空間網架結構

1、空間網架結構 1、網架的特點和形式網架結構一般是以大致相同的格子或尺寸較小的單元（重復）組成的。常應用在屋蓋結構。通常將平板型的空間網格結構稱為網架，將曲面型的空間網格結構簡稱為網殼。 網架一般是雙層的（以保證必要的剛度），在某些情況下也可做成三層，而網殼有單層和雙層兩種。平板網架無論在設計、計算、構造還是施工制作等方面均較簡便，因此是近乎“全能”的適用大、中、小跨度屋蓋體系的一種良好的形式。（1）網架特點網架結構是高次超靜定空間結構。空間剛度大、整體性好、抗震能力強，而且能夠承受由于地基不均勻沉降帶來的不利影響。網架結構的自重輕，用鋼量??；既適用于中小跨度，也適用于大跨度的房屋；同時也適用于

2、各種平面形式的建筑，如：矩形、圓形、扇形及多邊形。網架結構取材方便，一般采用Q235鋼或Q345鋼，桿件截面形式有鋼管和角鋼兩類，以鋼管采用較多，并可用小規(guī)格的桿件截面建造大跨度的建筑（因為網架結構能充分發(fā)揮材料的強度，節(jié)省鋼材）。網架結構其桿件規(guī)格統(tǒng)一，適宜工廠化生產，為提高工程進度提供了有利的條件和保證。由多根桿件按照一定的網格形式通過節(jié)點連結而成的平板空間結構。具有空間受力、重量輕、剛度大、抗震性能好等優(yōu)點；網架結構廣泛用作體育館、展覽館、俱樂部、影劇院、食堂、會議室、候車廳、飛機庫、車間等的屋蓋結構。具有工業(yè)化程度高、自重輕、穩(wěn)定性好、外形美觀的特點。缺點是匯交于節(jié)點上的桿件數(shù)量較多，

3、制作安裝較平面結構復雜。 （2）網架的形式網架按弦桿層的形式：按弦桿層數(shù)不同可分為雙層網架和三層網架。雙層網架的形式a.平面桁架系網架：包括兩向正交正放網架、兩向正交斜放、斜交斜放網架和三向網架。 特點：由平面桁架相互交叉所組成，其上、下弦桿長度相等，桿件類型少，且上、下弦桿和腹桿在同一平面內。一般應使斜腹桿受拉，豎桿受壓。斜腹桿與弦桿間的夾角宜在40°60°之間。兩向正交正放網架：由兩組分別與邊界平行的平面桁架互成90°交叉組成。同一方向的各平面桁架長度一致。網架本身屬幾何不變體系。適用于建筑平面為正方形或接近正方形且跨度較小的情況。兩個方向的桿件內力差別不大，

4、受力較均勻。 兩向正交正放網*兩向正交斜放網架：短桁架對長桁架有嵌固作用，受力有利。角部產生拔力，常取無角部形式。比正交正放網架空間剛度大，受力均勻，用鋼省。適用于建筑平面為矩形的情況。*三向網架特點：幾何不變體系，網架空間剛度大，受力性能好，內力分布也較均勻。桿件數(shù)量多，節(jié)點構造比較復雜。三向網架適用于大跨度且建筑平面為三角形、六邊形、多邊形和圓形的情況。 兩向正交正放網架 兩向正交斜放網架b四角錐體系網架 四角錐體系網架包括：正放四角錐網架、正放抽空四角錐網架、棋盤形四角錐網架、斜放四角錐網架和星形四角錐網架。正放四角錐網架：桿件受力較均勻，空間剛度比其它類型的四角錐網架及兩向網架好。適用

5、于建筑平面接近正方形的周邊支承及點支承情況。正放抽空四角錐網架除周邊網格錐體不動外，跳格地抽掉一些四角錐單元中的腹桿和下弦桿，使下弦網格尺寸擴大一倍。適用于中、小跨度或屋面荷載較輕的周邊支承、點支承以及周邊支承與點支承結合的網架。棋盤形四角錐網架：正放四角錐網架周邊四角錐不變，中間四角錐間隔抽空，下弦桿呈正交斜放，上弦桿呈正交正放。上弦桿比下弦桿短，受力合理?？朔诵狈潘慕清F網架屋面板類型多，屋面組織排水較困難的缺點。適用于中、小跨度周邊支承方形或接近方形平面的網架。 棋盤形四角錐網架 斜放四角錐網架斜放四角錐網架：上弦桿比下弦桿短，受力合理。桿件數(shù)量少，屋面板類型多，屋面組織排水較困難。適用

