建筑结构选型网架结构

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第二节 网架结构的分类

网架结构可分为平板网架和曲面网架 曲面网架可为单曲或双曲等各种曲面形式，它可以是单层
曲面网格也可以是双层曲面网格。

平板网架由平行桁架交叉组成均为双层网架，双层网架有 上、下弦之分。
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网架杆件多为钢管或角钢制作，节点多为空心球节点或钢板
焊接节点。

平板网架与网壳相比，是一种无水平推力的空间结构，支座 构造较为简单，便于下部支承结构的处理。
点支承：设置四个或多个支柱，适用于要求 大柱距的情况 周边支承与点支承结合：根据使用要求，设 置边点混合支承，或三边支承一边开口，或 两边支承两边开口，适用于飞机库等
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周边支承与点支承结合： 根据使用要求，设置边 点混合支承，或三边支 承一边开口，或两边支 承两边开口，适用于飞 机库等
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无檩条体系屋面
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网架结构建筑实例
• • • • • 上海体育馆 首都机场车库 广州白云机场车库 澳门东亚运动会体育馆 岭南明珠
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上海体育馆
采用三向网 架结构，焊 接空心球结 点，双面弧 形压力支座。4243 Nhomakorabea
上海体育馆，也称上海大舞台，坐落在上海 西南地区，著名的华亭宾馆对面，1975年建 成使用。主馆呈圆形，高33米，屋顶网架跨 度直径110米，采用平板型三向网架结构， 网格尺寸为跨度的1/8。馆内可容纳观众 18000人。1999年经改建，新增1250m2的 双层舞台，设施先进，是目前国内首家剧院 式的体育馆。可承接各类文艺演出、大型体 育比赛、集会、大型展览等等，观众容量仍 可保持在12000人左右。网架结构建筑实例
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第一节 网架的特点、优点与适用范围

网架是由平面桁架发展而来，是由复杂的杆件系统组成超静
定次数极高的空间结构

特点：在节点荷载作用下，网架的杆件主要承受轴力，能够 充分发挥材料的强度，自重轻，较为节省材料

网架结构各杆件互相起支撑作用，故其整体性强、稳定性好、
空间刚度大、抗震性能好，支承跨度更大，用料更省 网架的结构高度较小，可有效利用建筑空间，且能利用较小 规格的杆件建造大跨度结构，还具有杆件类型统一、便于工 业化生产、可地面拼装再整体吊装等优点

可预制成标准锥体单元，方便加工、运输、存放、安装 锥体网架一般有： 1、三角锥体网架 2、四角锥体网架 3六角锥体网架


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1、三角锥体网架（a）

三角锥网架：上下弦平面均为三角形网格 抽空三角锥网架：基于三角锥网架，抽去部分三角锥单元的 腹杆和下弦杆而成，上弦面为三角形网格，下弦面为三角形 和六边形网格或全部为六边形网格
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广州白云机场车库

采用高低整体式折线形 网架。网架三边为柱子 支承，沿大门一边设置 了桁架式反梁，在网架 高低出跨交界处，也不 知了一些加强杆使之形 成箱形梁的作用。
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澳门东亚运动会体育 馆，位于路氹城莲花 路，是澳门为举办第 四届东亚运动会而兴 建的多功能体育馆， 是澳门最大的室内体 育馆，2002年竣工。 体育馆主场馆的高20m， 长径92.5m，短径62m。 由于其椭圆型穹顶建 筑，被冠以“澳门蛋” 之称。穹顶结构为多 点支撑空间网壳结构。
采光通风，适当抽去一部分四角锥单元的腹杆和下弦杆，使 得下弦网格尺寸扩大一倍
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斜方四角锥网架：上弦与建筑平面边线成45o，下弦与建筑 平面边线平行或垂直，上弦杆长为下弦杆长的0.7倍，上弦受
压、下弦受拉，受力合理、节点处杆件少、构造简单，适用
于中小跨度的矩形平面建筑

六角锥体网架：杆件多、节点构造复杂、施工困难，少用
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3、三向交叉网架 由三组互成60o 的平面桁架相交而成 。刚度更大，内力均匀， 但杆件多，适宜采用钢管杆件球节点。 适用于大跨度建筑（＞60m），特别适合于三角形、多边形 和圆形的建筑平面
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二、角锥体系网架

锥体网架因不是桁架交叉组成，故网架的上下层网格之间设 有竖向腹杆，即锥体的棱角斜杆
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第六节 网架的杆件和节点
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一、网架杆件

