空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

1、網(wǎng)架的特點和形式

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)一般是以大致相同的格子或

尺寸較小的單元（重復(fù)）組成的。常應(yīng)用在

屋蓋結(jié)構(gòu)。通常將平板型的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)稱

為網(wǎng)架，將曲面型的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)簡稱為網(wǎng)

殼。

架一般是雙層的（以保證必要的剛

度），在某些狀況下也可做成三層，而網(wǎng)殼

有單層和雙層兩種。平板網(wǎng)架無論在設(shè)計、

計算、構(gòu)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(wǎng)架特點

①網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是高次超靜定空間結(jié)構(gòu)?？臻g剛

度大、整體性好、抗震力量強，而且能夠承

受由于地基不均勻沉降帶來的不利影響。

②網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的自重輕，用鋼量?。?/p>

③既適用于中小跨度，也適用于大跨度的房

屋；

④同時也適用于各種平面形式的建筑，如：

矩形、園形、扇形及多邊形。

⑤網(wǎng)架結(jié)構(gòu)取材便利，一般接受Q235鋼或

Q345鋼，桿件截面形式有鋼管和角鋼兩類,

以鋼管接受較多，并可用小規(guī)格的桿件截面

建筑大跨度的建筑（由于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)能充分發(fā)

揮材料的強度，節(jié)省鋼材）。

⑥網(wǎng)架結(jié)構(gòu)其桿件規(guī)格統(tǒng)一，適宜工廠化生

產(chǎn)，為提高工程進度供應(yīng)了有利的條件和保

證。

由多根桿件依據(jù)肯定的網(wǎng)格形式通過

節(jié)點連結(jié)而成的平板空間結(jié)構(gòu)。具有空間受

力、重量輕、剛度大、抗震性能好等優(yōu)點；

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。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，制作安裝較

平面結(jié)構(gòu)簡單。

(2)網(wǎng)架的形式

①網(wǎng)架按弦桿層的形式：按弦桿層數(shù)不同可

分為雙層網(wǎng)架和三層網(wǎng)架。

上弦

下弦

(a)(b)

②雙層網(wǎng)架的形式

a.平面桁架系網(wǎng)架：包括兩向正交正放網(wǎng)

架、兩向正交斜放、斜交斜放網(wǎng)架和三向網(wǎng)

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(nèi)。一般應(yīng)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(wǎng)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

各平面桁架長度全都。網(wǎng)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

形且跨度較小的狀況。兩個方向的桿件內(nèi)力

差別不大，受力較均勻。

1.弓玄

ff

兩向正交正放網(wǎng)

*兩向正交斜放網(wǎng)架：短桁架對長桁架有嵌

固作用，受力有利。角部產(chǎn)生拔力，常取無

角部形式。比正交正放網(wǎng)架空間剛度大，受

力均勻，用鋼省。適用于建筑平面為矩形的

狀況。

*三向網(wǎng)架

特點:幾何不變體系，網(wǎng)架空間剛度大,

受力性能好，內(nèi)力分布也較均勻。桿件數(shù)量

多，節(jié)點構(gòu)造比較簡單。三向網(wǎng)架適用于大

跨度且建筑平面為三角形、六邊形、多邊形

和圓形的狀況。

放網(wǎng)架

b.犯角錐體系網(wǎng)架

犯角錐體系網(wǎng)架包括:正放四角錐網(wǎng)

架、正放抽空四角錐網(wǎng)架、棋盤形四角錐網(wǎng)

架、斜放四角錐網(wǎng)架和星形四角錐網(wǎng)架。

正放四角錐網(wǎng)架：桿件受力較均勻，空

間剛度比其它類型的四角錐網(wǎng)架及兩向網(wǎng)

架好。適用于建筑平面接近正方形的周邊支

承及點支承狀況。

正放抽空四角錐網(wǎng)架除周邊網(wǎng)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(wǎng)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(jié)合的網(wǎng)

棋盤形四角錐網(wǎng)架：正放四角錐網(wǎng)架周邊犯

角錐不變，中間見角錐間隔抽空，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(wǎng)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(wǎng)架。