6、于中、小跨度周邊支承，或周邊支承與點支承相結合的矩形平面情況。 星形四角錐網架 星形四角錐網架 三角錐網架c. 三角錐體系網架包括：三角錐網架、抽空三角錐網架和蜂窩形三角錐網架。三角錐網架：上、下弦平面均為三角形網格。桿件受力均勻，本身為幾何不變體，整體抗扭、抗彎剛度好。適用于大中跨度及重屋蓋建筑物，當建筑平面為三角形、六邊形和圓形時最為適宜。 抽空三角錐網架：抽去部分三角錐單元的腹桿和下弦桿。下弦桿內力較大，用鋼量省，但空間剛度較三角錐網架小。適用于中、小跨度的三角形、六邊形和圓形等平面的建筑。蜂窩形三角錐網架：上弦為正三角形和正六邊形網格，下弦為正六邊形網格。本身幾何可變。其上弦桿短，下弦

7、桿長，受力合理。適用于中、小跨度周邊支承的情況，可用于六邊形、圓形或矩形平面。 蜂窩形三角錐網架2、網架選型根據(jù)建筑平面形狀和跨度大小，支承方式、荷載大小、屋面構造和材料、制作安裝方法等因素進行選型。 按照網架結構設計與施工規(guī)程JGJ 7-91，網架劃分為：大跨度網架（為60m跨以上）、中跨度網架(3060m跨)和小跨度網架(30m跨以下)。（1）網架結構的支承及其選型A支承方式：分為周邊支承、點支承、周邊支承與點支承相結合和兩邊和三邊支承等。點支承 周邊支承 周邊支承與點支承結合 點支承網架受力與鋼筋混凝土無梁樓蓋相似。 為減小跨中正彎矩及撓度，設計時應盡量帶有懸挑，多點支承網架的懸挑長度可

8、取跨度的1413 。 各種柱帽形式點支承網架與柱子相連宜設柱帽以減小沖剪作用。柱帽可設置于下弦平面之下(圖a)，也可設置于上弦平面之上(圖b)。當柱子直接支承上弦節(jié)點時，也可在網架內設置傘形柱帽(圖c)，這種柱帽承載力較低，適用于中小跨度網架。B網架選型網架結構選型的基本原則：對于大跨度結構：優(yōu)選三向交叉網架和三角錐網架；對于平面交叉桁架體系而言，平面形狀為方形或接近方形宜采用正交正放形式；平面形狀為矩形時，宜采用正交斜放形式；不推薦采用斜交斜放形式；對四角錐體系網架而言，正放受力均勻，剛度最好；正放抽空節(jié)約鋼材，便于采光、通風；斜放和星形有利于充分發(fā)揮材料的強度；當平面形狀為三邊形、六邊形或

9、圓形時，三角錐體系網架是首選。其中，三角錐網架剛度最大；抽空三角錐次之，但用料節(jié)省、構造簡單；蜂窩形剛度最差，選用時應與周邊支承相結合。平面形狀為矩形的周邊支承網架，當其邊長比(長邊短邊)小于或等于1.5時，宜選用正放或斜放四角錐網架，棋盤形四角錐網架，正放抽空四角錐網架，兩向正交斜放或正放網架。對中小跨度，也可選用星形四角錐網架和蜂窩形三角錐網架。平面形狀為矩形的周邊支承網架，當其邊長比大于1.5時，宜選用兩向正交正放網架，正放四角錐網架或正放抽空四角錐網架。當邊長比不大于2時，也可用斜放四角錐網架。平面形狀為矩形、多點支承的網架，可選用正放四角錐網架、正放抽空四角錐網架，兩向正交正放網架。