常采用钢管、角钢、冷弯薄壁型钢等作为杆件 钢管截面封闭、各向同性、抗弯抗扭刚度大，受力性能好、
承载力高，应用较多

中小跨度且荷载较小时，亦可采用角钢或冷弯薄壁型钢 荷载较大或跨度较大时，材料宜选用Q345钢，可减轻自重 铝合金、不锈钢等材料具有轻质、耐腐、美观等优点，在我 国网架上的应用也越来越多

抽空三角锥网架杆件减少、用料较省、构造较易，但刚度稍
差，适用于较小跨度的三角形、六边形和圆形建筑平面
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1、三角锥体网架（b） 蜂窝形三角锥网架：上弦面为三角形和六边形，下弦面为六 边形网格，适用于周边支承的中小跨度六边形、矩形和圆形 建筑平面 三角锥体系网架受力均匀，空间刚度较其他类型的网架大 在大跨度建筑中应用广泛，适用于矩形、三角形、六边形和 圆形等建筑平面
第十章
网架结构
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第一节 网架的特点、优点与适用范围
第二节 网架结构的分类 第三节 平行网架结构的结构形式 第四节 平板网架的主要尺寸 第五节 平板网架的受力特点 第六节 网架的杆件和节点 第七节 网架的支承方式 第八节 网架的屋面材料与屋顶坡度 第九节 网架结构的建筑实例
第八节 网架的屋面材料与屋顶坡度



网架结构，一般采用轻质屋面材料，如钢檩、木椽、望板、 油毡和铝板等，或采用钢丝网水泥板。 网架结构屋面的排水坡度比较平缓，一般采用2%~5%。屋 面形成方法可以采用 （1）网架本身起拱 （2）网架上弦节点上面加焊短钢杆撑高 （3）支承网架的柱变高度（平坡落水的屋面才能用）
短向跨度l＞60m时，可取l /13～ l /18
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二、网格高度

应与网格尺寸相匹配，否则腹杆长和倾角不够合理 取决于网架跨度
网架高度与跨度的比值：
短向跨度l＜30m时，可取l /10～ l /13 短向跨度l＝30～60m时，可取l /12～ l /15 短向跨度l＞60m时，可取l /14～ l /18


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第七节 网架的支承方式

周边支承：（1）网架 周边每个节点都支承在 一根柱上，传力直接明 确、网架受力均匀，适 用于大、中跨度网架.
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（2）网架周边所有节 点都支承在圈梁上，圈 梁再支承在周边的柱上，
柱子数量少、布置灵活、
便于建筑设计、网架受
力均匀，适用于中小跨
度网架
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第三节 平行网架结构的结构形式
平板网架从结构形式方面可以分为以下两大类：

交叉桁架体系网架：由不同方向的平行弦桁架相互交叉组成。
角锥体系网架：由三角锥、四角锥、六角锥等各种锥体单元
组成，较之交叉桁架体系网架，其刚度更大、受力性能更好。
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一、交叉桁架体系网架

是由许多上下弦平行的平面桁架相互交叉联成一体的网状结 构，可由两向或三向相互交叉的桁架组成 两向交叉为90o正交或任意角度相交，三向交叉的交角为60o 分为1、两向正交正放网架（井字形网架） 2、两向正交斜放网架 3、三向交叉网架
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首都机场车库
采用多层四 角锥网架和 栓焊钢桥相 结合的空间 体系。
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大门处的网 架边梁设计 成一箱形的 空间桁架两 跨连续钢梁。
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首都机场A380机库工程由中德合资企业北京飞机维 修工程有限公司投资建设，中标价4.1283亿元人民 币。A380机库位于首都机场3号航站楼的北侧，建 筑面积6.4万平方米，局部地上三层，地下一层，由 机库大厅和附楼两部分组成，建成后可同时容纳维 修4架A380空中客车或两架A380和4架B747大型客 机，是目前世界最大的飞机维修库。该工程将于 2008年3月竣工，该工程已被列为奥运配套工程。 A380机库在世界航空领域具有高知名度、高技术含 量的特点。其中三层球型焊接球钢结构网架的整体 提升是该工程的最大技术难点。钢网架总面积4.1万 平方米，相当于6个足球场，总重量1万余吨，采用 地面组拼、一次整体提升到位的先进施工方案，一 次提升面积和重量将创世界之最。
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二、网架节点


网架中的节点起着连接各个杆件、传递杆件内力的作用
节点处交汇的杆件少则6根、多则13根，且呈空间交汇关系 节点的选型和设计是网架设计的重要部分 钢板节点：适用于杆件为角钢或冷弯薄壁型钢时，刚度大、 整体性好、制作加工简单，不适用于钢管杆件 焊接空心球节点：由两个半球对焊而成，适用于钢管杆件， 适应性强、传力明确、造型美观，但焊接质量要求高、焊接 量大、焊接变形较大、下料要求高 螺栓球节点：在实心球上钻出螺栓孔、用高强螺栓连接钢管 杆件，具有焊接空心球节点的优点，同时不用焊接，能加快 26 安装速度、缩短工期，但节点构造复杂、加工量大
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三、腹杆布置

