年穹顶”，其直径由42m扩大到320m.在每一次空间结构形式的创新和发展的背后，都伴随着建筑物跨度的不断增大。近年来，已建或在建的超过百米跨度的建筑愈来愈多，各种形式的空间结构向超大跨度结构发展，如我国广州会展中心张弦立体桁架跨度达到126.6m、广州新白云机场立体管桁结构跨度180m、国家大剧院双层空腹网壳跨度212mx146m、国家游泳中心“水立方”多面体空间刚架的跨度也达到177m等，国家“鸟巢”体育场微弯型网架的跨度达到了340mx290m. 空间结构向轻量方向发展。随着空间结构跨度的增加，结构自重对跨度的影响也越来越明显，通过空间结构诸如薄壳结构、网架结构、网壳结构、悬索结构和膜结构的发展过程，结构的自重越来越轻，从砖石穹顶的6400kg/㎡减少到膜结构的10kg/㎡,体现了建筑结构的飞跃进步。 由单一结构向组合杂交结构发展。早期结构形式所用的材料、结构形式比较单一。随着空间结构的发展，将多种材料相互组合，将多种构件相互杂交，取长补短，发展为各种组合结构（如组合网格结构）、杂交结构（如斜拉网格结构、预应力网格结构等）。
网架结构设计与施工规程jgj7—91(1)
网架结构设计与施工规程JGJ7—91 主编单位：中国建筑科学研究院、浙江大学批准部门：中华人民共和国建设部施行日期：1992 年4 月1 日关于发布行业标准《网架结构设计与施工规程》的通知建标[ 1991] 648号 各省、自治区、直辖市建委（建设厅），计划单列市建委，国务院有关部门：根据原城乡建设环境保护部（86）城科字第263 号文的要求，由中国建筑科学研究院、浙江大学主编的《网架结构设计与施工规程》，业经审查，现批准为行业标准，编号JGJ7—91，自1992 年4 月1 日起施行。原国家建筑工程总局批准的标准《网架结构设计与施工规定》JGJ7—80 同时废止。 本规程由建设部建筑工程标准技术归口单位中国建筑科学研究院归口管理和解释。由建设部标准定额研究所组织出版。在实施过程中如有问题和意见，请函告中国建筑科学研究院。中华人民共和国建设部1991年9 月29日 主要符号 Ab ――网架下弦杆截面面积； At ——网架上弦杆截面面积； Am——支承（上承或下承）平面弦杆截面面积的算术平均值； Aeff ――高强度螺栓有效截面面积； D ――网架的折算抗弯刚度；钢球直径； d 钢管外径； di, d2――组成B角的钢管外径；螺栓直径； ds――销子直径； E――弹性模量； Ec――柱子材料弹性模量； FEK ――网架结构的总水平地震作用标准值； FEVKi ――作用在网架第i节点上竖向地震作用标准值； Ft ――总起动牵引力； Ft1, Ft2 ――起重滑轮组的拉力标准值； f——钢材的强度设计值；――高强度螺栓经热处理后的抗拉强度设计值；Gi ――网架第i节点的重力荷载代表值；Gk ――网架的永久荷载标准值；Gok ――网架总自重标准值；gok 网架自重标准值； He ――柱子高度； h――网架高度； I ――简化为交叉梁系的折算惯性矩； Ke ――悬臂柱的水平刚度； L1 ――网架的长向跨度； L2——网架的短向跨度； I ――杆件几何长度； M ——拟夹层板的弯矩设计值； Nb ――网架下弦杆轴向力设计值； Nc ——网架斜杆轴向力设计值，受压空心球的轴向压力设计值； Nt ----- 网架上弦杆轴向力设计值，受拉空心球的轴向拉力设计值; ――高强度螺栓的拉力设计值；
网架工程设计与施工说明
网架工程设计与施工说明 一、工程概况 1.工程名称：（沈阳）沈北财落净配水厂净水间网架及屋面工程。 2.网架形式：螺栓球节点正放四角锥网架。 3.网架平面尺寸：见图。 4.水平投影面积：见图。 5.网架矢高：见图。 6.支承形式：上弦支承。 二、设计及施工依据： 1.《网架结构设计与施工规程》JGJ7－91； 2.《钢结构设计规范》GB50017－2003; 3.《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205－2001； 4.《钢网架行业标准》JGJ7 5.1~75.3－91; 5.《钢网架螺栓球节点用高强度螺栓》GB/T16939－1997； 6.《网架结构工程质量检验评定标准》JGJ78－91； 7.《建筑结构荷载规范》GB50009－2001； 8.《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018－2002； 9.《建筑抗震设计规范》GB50011－2001； 10.土建设计预案及甲方技术交底。 三、材料 1.钢管：选用Q235高频焊管或无缝管； 2.高强螺栓：选用GB38推荐的400Cr，等级符合GB/T16939－1997； 3.钢球：螺栓球选用45#钢锻制； 4.封板锥头：选用Q235钢，钢管直径大于等于76时须采用锥头，连接焊缝壹级锥头的 任何截面应与连接的钢管等强，厚度应保证强度和变形的要求，并有实验报告； 5.套筒：根据要求采用Q235； 6.材料均需具有质保证书及理、化实验报告，钢球需打上编号，所有产品的质量应符合 《钢网架行业标准》JGJ75.1~75.3－91； 7.屋面材料彩钢板，玻璃丝绵保温，容重：16㎏/m3 ；屋面排水坡度5%。 四、设计技术参数： 1.静荷载： 上弦层：0.30KN/M2；外四周两排节点荷载乘以2倍。 下弦层：0.20KN/M2；图示两轴线对称位置四排10KN/节点； 2.上弦活荷载：0.55KN/M2； 3.基本风压：0.55KN/M2； 4.基本雪压：0.55KN/M2； 5.地震烈度：7°； 6.计算机程序自动计入网架自重； 7.原则上荷载必须作用在节点上。
我国空间网架结构的发展现状pdf(DOC)