10、對多點支承和周邊支承相結合的多跨網架還可選用兩向正交斜放網架或斜放四角錐網架。平面形狀為圓形、正六邊形及接近正六邊形且為周邊支承網架，可選用三向網架，三角錐網架或抽空三角錐網架。對中小跨度也可選用蜂窩形三角錐網架。 支承方式選擇：周邊支承適用于大、中跨網架；點支承布置靈活，適用于大柱距的廠房、倉庫；混合支承適用于飛機庫或裝配車間。E.網架節(jié)點網架節(jié)點型式主要有：按節(jié)點在網架中的位置可分為：中間節(jié)點和支座節(jié)點；按節(jié)點的連接方式可分為：焊接連接節(jié)點、高強螺栓連接節(jié)點、焊接和高強螺栓混合連接節(jié)點；按節(jié)點的構造形式可分為：焊接空心球節(jié)點；螺栓球節(jié)點；焊接鋼板節(jié)點；焊接鋼管節(jié)點；桿件直接匯交節(jié)點。我國常

11、用的是鋼板節(jié)點、焊接空心球節(jié)點、螺栓球節(jié)點。焊接空心球節(jié)點有： 螺栓球節(jié)點；焊接鋼板節(jié)點；焊接鋼管節(jié)點；桿件直接匯交節(jié)點。 網架的節(jié)點構造應滿足下列要求：受力合理，傳力明確；保證桿件匯交于一點，不產生附加彎矩；構造簡單，制作安裝方便，耗鋼量??；避免難于檢查、清刷、涂漆和容易積留濕氣或灰塵的死角或凹槽，管形截面應在兩端封閉。* 焊接空心球節(jié)點焊接空心球節(jié)點是用兩塊圓鋼板（鋼號Q235鋼或Q345鋼）經熱壓或冷壓成兩個半球后對焊而成的。鋼球外徑一般為160500。分加肋與不加肋兩種（圖），當焊接空心球的直徑大于300，且桿件內力較大時，采用加肋球。肋板厚度不應小于球壁等厚。 焊接空心球的優(yōu)點是傳力

12、明確，構造簡單，造型美觀，連接方便，適應性強。* 螺栓球節(jié)點螺栓球節(jié)點由鋼球、高強螺栓、緊固螺栓、套筒、錐頭或封板等零件組成，適合于連接圓鋼管桿件。螺栓球節(jié)點的優(yōu)點是節(jié)點小，重量輕，節(jié)點用鋼量約占網架用鋼量的10?？捎糜谌魏涡问降木W架，特別適合于四角錐、三角錐體系的網架。這種節(jié)點安裝極為方便，可拆卸，安裝質量宜達到保證?？梢愿鶕?jù)具體情況采用散裝、分條拼裝和整體拼裝等安裝方法。螺栓球節(jié)點的缺點是，球體加工復雜，零部件多，加工精度高；價格貴；所需鋼號不一，工序復雜。l 焊接鋼板節(jié)點 * 鋼板節(jié)點的構造及設計鋼板節(jié)點的節(jié)點板及蓋板所采用的鋼材應與網架桿件一致。鋼板節(jié)點的構造及設計要點如下：桿件重心線

13、在節(jié)點處宜交與一點，否則應考慮其偏心影響桿件與節(jié)點連接焊縫的分布，應使焊縫截面的重心與桿件重心重合，否則應考慮其偏心影響；便于制作和拼裝。網架弦桿應與蓋板和節(jié)點板共同連接，當網架跨度較小時，弦桿也可只與節(jié)點板連接；節(jié)點板厚度的選擇與平面桁架的方法相同，應根據(jù)網架最大桿件內力確定。節(jié)點板厚度應比連接桿件的厚度大2，且不得小于6。節(jié)點板的平面尺寸應適當考慮制作和裝配的誤差。當網架桿件和節(jié)點板間采用高強螺栓或角焊縫連接時，連接計算應根據(jù)連接桿件內力確定，且宜減少節(jié)點類型。當角焊縫強度不足時，在施工質量確有保證的情況下，可采用槽焊與角焊縫相結合并以角焊縫為主的連接方案，槽焊強度應由實驗確定。焊接鋼板節(jié)點上，為確保施焊方便，弦桿與腹桿、腹桿與腹桿之間以及弦桿端部與節(jié)點中心線之間的間隙a均不宜小于20mm。十字型節(jié)點板的豎向焊縫為雙向的復雜受力狀態(tài)，為確保焊縫有足夠的承載力，宜采用V型或K型坡口的對接。* 支座節(jié)點 平板壓力或拉力支座 單面弧形壓力支座角位