棋盤形四角錐網(wǎng)架斜放四角錐

網(wǎng)架

斜放四角錐網(wǎng)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。適用于中、小跨度周邊

支承，或周邊支承與點支承相結(jié)合的矩形平

面狀況。

星形四

錐網(wǎng)架

C.三角錐體系網(wǎng)架

包括：三角錐網(wǎng)架、抽空三角錐網(wǎng)架和

蜂窩形三角錐網(wǎng)架。

三角錐網(wǎng)架：上、下弦平面均為三角形

網(wǎng)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(dāng)建筑平面為三角形、六邊

形和同形時最為適宜。

抽空三角錐網(wǎng)架：抽去部分三角錐單元

的腹桿和下弦桿。下弦桿內(nèi)力較大，用鋼量

省，但空間剛度較三角錐網(wǎng)架小。適用于中、

小跨度的三角形、六邊形和園I形等平面的建

筑。

蜂窩形三角錐網(wǎng)架：上弦為正三角形和

正六邊形網(wǎng)格,F弦為正六邊形網(wǎng)格。本身

幾何可變。其上弦桿短，下弦桿長，受力合

理。適用于中、小跨度周邊支承的狀況，可

用于六邊形、同形或矩形平面。

蜂窩形三角錐網(wǎng)架

2、網(wǎng)架選型

依據(jù)建筑平面外形和跨度大小，支承方

式、荷載大小、屋面構(gòu)造和材料、制作安裝

方法等因素進行選型。

依據(jù)《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》JGJ

7-91,網(wǎng)架劃分為：大跨度網(wǎng)架（為60m跨

以上）、中跨度網(wǎng)架（30~60m跨）和小跨度網(wǎng)

架(30m跨以下)。

(1)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)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(jié)合和兩邊和三邊支承

點支承周邊支承

周邊支承與點支承結(jié)合

點支承網(wǎng)架受力與鋼筋混凝土無梁樓

蓋相像。

為減小跨中正彎矩及撓度，設(shè)計時應(yīng)盡

量帶有懸挑，多點支承網(wǎng)架的懸挑長度可取

跨度的1/4~1/3o

(a)

各種柱帽形式

點支承網(wǎng)架與柱子相連宜設(shè)柱帽以減

小沖剪作用。

柱帽可設(shè)置于下弦平面之下（圖a）,也

可設(shè)置于上弦平面之上（圖b）o

當(dāng)柱子直接支承上弦節(jié)點時，也可在網(wǎng)

架內(nèi)設(shè)置傘形柱帽（圖c）,這種柱帽承載力

較低，適用于中小跨度網(wǎng)架。

B.網(wǎng)架選型

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)選型的基本原則：

對于大跨度結(jié)構(gòu)：優(yōu)選三向交叉網(wǎng)架和

三角錐網(wǎng)架；

對于平面交叉桁架體系而言，平面外形

為方形或接近方形宜接受正交正放形式；平

面外形為矩形時，宜接受正交斜放形式；不

推舉接受斜交斜放形式；

對四角錐體系網(wǎng)架而言，正放受力均

勻，剛度最好；正放抽空節(jié)省鋼材，便于采

光、通風(fēng)；斜放和星形有利于充分發(fā)揮材料

的強度；

當(dāng)平面外形為三邊形、六邊形或圓形

時，三角錐體系網(wǎng)架是首選。其中，三角錐

網(wǎng)架剛度最大；抽空三角錐次之，但用料節(jié)

省、構(gòu)造簡潔；蜂窩形剛度最差，選用時應(yīng)

與周邊支承相結(jié)合。

平面外形為矩形的周邊支承網(wǎng)架，當(dāng)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(wǎng)架，棋盤形四角錐

網(wǎng)架，正放抽空四角錐網(wǎng)架，兩向正交斜放

或正放網(wǎng)架。對中小跨度，也可選用星形四

角錐網(wǎng)架和蜂窩形三角錐網(wǎng)架。

平面外形為矩形的周邊支承網(wǎng)架，當(dāng)其

邊長比大于1.5時，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)邊長比不大于2時，也可用斜放四角

錐網(wǎng)架。

平面外形為矩形、多點支承的網(wǎng)架，可選用

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。對多點支承和周邊支承相

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。

平面外形為圓形、正六邊形及接近正六

邊形且為周邊支承網(wǎng)架，可選用三向網(wǎng)架，

三角錐網(wǎng)架或抽空三角錐網(wǎng)架。對中小跨度

也可選用蜂窩形三角錐網(wǎng)架。

支承方式選擇：周邊支承適用于大、中

跨網(wǎng)架；點支承布置機敏，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(wǎng)架節(jié)點