1997 年 12 月天津城市建设学院学报第3卷第4期D ec. 1997 JOU RNAL O F T IAN J IN IN ST ITU T E O F U RBAN CON STRU CT ION V o l. 3N o. 4 我国空间网架结构的发展现状 刘锡良X潘延东 (天津大学300072) 摘要论述网架结构(平板网架及网壳)在我国迅速发展的原因,并对其进行分析,然后按结构形式、网架连接、计算分析、施工检验以及质量等分别详述其发展情况,最后列举一些典型有代表性的实例,并浅谈曲面型网架(网壳)的展望。 关键词:网架结构,平板网架,网壳 THE PRESENT CO ND IT IO N O F THE D EVELO PM ENT O F SPACE FRAM EWO RK STRUCTURE IN CH INA L iu X ilang Pan Yandong (T ian jin U n iversity300072) Abstract In th is p ap er, the rea son s fo r rap id developm en t of sp ace fram ew o rk structu re (fla t sp ace fram ew o rk and reticu la ted shell) in ou r coun try a re discu ssed and ana lyzed. T he developm en t situa tion of sp ace fram ew o rk structu re is exp la ined in deta il acco rding to its structu ra l style, con nection typ e, ca lcu la ting ana lysis, con struction exam ina tion and qua lity resp ectively. F ina lly, som e typ ica l exam p les a re listed and an elem en ta ry in troduction to the p ro sp ect of the cu rved fram ew o rk ( reticu la ted shell) is m ade. Key words: fram ew o rk st ructu re, fla t sp ace fram ew o rk , ret icu la ted shell 2 空间结构主要是指薄壳、网架、网壳、折板和悬索结构。这五种结构在我国都有不同程度 的应用和发展,特别是网架应用范围最广,数量最多,近年来发展很快,从1990年在北京举行的第十一届亚运会的场馆建筑上就可看出网架结构的应用情况。亚运会新建的十三个场 馆中十一个采用了网架与网壳,其中焊接球节点占绝大多数,平板型网架占一半以上(表1)。如从全国各省、市、地区或县的体育馆来看, 几乎全部采用空间结构, 而且大部分采用网架结构。这主要是网架技术比较成熟,重量轻、工期短、造价低廉,当然还有抗震性能好、刚度 大等一些独特优点。另外由于重量轻,用于大跨度更是独占鳌头,非此莫属。目前我国已建 成的8000余座网架中,中小跨度占绝大多数,这又说明网架所适用的范围不仅限于大跨度X收稿日期: 19977年3月
网架结构
建筑钢结构设计作业（论文） 题目：网架结构 ——我国网架结构的发展现状及前景 学生姓名：高峰 学号：2013212243 专业班级：土木工程13-3班 指导教师：王静峰 2016年4月18日
目录 第1章我国网架结构的发展史和发展现状 (1) 第2章网架结构的特点、适用范围 (9) 第3章网架的结构形式及选型 (12) 3.1 交叉桁架体系 (12) 3.2 角锥体系 (13) 3.3 网架结构的计算 (13) 第4章分析与讨论-网架结构未来的发展方向 (18) 第5章结论 (19) 参考文献 (20)
摘要：本文主要介绍了网架结构的主要形式和部分计算过程以及在我国的发展历程，充分分析了网架结构的特点、选型和适用范围，同时以一个客观真诚的态度对网架结构未来在我国的发展趋势和前景做出了推测和预估。 第1章我国网架结构的发展史及现状[1] 空间结构主要是指薄壳、网架、网壳、折板和悬索结构。这五种结构在我国都有不同程度的应用和发展,特别是网架应用范围最广,数量最多,近年来发展很快,从1990年在北京举行的第十一届亚运会的场馆建筑上就可看出网架结构的应用情况。亚运会新建的十三个场馆中十一个采用了网架与网壳,其中焊接球节点占绝大多数,平板型网架占一半以上。 如从全国各省、市、地区或县的体育馆来看,几乎全部采用空间结构,而且大部分采用网架结构。这主要是网架技术比较成熟,重量轻、工期短、造价低廉,当然还有抗震性能好、刚度大等一些独特优点。另外由于重量轻,用于大跨度更是独占鳌头,非此莫属。目前我国已建成的8000余座网架中,中小跨度占绝大多数,这又说明网架所适用的范围不仅限于大跨度(60m以上),而且对30m～60m以及30m以下的中小跨度也极适合,故近年来采用网架结构的工程愈来愈多[图1][2]。
螺栓球网架设计说明