应尽量使受压杆件短而受拉杆件长，从而使网架受力合理

对于交叉桁架体系网架，腹杆倾角一般为40o～55o；对于角
锥网架，斜腹杆倾角宜为60o，可使杆件标准化

对于大跨度网架，因网格尺寸较大，为减小上弦长度，宜采 用再分式腹杆
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第五节 平板网架的受力特点

平面网架的受力特点是空间工作
尖可向上、亦可向下。

特点：受力均匀、刚度较好，上下弦面均为四角形，杆件统 一、构造简单；但杆件量大用，料较多；适用于周边支承的 中小跨度接近正边形建筑平面，也适用于大柱网的点支承、 设有悬挂吊车的工业厂房和屋面荷载较大的建筑。
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2、四角锥体网架（b）

正方抽空四角锥网架：基于正方四角锥网架，为节约钢材、
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1、两向正交正放网架（井字形网架） 由两组相互交叉成90o （“正交”）的平面桁架组成，且两 组桁架分别与其相应的建筑平面边线平行（“正放”） 适用于四点支承的正方形建筑平面，跨度宜为30～60m 网格平面为几何可变，必须加设水平支撑
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2、两向正交斜放网架 由两组相互交叉成90o（“正交”）的平面桁架组成，且两 组桁架分别与其相应的建筑平面边线成45o（“斜放”） 适用与周边支承的矩形建筑平面，刚度较大、用料较省，用 于中等跨度和大跨度（60m以上）建筑且大跨度经济效果好
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“岭南明珠”体育馆位于广东省佛山市禅城区季华五路（电视塔北 侧），体育馆整个屋面采用连续的穹顶网壳结构，与以往的穹顶结构不 同的是：引进了斗拱的概念，强调了水平环的作用。在力学合理性方面， 将以往穹顶结构是拱的旋转体这种考虑方法，改变为水平环的集结体。 穹顶的上半部为压缩环，下部为张力环，水平环采用H型钢组成的空间 三角形钢桁架，具有足够刚度，水平环桁架通过层间立柱和外斜杆，逐 层叠加形成一个牢固的穹顶。层间立柱由H型钢和圆钢管组成，外斜杆 采用圆钢管，钢材均采用Q345B钢。主馆由15层水平环构成，两副馆分 别由10层水平环构成，三个场馆三层以上通过多层水平环层层叠加，收 聚成三个上部相互独立的空间穹顶，下部三层通过中间连廊连为一体。 钢屋盖的投影面积为34330m2，用钢量为6838t，约197kg/m2。结构构 成复杂，有22000根杆件，6000多个节点，而且多根杆件从空间不同角 度汇交，节点型式多样，对制作、加工、定位、安装提出了很高的要求。
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优点：（1）网架是多向受力的空间结构，比单向受力的平 面桁架结构使用跨度更大，一般可达到30~60m，甚至60m 以上。 （2）由于网架的整体空间作用，杆件相互支持，刚度大， 稳定性好，具有各向受力性能，应力分布均匀，用料方面可 比桁架结构节省钢材30%。 （3）网架结构是高次超静定结构，结构安全度特别大，倘 若某一杆件受压屈曲，也不导致破坏。 （4）网架屋盖的网格型式，为屋面铺设材料和天花装饰或 灯具布置等提供方便，使之更加壮观、优美。 适用范围：应用范围很广，不仅适用于中小跨度的工业与民 用建筑，而且尤其适用于大跨度的体育馆、展览馆、影剧院、 大会堂等屋盖结构。
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第四节 平板网架的主要尺寸
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一、网格尺寸

取决于网架的跨度、屋面材料和屋面做法
与网架型式、网架高度、腹杆布置、建筑平面形状、支承条
件、跨度大小、屋面材料、荷载大小、有无悬挂吊车、施工 条件等因素有密切关系

网格尺寸跨度比值： 短向跨度l＜30m时，可取l /8～ l /12


短向跨度l＝30～60m时，可取l /11～ l /14

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2、四角锥体网架（a）

上下弦平面均为正方形网格且相互错开半格，使下弦网格的
角点对准上弦网格的形心，再用斜腹板将上下弦的网格节点



连接起来，即形成一个个互连的四角锥体 四角锥体常见形式有 正方四角锥网架 正方抽空四角锥网架 斜方四角锥网架
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正方四角锥网架：单元底边与相应的建筑平面边线平行，锥