小议空间网架结构设计要点

小议空间网架结构设计要点
发表时间：2018-07-23T18:42:07.423Z 来源：《基层建设》2018年第18期作者：张浩[导读] 摘要：网架设计是钢结构设计里面比较普遍的一种结构设计形式，在实际工程中，主要依靠软件设计的成分比较大，本文主要探讨空间网架结构的设计要点。

山东宁大建设集团有限公司山东省济宁市 272000摘要：网架设计是钢结构设计里面比较普遍的一种结构设计形式，在实际工程中，主要依靠软件设计的成分比较大，本文主要探讨空间网架结构的设计要点。

关键词：空间网架结构；设计要点；措施 1空间网架的建筑设计 1.1网架选型
空间网架结构形式多种多样，按结构组成分类，有单层网壳、双层和多层网架；按支承情况分类，有周边支承网架、多点支承网架及周边和多点结合支承网架；按网格组成情况分类，有平面交叉桁架体系、空间桁架体系及表皮受力体系；按球节点形式分类，有螺栓球节点网架，焊接球节点网架等等。

其中正放四角锥网架是目前应用最为广泛的空间网架形式。

空间网架结构之所以应用广、发展快，除了其受力合理性和经济实用型外，其多变的造型，能赋予建筑师丰富的想象力和广阔的设计空间。

同样，置身于大型工业厂房中，屋面网架结构以其规则的网格，富有立体感的正放四角锥组合，能让人感到赏心悦目。

这种屋面形式与功能的和谐统一，是普通钢结构屋面无法达到的，因此，空间网架结构形式越来越受到建筑师的亲睐。

1.2设计模型的建立
网架选型后，设计者还必须确定网架的计算单元，网格尺寸和矢高即网架高跨比、格跨比等基本参数，从而建立起计算模型。

一般形状较规则的中小型网架，温度影响不大。

因此，网架可以作为一个计算单元。

大型网架或平面形状很不规则的网架，考虑到温度变化对网架杆件及支座受力影响较大，安装累积误差不易调整，因为，应将整体网架划分成为多个相互独立工作的计算单元。

网架的高跨比、格跨比是确定网架尺寸的重要参数，它与网架跨度大小、柱网尺寸、屋面材料、构造要求及建筑功能有关。

1.3屋面材料
屋面材料的选择直接关系到网架结构的经济分析。

不同的屋面板具有不同的自重及屋面活载荷，因而影响网架的用钢量。

采暖地区的民用建筑屋面一般采用隔热保温效果好的复合夹芯板，工业厂房热车间屋面板一般采用彩色压型钢板等轻屋面形式。

有特殊要求时，则采用其他的屋面板吗。

1.4屋面排水
网架结构屋面排水方式与普通钢屋架屋面一样，可分为内排水和外排水方式。

内排水方式可以减少屋面汇水面积及天沟尺寸，同时降低网架上弦支托的高度，这种排水方式在一些形状不规则的复杂网架结构中经常采用。

外排水方式构造简单，应用较广。

特别是在大型工业厂房网架设计中，各种工艺管道较多，地下设备基础复杂，而且厂房柱上多设有桥式吊车，所有这些都极大地影响了内排水方式中排水管的行走路线。

因此，宜优先采用外排水方式。

1.5天窗
对于网架结构屋面而言，天窗结构有两种形式，一种是普通钢天窗架形式，另一种是网架形式。

前一种形式的天窗与网架屋面是独立的两部分。

天窗只是作为网架荷载输入到网架屋面的计算中，此时，虽然网架安装要简单一些，但结构形式是不协调的，而后一种天窗形式中，天窗本身就是网架，与屋面网架练成一个整体结构，在局部形成了三层网架，这样，对于大型平板网架来说，网架天窗在局部形成强受力带，起到了加劲肋的作用。

1.6荷载和组合
一般来书荷载组合由计算机程序自动完成，特殊荷载组合可以人工干预，目前，较为优秀的网架设计软件是浙江大圩编制的MSTCAD 空间网架结构设计软件。

1.7支座设计
支座设计时网架结构设计的重要环节，网架支座应保证传力可靠，构造简单，一般的网架可以选用平板支座或弧形板支座，支座处变形大的网架可以选用球铰支座或橡胶支座。

计算时所选用的支座形式应力求与实际的支座工作性能相吻合，否则对网架结构极为不利。

1.8网架设计与生产使用功能相统一
一般民用或公共建筑网架设计应综合考虑建筑使用功能、照明布置、空调管道、吊顶、悬挂设施及检修通道等。

2网架结构计算及分析在网架计算过程中，主要包括支座情况的设置，荷载的输入，工况的组合，以及计算结果的调整。

可能会遇到的问题： 2.1风荷载的。

特别是异形结构注意对风荷载各种参数的理解，准确输入，反映真实受力，看杆件在不同工况下内力是否反号。

2.2支座情况的模拟。

需要注意的是支座构件是悬臂立柱时，需要设置为弹性支座会更加准确一些，其他支座只要有圈梁的支座构件，都可以设置为简支支座。

2.3工况组合的时候，主要注意重力荷载有利时候要考虑分项系数为1.0；
2.4计算结果的调整。

一般有两种情况：杆件内力不过，主要通过调整网架厚度及增加杆件截面来调整，杆件内力过了，但是挠度不过，主要也是通过增加网架厚度和人为增大重要部位的杆件来减小挠度。

所以建议在初期建模型的时候，网架网格划分的时候，尽量想的周全一些，多花一点时间，好的网格划分会很大程度上减少后续工作。

2.5出现结构几何可变。

主要检查方法：消除多余杆件及节点、支座对分法判断，分层显示查找法判断。

2.6螺栓设计，球节点设计。

注意螺栓大小应根据杆件轴力来设计，一般不用最大轴力控制螺栓大小。

同时在球节点设计中，最小螺栓设定时候，一般软件默认的螺栓一般都偏小，需要认为调大一点，这样更容易在螺栓球验算中通过。

3出图部分
网架结构出图主要是螺栓球球图计算和加工图施工图的出图。

需要注意以下问题： 3.1在出加工图前，复核现场的所有支座位置的准确坐标。

即根据现有的支座坐标调整模型中的支座位置，计算满足后才能够出具加工图，没有经过现场复核支座尺寸的所有网架施工图、球图，都不具有加工的意义（一般作投标报价用）。

3.2在出施工图的时候，有可能会遇到出图程序死掉的情况，或者不能够出图等情况，一般只要把模型考到非安装程序所在盘符下，重新出图就可以了。

3.3在计算球图的时候，基准面的选取。

一般上弦层工艺孔朝上，下弦层一般也朝上，要是需要吊顶则工艺空朝下。

水平网架一般都选水平面为基准面，弧形网架一般都选用拟合平面比较好，但是多个弧线相交的位置最好重新用其他基准面来计算。

3.4关键一点是精确。

就是网架模型在计算软件里面，平面所在的位置，一定要移动到基点零零零，不然出图时会产生很多微小的角度上的差别，甚至影响网架球的安装。

4 结束语
综上所述，现阶段，网架结构是发展最迅速、被应用最多的空间结构形式，空间网架结构作为一种美观、经济合理的结构形式，越来越多地应用于建筑设计中。

参考文献
[1]周燕.钢结构网架结构设计要点研究[J].江西建材，2014，07:12.
[2]刘琦，徐建新，闫亚汐.大空间结构网架部分的加固[J].河北联合大学学报(自然科学版)，2014，01:88-91.
[3]祁娜.某体育训练馆网架结构设计及减震控制研究[D].西安建筑科技大学，2013.。