网架设计说明 一、工程概况 1、网架结构型式：本网架为螺栓球节点网架。 2、网架平面尺寸详见网架平面图。 3、网架屋面为彩钢瓦。 4、本工程坡度形式为檩条找坡。 5、网架支承形式：下弦柱点支承。 6、网架平面布置图中方框为支座，支座反力单位为千牛（KN）。 二、设计所遵循规范：（施工必须遵照以下规范） 1、《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 2、《建筑抗震设计规范》GB50011-2001 3、《网架结构设计与施工规程》JGJ7-91 4、《钢结构设计规范》GB50017-2003 5、《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001 6、《钢网架螺栓球节点》JG11-1999 7、《钢网架检验及验收标准》JGJ12-1999 8、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002 三、设计技术参数 1、上弦静载0.30KN/㎡ 2 下弦静载0.10KN/㎡ 3、上弦活载0.50KN/㎡ 4、雪荷载0.40KN/㎡ 5、风荷载0.45KN/㎡ 6、地震设防烈度：7 度；温差±25℃。 7、计算机程序自动形成网架自重。 8、荷载必须作用在节点上，使用中不得超载，杆件不随横向荷载。 9、本网架工程采用朱坊云编制的SFCAD2006进行满应力优化设计。 四、防火要求 本工程防火等级为二级，网架耐火极限为1.5h。 五、材料要求 1、钢管：选用GB700-88中的Q235B，采用高频焊接钢管或无缝钢管。 2、高强螺栓：选用GB3077中的40Cr；等级符合GB/T16939，为10.9级。 3、封板锥头：选用Q235B钢，钢管直径大于等于75时必须采用锥头，连接焊缝以及锥头的 任何截面应与连接的钢管等强，厚度应保证强度和变形的要求，并有试验报告。 4、套筒：选用Q235B。 5、焊条选用E43系列。 6、材料应具有质量保证书或证明书及试验报告，产品质量应符合《钢网架行业标准》。 六、网架制作、安装 1、网架的制作、安装均应符合《钢结构工程施工及验收规范》的规定。 2、未注明尺寸的焊缝一律满焊，最小焊缝高度为最小构件厚度的1.5倍且不小于Hf=4mm， 最小焊缝长度为构件肢长的1.5倍且不小于120mm。 3、构件出厂前必要时行预拼装工作，如吊装须注意吊点的布置及采取必要的临时加固措施。 4、预埋件与网架支座板是由螺栓连接，所以在施工中应绝对保证其位置和标高水平允许偏差 ±10mm，竖直允许偏差±5mm。 七、网架除锈、涂装 1、网架在制作前钢材必须进行彻底除锈，要求无锈蚀，无灰尘等，除锈等级按《涂装前钢材 表面锈蚀等级和除锈等级》GB8923-88的St2.0。 2、钢材除锈后，防火面漆按耐火极限要求确定厚度，由专业厂家施工。 八、本网架图形和数据必须经甲方或相关部门认可后方可施工。
空间网架发展历史及安装方法
空间网架安装技术中国网架发展历史 网架结构广泛用作大跨度的屋盖结构。特点是汇交于节点上的杆件数量较多，制作安装较平面结构复杂。 网架结构节点有焊接球、螺栓球和钢板节点三种形式。网架的基本单元有三角锥、三棱体、正方体、截头四角锥等，可组合成平面形状的任何形体 网架结构是以多根杆件按照一定规律组合而成的网格状高次超静定结构。 杆件可以用多种材料制成，而以钢制管材或型材为主。这种结构在第二次世界大战之前在欧洲出现，而真正大规模应用则是在战后。当时，网架结构以其工厂制作、现场安装、施工方便、节约劳力等优点在不少场合取代了钢筋混凝土结构。网架结构的蓬勃发展是由于其具有一系列优点。首先是网架能起空间作用，由于所有杆件都能参与工作而具有良好的受力性能，其刚度和整体性优于一般平面结构，能有效承受各种非对称荷载、集中荷载和动荷载。网架中所有杆件的整体受力在地震作用下也显示了它优异的抗震特性。其次，网架结构制作安装比较方便。杆件与节点都可以在工厂生产，使现场工作量降至最低，同时也不需要复杂的技术，这就便于网架进行定型化工业化的施工，加之，中国在网架施工中还创造了一些简便有效的安装方法，并有专业化施工队伍进行安装。 在中国，第一个网架结构是在1964年首次用于上海师范学院球类馆的屋盖上，这个31.5m×40.5m大小，以角钢焊成的网架，掀起
了中国空间结构发展史上新的一页。经过二十多年的发展，网架结构已遍布全国各地，成为屋盖结构的一种主要形式。 由于网架结构的施工比一般平面结构复杂，因为它在拼装成整体之前还不能起空间作用，所以网架在大跨度体育馆逐渐推广之后，在施工中曾采用了多样的安装方法，并创造了一系列具有中国特色的安装技术。如上海体育馆就地拼装、整体起吊、高空移位安装方法，20世纪70年代出现了分条制作，高空滑移拼装，就地拼装、整体提升等安装方法。这些方法的改进与创新，对进一步在大、中跨度屋盖上推广应用网架起到了有力的推动作用。20世纪80年代，唐山经受地震灾害重建时，考虑到网架有优于一般平面结构的抗震性能。在唐山齿轮厂联合厂房、唐山机车车辆厂、客车总装车间等工程中都采用了上万平方米的网架结构。进入20世纪90年代，工业厂房中大面积的网架结构更是屡见不鲜，其规模也迅速增大。 网架安装方法 中国在大跨度网架安装施工中采用了多种安装方法，并创造了一些具有世界先进水平的安装技术，网架安装技术大致可分为整体吊装法、整体提升法、高空滑移法、高空散装法，分块安装法等几种。 整体吊装法 网架地面总拼时可以采用就地与柱错位或在场外进行。当就地与柱错位总拼时，网架起升后在高空中需要移位或转动1～2m左右，再下降就位。由于柱是贯穿在网架的网格中的，因此凡与柱相连的梁应断开，即在网架吊装完成后再施工框架梁。而且建筑物在地面以上的
网架结构设计说明
网架结构设计说明 一、设计概况： 1、工程名称：长丰南、淮南西十车道收费雨蓬网架工程 2、工程地点:安徽省准南市 3、网架结构:采用正放四角锥螺栓球节点 4、网架平面尺寸:见图;支承形式:见图。 5、建筑物使用基准期: 50 年 6、结构安全等级: 二级. 7、网架结构荷载： 上弦静载0.35KN/㎡ 下弦静载0.00KN/㎡ 上弦活载0.5KN/㎡ 基本风压：0.75KN/㎡ 风振系数取1.35，体型系数根据建筑结构荷载规范 GB50009-2012表8.3.1第22项取值。 地面粗糙度为B类。 抗震措施设防烈度为6度，建筑场地类别为Ⅱ 设计基本地震加速度为0.05g，设计分组一组 建筑抗震设防类别为丙类。 温差：±25℃ 设计容许挠度值：mm 附注：以上荷载不含网架自重。