網(wǎng)架節(jié)點型式主要有：

①按節(jié)點在網(wǎng)架中的位置可分為：中間節(jié)點

和支座節(jié)點；

②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；

③按節(jié)點的構(gòu)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：

①螺栓球節(jié)點；②焊接鋼板節(jié)點；③焊接

鋼管節(jié)點；④桿件直接匯交節(jié)點。

力

網(wǎng)架的節(jié)點構(gòu)造應(yīng)滿足下列要求：

①受力合理，傳力明確；

②保證桿件匯交于一點，不產(chǎn)生附加彎矩；

③構(gòu)造簡潔，制作安裝便利，耗鋼量?。?/p>

④避開難于檢查、清刷、涂漆和簡潔積留濕

氣或灰塵的死角或凹槽，管形截面應(yīng)在兩端

封閉。

*焊接空心球節(jié)點

焊接空心球節(jié)點是用兩塊國鋼板（鋼號

Q235鋼或Q345鋼）經(jīng)熱壓或冷壓成兩個半

球后對焊而成的。鋼球外徑一般為160mm-

500mmo分加肋與不加肋兩種（圖），當(dāng)焊接

空心球的直徑大于300,且桿件內(nèi)力較大時,

接受加肋球。肋板厚度不應(yīng)小于球壁等厚。

焊接空心球的優(yōu)點是傳力明確，構(gòu)造簡

潔，造型美觀，連接便利，適應(yīng)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(wǎng)架用鋼量的

10%。可用于任何形式的網(wǎng)架，特殊適合于

四犯角錐、三角錐體系的網(wǎng)架。這種節(jié)點安裝

極為便利，可拆卸，安裝質(zhì)量宜達到保證。

可以依據(jù)具體狀況接受散裝、分條拼裝和整

體拼裝等安裝方法。螺栓球節(jié)點的缺點是，

球體加工簡單，零部件多，加工精度高；價

格貴；所需鋼號不一，工序簡單。

高強度螺栓

封板/

圓鋼管弦桿

長防解筒錐頭

?焊接鋼板節(jié)點

*鋼板節(jié)點的構(gòu)造及設(shè)計

鋼板節(jié)點的節(jié)點板及蓋板所接受的鋼

材應(yīng)與網(wǎng)架桿件全都。鋼板節(jié)點的構(gòu)造及設(shè)

計要點如下：

①桿件重心線在節(jié)點處宜交與一點，否則應(yīng)

考慮其偏心影響

②桿件與節(jié)點連接焊縫的分布，應(yīng)使焊縫截

面的重心與桿件重心重合，否則應(yīng)考慮其偏

心影響；

③便于制作和拼裝。網(wǎng)架弦桿應(yīng)與蓋板和節(jié)

點板共同連接，當(dāng)網(wǎng)架跨度較小時，弦桿也

可只與節(jié)點板連接；

④節(jié)點板厚度的選擇與平面桁架的方法相

同，應(yīng)依據(jù)網(wǎng)架最大桿件內(nèi)力確定。節(jié)點板

厚度應(yīng)比連接桿件的厚度大2rnm,且不得小

于6rnm。節(jié)點板的平面尺寸應(yīng)適當(dāng)考慮制作

和裝配的誤差。

⑤當(dāng)網(wǎng)架桿件和節(jié)點板間接受高強螺栓或

角焊縫連接時，連接計算應(yīng)依據(jù)連接桿件內(nèi)

力確定，且宜削減節(jié)點類型。當(dāng)角焊縫強度

不足時，在施工質(zhì)量確有保證的狀況下，可

接受槽焊與角焊縫相結(jié)合并以角焊縫為主

的連接方案，槽焊強度應(yīng)由試驗確定。

⑥焊接鋼板節(jié)點上，為確保施焊便利，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20mmo

⑦十字型節(jié)點板的豎向焊縫為雙向的簡單

受力狀態(tài)，為確保焊縫有足夠的承載力，宜

接受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