二、设计依据： 1、依据甲方图纸。 2、依据现行国家规范规定： a、《空间网格结构技术规程》JGJ7-2010 b、《建筑结构荷载规范》GB50009-2012 c、《钢结构设计规范》GB50017-2003 d、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002 e、《建筑抗震设计规范》GB50011-2010 f、《钢网架螺栓球节点》JG/T 10-2009 g、《优质碳素结构钢》GB/T699-1999 h、《碳素结构钢》GB/T700-2006 i、《碳钢焊条》GB/T5117-95 j、《低合金钢焊条》GB5118-85 三、网架结构的计算和设计： 1、网架的计算采用同济大学编制的3D3S(V11.00)版网架网壳结构设计软件进行满应力优化设计，并符合《空间网格结构技术规程》 2、材料设计强度193N/m㎡，受压杆件长细比不大于180;在受拉杆件中，支座附近的长细比不大于250，直接承受动力荷载的长细比不大于250,一般杆件长细比300 3、网架结构的自重由计算机程序自动生成 4、荷载必须作用在球节点上，杆件不承受荷载。 5、网架平面布置图中标有"口"为支座位置，分Rx Ry Rz分别为横
网架结构的种类及其性能特点
网架结构已成为现代世界应用较普遍的新型结构之一。我国从20世纪60年代开始研究和采用，近年来，由于电子计算技术的迅速发展，解决了网架结构高次超静定结构的计算问题，促使网架结构无论在型式方面以及实际工程应用方面，发展都很快。 网架在需要大跨度、大空间的体育场馆、会展中心、文化设施、交通枢纽乃至工业厂房，无不见到空间结构的踪影。网架结构的优点是用钢量小、整体性好、制作安装快捷，可用于复杂的平面形式。适用于各种跨度的结构，尤其适用于复杂平面形状。这些空间交汇的杆件又互为支撑，将受力杆件与支撑系统有机结合起来，因而用料经济。 网架主要用于大、中跨度的公共建筑中，例如体育馆、飞机库、俱乐部、展览馆和候车大厅等，中小型工业厂房也开始推广应用。跨度越大，采用此种结构的优越性和经济效果也就越显著。网架结构板型网架结构按组成形式主要分三类：第一类是由平面桁架系组成，有两向正交正放网架、两向正交斜放网架、两向斜交斜放网架及三向网架四种形式；第二类由四角锥体单元组成，有正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、斜放四角锥网架、棋盘形四角锥网架及星形四角锥网架五种形式；第三类由三角锥体单元组成，有三角锥网架、抽空三角锥网架及蜂窝形三角锥网架三种形式。壳型网架结构按壳面形式分主要有柱面壳型网架、球面壳型网架及双曲抛物面壳型网架。网架结构按所用材料分有钢网架、钢筋混凝土网架以及钢与钢筋混凝土组成的组合网架，其中以钢网架用得较多。 网架结构可分为双层的板型网架结构、单层和双层的壳型网架结构。板型网架和双层壳型网架的杆件分为上弦杆、下弦杆和腹杆，主要承受拉力和压力。单层壳型网架的节点一般假定为刚接，应按刚接杆系有限元法进行计算；双层壳型网架可按铰接杆系有限元法进行计算。单层和双层壳型网架也都可采用拟壳法简化计算。 单层壳型网架的杆件，除承受拉力和压力外，还承受弯矩及切力。目前中国的网架结构绝大部分采用板型网架结构。网架结构是空间网格结构的一种。所谓“空间结构”是相对“平面结构”而言，它具有三维作用的特性。空间结构问世以来，以其高效的受力性能、新颖美观的形式和快速方便的施工受到人们的欢迎。空间结构也可以看作平面结构的扩展和深化。网架结构是空间杆系结构，杆件主要承受轴力作用，截面尺寸相对较小。 网架结构根据外形不同，可分为双层的板型网架结构、单层和双层的壳型网架结构。板型网架和双层壳型网架的杆件分为上弦杆、下弦杆和腹杆，主要承受拉力和压力；单层壳型网架的杆件，除承受拉力和压力外，还承受弯矩及切力。目前中国的网架结构绝大部分采用板型网架结构。 按实际用途：钢结构由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连结而成的空间结构。具有空间受力、重量轻、刚度大、抗震性能好等优点；可用作体育馆、影剧院、展览厅、候车厅、体育场看台雨篷、飞机库、双向大柱网架结构距车间
空间网架结构设计
空间网架结构设计
高福聚
石油大学建筑工程系 二○○四年六月
第四章
网架结构设计
4.1 网架结构的形式及种类
4.1.1 网架结构的基本单元及几何不变性
1．基本单元 网架结构可以看作是平面桁架的横向拓展、也可以看作是平板的格构 化。网架结构的起源，据说是仿照金刚钻石原子晶格的空间点阵排布，因 而是一种仿生的空间结构，具有很高强度和很大的跨越能力。 网架结构是由许多规则的几何体组合而成，这些几何体就是网架结构 的基本单元。常用的有：三角锥、四角锥、三棱体、正方棱柱体，此外还 有：六角锥、八面体、十面体等（图 4－1） 。
图 4-1
网架结构的基本单元
1
网架在任何外力作用下都必须是几何不变体系。因此，应该对网架进 行机动分析。 2．网架几何不变的必要条件 网架是一个铰接的空间结构，其任意一个节点有三个自由度。对于一 个具有 J 个节点，m 个杆件的网架，支撑于具有 r 根约束链杆的支座上时， 其几何不变的必要条件是： （4－1） 如果将网架作为刚体考虑，则最少的支座约束链杆数为 6，故 r ≥6。 由此可知，当 m ≥ 3 J ? r 时，为超静定结构的必要条件；当 m ＝ 3 J ? r 时，为静定结构的必要条件；当 m ≤ 3 J ? r 时，为几何可变体系。 3．网架几何不变的充分条件 分析网架结构几何不变的充分条件时，应先对组成网架的基本单元进 行分析，进而对网架的整体作出评价。 三角形是几何不变的。如果网架基本单元的外表面是由三角形所组 成，则此基本单元也将是几何不变的。在对组成网架的基本单元进行分析 时，一般有以下两种类型和两种分析方法。 1）两种类型： 自约结构体系 自身就为几何不变体系； 它约结构体系 需要加设支承链杆，才能成为几何不变体系。 2）两种分析方法： ① 以一个几何不变的单元为基础， 通过三根不共面的杆件交出一个新 节点所构成的网架也为几何不变；如此延伸。 ② 列出考虑了边界约束条件的结构总刚度矩阵 0， [K ] 为非奇异矩阵，网架位移和杆力有唯一解，网架为几何不变体系； 如果 K ＝0， [K ] 为奇异矩阵，网架位移和杆力没有唯一解，网架为几何 可变体系。
m + r ? 3 J ≥0 或 m ≥ 3 J ? r
[K ] ,
如果 K ≠
4.1.2
网架结构的形式
在对网架结构分类时，采取不同的分类方法，可以划分出不同类型的 网架结构型式。一般地， 1．按结构组成分 1）双层网架 具有上下两层弦杆，是最常用的网架结构形式。 2） 三层网架 具有上中下三层弦杆， 强度和刚度都比双层网架提高很 大。在实际应用时，如果跨度 l＞50m，酌情考虑；当跨度 l＞80m 时，应
2
网架结构方案(终版)
施工组织设计目录 一、工程概况与编制依据 1、工程概况 2、编制依据 二、网架杆件安装 （一）、总体布署 （二）、加工制作 （三）、运输 （四）、网架安装 （五）、质量保证措施及安全措施 三、屋面板安装 四、工程安全目标及安全措施 五、工期保证措施 六、现场文明施工 附件1: 网架安装示意 附件2：施工现场平面图 附件3：安装平面图 附件4：施工计划
一、工程概况与编制依据 1、工程概况 （1）、工程简介： 广东体育运动技术学院游泳馆维修改造网架结构工程，建筑规格为86.3X36.1M，投影面积约3300M2，结构形式为螺栓球网架结构，网格形式为正放四角锥、网格间距为4M，节点类型为螺栓球，支座底面标高为9.5M，屋面上层彩板约3300M2、屋面底板约3300M2。板型：屋面板面板为478型0.6mm+75mm保温棉，屋面底板为900型0.7mm铝镁猛板。 （2）、网架设计参数： 抗震设防烈度为7度，下弦支撑,网架上弦恒荷载0.3KN／m2，活荷载0.5KN ／m2，下弦恒荷载0.2KN／m2，风载0.5KN／m2。 2、编制依据 （1）.《建筑施工手册》第四版 （2）.《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001） （3）.《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81-2002） （4）.《网架结构设计与施工规程》(JGJ7—91) （5）.《网架结构工程质量检验评定标准》(JGJ78—91)》 （6）.《建筑施工安全检查标准》 （7）.现有设计蓝图及设计变更 2
Gangwangjiashigongfangan 二、网架杆件安装方案 (一)、总体部署 1、本工程的总体施工方案是：网架生产、运输、安装，其他配以涂漆及搬运后勤人员等； 2、进度安排 2.1设计出图：5天； 2.2加工制作：20天； 2.3网架安装：30 天； 2.4屋面施工为30天； 2.5现场施工总工期确保在60天内完成。 (二)、加工制作 1、出图 1.1出图是指在设计图的基础上生产加工图及安装图，做到以利加工、运输、现场堆放和安装。另外龙骨布置、节点及龙骨加工图，屋面排放、构造及屋面板加工图，以上图纸均由技术部来完成。 1.2本工程出图将由2人共同完成，其中1人设计，1人专业校对，出图后交设 3 网架·施工组织设计
网架发展历程
网架发展历程(一) 日期：2008-12-16 17:57:14 人气：360 网架的历程 二十世纪以来，在全世界范围内空间结构都得到了很大的发展。空间网架结构是空间网格结构的一种，所谓“空间结构”是相对“平面结构”而言，它具有三维作用的特性，空间结构也可以看作平面结构的扩展和深化。空间结构问世以来，以其高效的受力性能、新颖美观的形式和快速方便的施工受到人们的欢迎。在需要大跨度、大空间的体育场馆、会展中心、文化设施、交通枢纽乃至工业厂房，无不见到空间结构的踪影。 空间结构经过一个世纪的不断发展，在结构形式方面，除了网架、网壳之外，膜结构、张拉整体体系、开闭屋盖、可折叠结构等都是空间结构的新成员。二十世纪初期，钢铁材料为网架结构的发展提供了条件，其后的铝合金则使得网架的杆件更轻巧。近些年来的复合材料，特别是大量的新型建筑材料被开发出来，对空间结构的发展产生了强烈的影响。材料应用方面由于钢材品种与强度的不断提升，空间结构也越多地采用了型钢、钢管、钢棒、缆索乃至铸钢制品。在很大程度上，空间结构成了“空间钢结构”。随着现代计算机的出现，一些新的理论和分析方法，如有限单元法、非线形分析、动力分析等，在空间结构中得到了广泛应用，以至空间结构的计算和设计更加方便和准确，使得空间结构现在千变万化，种类多样。可以说空间结构已成为当代建筑结构最重要和最活跃的领域之一。 网架结构一般是以大致相同的格子或尺寸较小的单元（重复）组成的。常应用在屋盖结构。 通常将平板型的空间网格结构称为网架，将曲面型的空间网格结构简称为网壳。网架一般是双层的（以保证必要的刚度），在某些情况下也可做成三层，而网壳有单层和双层两种。平板网架无论在设计、计算、构造还是施工制作等方面均较简便，因此是近乎“全能”的适用大、中、小跨度屋盖体系的一种良好的形式。 网架的形式较多。按结构组成，通常分为双层或三层网架；按支承情况分，有周边支承、点支承、周边支承和点支承混合、三边支承一边开口等形式；按照网架组成情况，可分为由两向或三向平面桁架组成的交叉桁架体系、由三角锥体或四角锥体组成的空间桁架角锥体系等等。 我国网壳结构发展概况: 网壳结构是曲面型的网格结构，兼有杆系结构和薄壳结构的固有特性，受力合理，覆盖跨度大，是一种国内外颇受关注、有广阔发展前景的空间结构。网壳结构在解放初曾有所应用。当时主要是一类联方型的网状筒壳，材料为型钢或木材，跨度在30m左右，如扬州苏北农学院体育馆、南京展览中心（551厂）、上海长宁电影院屋盖结构等。作为有影响的我国第一幢大跨度网壳结构是天津体育馆屋盖，采用带拉杆的联方型圆柱面网壳，平面尺寸为52m×68m，矢高为8.7m，用钢指标为45kg每平米。该网壳1956年建成，1973年因失火而重建。此后，截至1992年上半年，据不完全统计，我国已建成各类网壳近80幢，覆盖建筑面积约70000平米，其中80％是近10年兴建的。如1989年建成的北京奥林匹克体育中心综合体育馆，平面尺寸为70m×83.Zm，采用人字形截面双层圆柱面斜拉网壳，为目前国内跨度最大的网壳结构。同年建成的濮阳中原化肥尿素散装库，平面尺寸为58m×135m，采用双层正放四角锥圆柱面网壳，为国内覆盖建筑面积最大的网壳结构，也是第一个采用螺栓球节点的网状筒壳。1967年建成的郑州体育馆，采用肋环形穹顶网壳，平面直径64m，矢高9.14m，为国内跨度最大的单层球面网完。又如1988年建成的北京体院体育馆，采用带斜撑的四块组合型双层扭网壳，平面尺寸为59.2m见方，矢高3.5m,挑檐3.5m，为我国跨度最大的四块组合型扭网壳。 网架发展历程 - 1 -
空间网架结构
空间网架结构 1、网架的特点和形式 网架结构一般是以大致相同的格子或尺寸较小的单元（重复）组成的。常应用在屋盖结构。通常将平板型的空间网格结构称为网架，将曲面型的空间网格结构简称为网壳。 网架一般是双层的（以保证必要的刚度），在某些情况下也可做成三层，而网壳有单层和双层两种。平板网架无论在设计、计算、构造还是施工制作等方面均较简便，因此是近乎“全能”的适用大、中、小跨度屋盖体系的一种良好的形式。 （1）网架特点 ①网架结构是高次超静定空间结构。空间刚度大、整体性好、抗震能力强，而且能够承受由于地基不均匀沉降带来的不利影响。
②网架结构的自重轻，用钢量省； ③既适用于中小跨度，也适用于大跨度的房屋； ④同时也适用于各种平面形式的建筑，如：矩形、圆形、扇形及多边形。 ⑤网架结构取材方便，一般采用Q235钢或Q345钢，杆件截面形式有钢管和角钢两类，以钢管采用较多，并可用小规格的杆件截面建造大跨度的建筑（因为网架结构能充分发挥材料的强度，节省钢材）。 ⑥网架结构其杆件规格统一，适宜工厂化生产，为提高工程进度提供了有利的条件和保证。 由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连结而成的平板空间结构。具有空间受力、重量轻、刚度大、抗震性能好等优点；网架结构广泛用作体育馆、展览馆、俱乐部、
影剧院、食堂、会议室、候车厅、飞机库、车间等的屋盖结构。具有工业化程度高、自重轻、稳定性好、外形美观的特点。缺点是汇交于节点上的杆件数量较多，制作安装较平面结构复杂。 （2）网架的形式 ①网架按弦杆层的形式：按弦杆层数不同可分为双层网架和三层网架。 (a) (b) 图3—1 双层及三层网架 ②双层网架的形式 a.平面桁架系网架：包括两向正交正放网架、两向正交斜放、斜交斜放网架和三向网架。
空间网格结构(网架与网壳结构)的三大优势分析
网格结构是在20世纪中叶以来特别是近30多年发展最快的空间结构形式，它是将多根杆件，按照某种有规律的几何图形，通过节点连接成的一种网格状的三维杆系结构。空间网格结构的外形可以成平板状，也可以呈曲面状。前者称为平板网架结构，常简称为网架；后者称为曲面网架或壳形网架结构，常简称为网壳。网格结构是网架与网壳的总称。网架与网壳结构统称为空间网格结构。 网格结构在国内外应用广泛且发展速度很快，这主要是由于其具有以下优点： （1)网格结构为三向受力的空间结构，受力合理，可以跨越较大的跨度，节约钢材。网架结构比单向受力的平面结构（如平面桁架）自重轻、钢材用量少。网壳结构中虽然曲面多样化，但从整体上来看主要承受压力，通过增大刚度，减小变形，精心设计可使网壳受力合理均匀，同样达到节省钢材的目的。 （2)工业化程度高，施工工期短，综合经济指标较好。网格结构的组成特点是用小构件组成跨度很大的空间结构，其构件和节点比较单一而且定型化，网格可以做成标准尺寸的预制单元、预制节点和零件，加工制作机械化程度高，可全部工厂化生产，成品质量高、工期短；预制单元和节点零件尺寸小、重量轻，便于存放、装卸、运输、拼装；节点连接简便可靠，现场施工安装操作简单快捷、灵活，且质量可靠，尤其网架结构，现场仅需简单的拼装，技术简单，工作量小，安装不需要大型起重设备。 （3)网格结构应用范围广泛，适用于各种跨度的工业建筑、体育建筑、公共建筑，满 足建筑功能或工艺灵活和复杂的各种要求，且网格结构可拆可装、便于建筑物的扩建、改建或移动搬迁。而且，网架结构中，可利用其上下弦之间的空间布置各种设备及管道等，能有效地利用空间，经济合理且使用方便。
网架设计说明
钢网架设计说明 一设计依据 1 本工程已批准的初步设计及建设、工艺、设备等有关专业提供的技术条件及图纸。 2 本工程结构设计使用年限为50年，建筑结构安全等级为二级。 3 抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组。场地类别 为Ⅱ级。建筑抗震设防类别为丙类。 4 设计基准期为50年的基本风压值为0.50KN/㎡，地面粗糙度为B类，基本雪压为0.50KN/㎡。 5 荷载标准值 （1）屋面恒载： 上弦（不含网架自重） 0.05KN/㎡ 下弦 0.10KN/㎡ (2) 屋面恒载： 上弦 0.50KN/㎡ (3) 温度变化±25℃ 6 结构设计规范和规程 《钢结构设计规范》 GB 50017-2003 《冷弯薄壁型钢结构技术规范》 GB 50018-2003 《钢结构工程施工质量验收规范》 GB 50205-2001 《建筑结构荷载规范》 GB 50009-2001 （2006版） 《建筑抗震设计规范》 GB 50011-2001 《网架结构工程质量检验评定标准》 JGJ 78-91 《钢网架螺栓球节点用高强度螺栓》 GB/T 16939-97 《建筑钢结构焊接技术规程》 JGJ 81-2002 《网架结构设计与施工规程》* JGJ 7-91 《钢网架螺栓球节点》* JG/T 10-99 (编者提示：本工程参考了*标注的修编中的新版规程及行业标准进行设计。) 二工程概况 本工程网架跨度39m*19m，上弦支承。螺栓球节点，正放四角锥网架，网格尺1.745m×1.640m，厚度1.44m. 三本网架结构采用中国建筑研究院编制的(2010年版)PKPM软件进行计算并设计。 四材料 1 钢管采用Q235B钢，可采用焊接钢管(GB/T 3092)或无缝钢管（GB/T 8162）。 2 钢球采用符合《优质碳素结构技术条件》GB 699的45号钢锻件，屈服强度为360N/㎜2。 3 高强度螺栓采用《优质碳素结构钢结构技术条件》GB/T 16939的经调质热处理的40Cr,直径＜M36的性能为10.9级，直径≥M36的性能为9.8级。 4 锥头封板采用Q235B钢，锥头采用锻件。 5 无纹螺母采用Q235B钢锻件。当高强度螺栓直径＞M30时，采用45号钢锻件。 6 紧固螺钉采用经调质热处理的40Cr. 7 支座、支托及连接件采用Q235B钢。 8 檩条采用Q235B钢制成的冷弯薄壁型钢。 9 普通螺栓采用符合现行国家标准要求的Q235B钢制造的C级粗制螺栓，性能等级4.8级。 10 上述钢号应有材料的质量证明及复验报告，符合现行国家标准的要求。
常见网架结构型式与建模技巧
常见网架结构型式与建模技巧 建筑结构通常分平面结构和空间结构两大类。应用最广泛的空间结构是空间网格结构，根据组成形状分为网架结构和网壳结构。当网格结构为平板型时即为网架结构，当网格结构为曲面形状并具有网壳的结构特性时即为网壳结构。 网架结构，首先按网格单元分为平面桁架系网架，四角锥体系网架、三角锥体系网架。其次，按网架的支承情况分为周边支承网架、点支承网架、周边支承与点支承相结合的网架，三边支承或两边支承网架。实际工程中，我们常用的是四角锥和三角锥体系网架。 网壳结构有很多种分类方法和种类，仅介绍常用类型，首先按结构型式分球面网壳、柱面网壳、双面抛物面网壳、折板型网壳、应力表皮网壳。其次，按支承条件分无水平推力网壳、有水平推力网壳。按层数分单层网壳、双层网壳等，详见附表。 开始设计网架工程时，应综合比较选择一个优化的结构类型，然后开始建模。建模是将工程模型转化为数字模型的一个过程。首先，根据建筑造型选择网格组成单元，划分网格尺寸。然后根据跨度、支承方式、荷载大小等，确定网架厚度。完成几何形状后，再根据支承柱的刚度给支座赋值。最后调整荷载、进行结构分析和设计。这样，反复比较几个网架方案，最终确定一个优化设计方案作为设计方案。 网架建模关键步骤如下： 第一、网格单元：目前常用的组成单元中四角锥体应用最普遍。因为，四角锥网架造型整齐、美观、刚度大。当网架几何尺寸为正方
形或接近正方形时，多采用斜放类锥体网架。当几何尺寸为多边形即六边形或八边形时，可采用三角锥网架，它形成的结构单元和网架整体很有规律，传力途径简洁，受力合理。当网架几何尺寸为圆形、弧形，可采用三角锥体，也可采用四角锥体系。 第二、网格尺寸和厚度：首先根据网架跨度和荷载大小确定网格数和网格尺寸。通过周边支承平板网架工程计算结果，总结如下最优网格数与跨高比的经验公式： 注：L2为短向跨度，单位为m。 以上公式仅为参考数据，实际工程设中应上下浮动10％进行试算比较，确定一个较佳的网格数作为工程数据。 其次，网格尺寸还和屋面材料有关，当屋面为压型钢板时，网格一般不应大于3m。否则，一般压型钢板都要增加副檩条。当屋面夹芯板时，可以大于3m。当屋面为采光板时，应根据玻璃、阳光板规格确定，一般不大于2m。 第三、支座假定：支座约束可分为自由、弹性、固定和强迫位移等四种。弹性支承是网架结构中普遍存在的约束条件。如果能计算出网架下部支承结构在某自由度方向的刚度，这样可以近似地计算出网
网架结构设计要点研究
网架结构设计要点研究 摘要：近年来，随着人们物质与精神文明水平的不断提高，人们需要越来越大的活动空间。而建筑物作为人类活动空间的一个重要场所，其建筑外观和使用功能都对网架结构提出了很大的要求，建筑物也因此需要越来越大的跨度来满足人们的需求，鉴于这种需求，大跨度空间结构蓬蓬勃勃的发展起来了。现如今形态万千的大跨度空间结构在体育馆、展览馆、飞机场、火车站及大中型厂房等各色建筑中得到广泛的应用。那么对相关网架结构的设计研究也就显得尤为重要。 关键词：网架结构；设计；措施 1、网架结构设计要点研究 1.1、网架结构的优点 网架结构在大跨结构中应用广泛且发展很快，其造型优美，形态变化多端，可以满足建筑外观丰富多变的要求；结构自重轻，有很好的经济指标；网架结构为高次超静定结构，各杆件协同工作，即使某根杆件破坏结构仍不会变为静定结构，从而保证结构能正常工作，所以网架结构安全系数较一般结构形式的高；网架结构中一些杆件交汇到同一节点，同一节点处各杆件既共同受力，又互为支撑，所以其整体性能好、稳定性好，这对结构受力是非常有利的；由于其自身特定的结构形式，网架结构相比其它结构形式具有良好的抗震性能；网架结构中杆件主要承受轴力，这与杆件的主要受力形式相符合，可以充分发挥材料的力学性能，达到节约用材的目的；网架结构成功实现了以较小的空间来造就较大的跨度，并且可以利用上弦下弦之间的空间来布置管道设备等，可以创造大的建筑空间来满足人们的需求。 1.2、网架结构的形式 网架结构有两层和三层的形式，两层形式是由上弦、腹杆、下弦组成，三层形式是由上弦、上腹杆、中弦、下腹杆、下弦组成，目前的结构中应用最为广泛的是两层的网架结构形式。 2、网架结构设计过程中若干问题的探讨 2.1、网架设计软件的选取问题 目前，国内外设计网架结构的软件主要有MSTCAD,SFCAD,MSGS等，其中MSTCAD开发运用最早，因为其良好的建模、分析及出图等综合性能被广泛采用，该建筑物中的网架结构设计也是采用该软件。该软件不仅能分析各种网架、网壳结构形式，还能处理平面析架、空间析架、门式钢架等结构形式。
网架结构建筑的设计与分析
网架结构建筑的设计与分析 发表时间：2016-09-02T15:02:47.940Z 来源：《低碳地产》2016年第8期作者：张振山 [导读] 网架结构是一种新型的建筑结构类型，主要应用在厂房、体育馆、展览馆等盖屋结构中。 黑龙江农垦勘测设计研究院 150090 【摘要】网架结构是一种新型的建筑结构类型，主要应用在厂房、体育馆、展览馆等盖屋结构中。本文对网架结构的特点进行了分析，还对建筑网架结构的设计流程进行了探讨，并结合实际设计案例，希望可以促进网架结构的合理应用。 【关键词】网架结构；建筑；设计；分析 网架结构属于平板结构，采用了多根杆件，而且是以网格的形式通过节点连接形成的一种空间结构，具有较高的稳定性。网架结构的自重比较轻，还具有较高的美观性，网架是由正方体、三棱体等基础的单元构成的，是一种平面桁架系网架，网架连接节点有焊接球节点、螺栓球节点、钢板节点等类型。 1、网架结构的特点 网架结构的结构形式比较特殊，其是一种空间杆系结构，而且受力的形式具有三维特点，可以承受多个方向的作用力，下面笔者对网架结构的特点进行简单的分析，以供参考。 1）网架结构有着较高的刚度，而且整体性较好，有着较强的抗震能力。 2）网架结构的自重比较轻，采用的钢材比较少，有效节省了钢材，还降低了施工的成本。 3）网架结构多采用的是Q235或Q345钢材，杆件截面多为钢管或者型钢的类型，网架节点有钢板、螺杆球、支座以及焊接球等形式，这种结构具有取材方便，施工工艺简单的优点。 4）网架结构的适用性强，可以适应多种平面形式的建筑。 5）网架结构具有工业化的特点，其杆件与部件的规格比较统一，适合工厂化生产，工作的效率比较高，可以加快工程的进度，保证建筑工程如期完工。 2、网架结构的设计流程 网架结构的设计是一项重要的工作，设计人员需要按照国家相关规范要求，对网架结构进行合理的优化，突出网架结构的特点。在对网架结构进行设计时，可以采用模型分析分方式，对网架进行合理的计算，还要对施工图进行调整。 1）模型分析。为了保证模型的合理性，施工设计人员需要对初期网络尺寸进行合理的划分，选择适合的网架厚度，对平面支座进行合理的调整，找到施工的关键点。在网架的边缘，需要对支座位置进行调整，这一过程需要遵循反复调整的原则，还要满足建筑外形的要求，结合网架受力的特点，保证模型满足图纸的设计要求。 2）网架结构的计算。网架计算时，主要是对支座设置情况、荷载输入以及工况的组合情况进行优化设计，在设计的过程中，应结合计算结果，对设计方案施工施工流程进行调节，检查风荷载的输入是否准确，对支座构件进行模拟，判断工况组合状态下，支座构件的设置是否合理，分项系数的设置是够准确。在对计算结构的挠度进行检查时，应保证其规范性，对不合理的地方进行调整。在对网架结构的几何可变情况进行检查时，还要检查连接节点的螺栓大小是否符合设计要求。 3）施工图的调整。在对施工图进行调整时，需要对节点施工图进行计算，并对加工施工图进行出图。水平网架是以水平面为基准面，而弧形网架是以拟合平面为基准面，在弧线相交的位置，应采用其他基准面进行计算。在对网架模型进行设计时，会利用专业的计算软件，在平面所在的位置需要移动到基点位置，避免出图中存在过多的误差，这会影响网架球的安装。施工图的调整可以保证网架结构建筑设计与施工的质量。 3、设计实例 为了对网架结构建筑的设计进行更加详细的分析，笔者结合某建筑设计实例，对网架结构的设计方案进行简单的介绍。 3.1工程概况 某火电厂厂房施工场地的地形比较特殊，具有南低北高的特点，地质属于丘陵地貌，施工设备采用的是顺列布置的方式，厂房结构采用的是网架结构的设计形式。主厂房采用的钢结构，横向为框排架+支撑结构的形式，纵向为梁柱铰接+支撑结构的形式，在适当轴位（尤其在结构底部内力较大处），设横向垂直支撑，保证结构的横向刚度和横向水平力的传递，以确保结构稳定和抵抗侧向力。厂房两机组单元之间设置伸缩缝，两机组厂房形成独立单元结构体系。 3.2抗震设计 按照我国规范确立的“三水准设防目标，两阶段设计步骤”的抗震设计思想，在具体设计中，第一阶段设计是通过多遇地震作用下的构件承载力验算，以及层间弹性变形验算，来满足第一水准的要求；并通过概念设计和相应的抗震措施来满足第二水准和第三水准地震的设计要求。第二阶段的设计是对厂房结构薄弱部位的弹塑性层间变形验算并采取相应的抗震措施，实现第三水准的设防要求。 3.3结构计算 结构分析计算的传统方法为平面杆系计算，不考虑钢结构厂房的空间协调作用。本工程采用STAADPRO、SAP2000等空间有限元分析程序进行计算分析，并互为校核，确保计算的准确性、正确性。将纵横向框、排架和各层楼、屋面联合组成的空间结构体系进行空间结构计算，在满足生产工艺要求的前提下，充分考虑了构件之间的协调作用，与传统的平面模型相比更进一步接近结构、荷载和受力的实际情况，可以精确考虑厂房的空间协调因素，使计算模型最大限度的反映结构的实际受力状态，使构件断面选择更趋于合理。 4、钢网架结构主厂房的优点 4.1网架结构的一般性能优势 1）安装简便、施工周期短、布置灵活多样，厂房的有效利用面积大。 2）构件断面小，结构自重轻，减小地震作用的影响，同时减少基础的建设费用，具有较高的性价比。