浅谈平板网架结构
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。
特点：由平面桁架相互交叉所组成，其上、下弦杆长度相等，杆件类型少，且上、下弦杆和腹杆在同一平面内。
一般应使斜腹杆受拉，竖杆受压。
斜腹杆与弦杆间的夹角宜在40°～60°之间。
第十章 平板网架结构
正放四角锥体网架 特点： （1）杆件内力均匀，点支承时除支座处杆件内 力较大，其他杆件内力均匀 （2）屋面板规格比较统一，上下弦杆等长，构 造简单 适用范围： （1）平面接近于正方形的中小跨度周边支承的 建筑 （2）大柱距的点支承、有悬挂吊车的工业厂房
四角锥体网架
2、斜放四角锥体网架：锥的底边与相应的建 筑平面周边夹角45度
第五节 工程实例
4、网架弦杆层数
多层网架适用于大跨度及复杂荷载时 L>100m时宜采用多层网架。 结构刚度好，内力均匀，L＞50m时三层用钢量＜二层 用钢量 5、悬臂长度 四点及多点支承悬臂长度宜为（1/4~1/3）L 单跨网架取1/3，多跨网架取1/4
首都机场机库
二、构造
1．杆件截面：圆形截面钢管形式最合理？ ＜5mm厚的高频电焊钢管好。 2．节点：钢板节点，空心球节点，螺栓球节点p106~108 3．支座：压力支座、拉力支座 4．柱帽： 5．屋面： 上弦节点上加立柱找坡 网架变高度找坡 网架起坡 支承变高度找坡
厦门国际会展中心
81×81米有柱展厅，屋盖采用双向空间钢桁架结构。 桁架下弦标高为10.55米，桁架高度H=4.0米，钢桁架 沿纵向间距为27米，沿横向间距为9米，均支承在钢 筋正交斜放网架
正交：两个方向桁架互相垂直 斜放：两个方向桁架都与建筑平面的边线成45度角
四角锥体网架
1、正放四角锥体网架：锥的底边与相应的建筑平面周边平行 A、倒四角锥体（锥尖向下）：锥的底边相连为上弦杆，锥尖 的连杆为下弦杆，上下弦错开半格
四角锥体网架
1、正放四角锥体网架 B、正四角锥体（锥尖向上）
四角锥体网架 1、正放四角锥体网架 C、正放抽空四角锥体（减少用材）
四角锥体网架
四、锥体网架
平板网架结构
形可分为平板网架和曲面网架。通常情况下，
平板网架简称为网架；曲面网架简称为网壳。
• 空间网格结构：1、平板网架结构
•
2、网壳结构
back
2
9.3.1 概述
• 平板网架结构的优点：
• 1、平板网架为三向受力的空间结构，比平面结构(如平 面桁架结构)自重轻、节省钢材。
餀
3
• 4、网架结构应用范围广泛，平面布置灵活 • 5、网架结构易于实现制作安装的工厂化、标准化 • 6、网架结构占有的空间小，并可利用网架上、下弦之
间的空间布置各种设备及管道等
• 7、网架的建筑造型新颖、壮观、轻巧，大方，并能直 接利用网架上下弦杆件及腹杆的布置形成一些美丽的 天花图案，因而为建筑师和业主所乐于采用。
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餀
18
（4）棋盘形四角锥网架
这种网架是将斜放四角锥 网架水平转动45，并加设 平行于边界的周边下弦而 形成的。 这种网架受力合理，受力 均匀，杆件较少，屋面板 规格统一，适用于小跨度 周边支承的情况。
餀
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19 19
• （5）星形四角锥网架
这种网架的单元体由两个倒置的三角形小桁架相互交叉 而成，两个三角形小桁架底边构成网架上弦，与边界成 45。两个小桁架交汇处设有竖杆，各单元顶点相连即为 下弦杆，下弦为正交正放。星形网架上弦杆比下弦杆 短，受力合理。但在角部上弦杆可能受拉，该处支座可 能出现拉力。
Ch 9.3 平板网架结构
• 本章主要内容：
• 1、概述 • 2、平板网架的结构体系及其形式 • 3、网架结构的支承方式 • 4、网架结构的受力特点及其选型 • 5、网架结构主要几何尺寸的确定 • 6、网架结构的构造 • 7、组合网架结构 • 8、网架结构的工程实例
06平板网架结构
空间网格结构
空间网格结构之分类
双层（多层）平板网格结构
网架结构或网架
单层和双层的曲面网格结构
网壳
总称网格结构。
6 平板网架结构
6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 概述 平板网架的结构体系及形式 网架结构的支承方式 网架结构的受力特点及其选型 网架结构主要几何尺寸的确定 网架结构的构造
三角锥网架
定义
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。
三角锥网架
特点
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。
抽空三角锥网架
定义
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。 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； 下弦全为六边形网格时，为抽空三角锥网架Ⅱ型。
(2) 三角锥体系
定义
网架的基本单元是一倒置的三角锥体。
组成
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。
特点
网架受力均匀，刚度较好， 大跨度建筑中广泛采用的一种型式。 适用于矩形、三角形、梯形、六边形和圆形等建筑平面。
分类
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 概述
2平板网架的分类
按结构组成
双层网架
上下两层弦杆，是最常用的网架结构形式。
三层网架
上中下三层弦杆，强度和刚度都比双层网架提高很大。 跨度l＞50m，酌情考虑；当跨度l＞80m时，应优先考虑。
组合网架
谈平板网架结构整体稳定性论文
谈平板网架结构的整体稳定性摘要：平板网架结构作为一般为混合结构体系，具有受力合理、体型优美、空间体积利用率高等优点，广泛应用于体育馆、会展中心、影剧院、机场候机厅等公共建筑结构中[1] [2]。
我国目前的结构设计软件功能有限，一般都是将平板网架结构的上部和下部分开进行结构分析，造成分析结果与结构的实际受力状况差异较大。
因此对平板网架结构的稳定性进行分析很有必要，本文通过某大学体育馆的稳定性分析，得出平板网架结构稳定性的一些有益结论，为类似结构的稳定性分析提供参考。
关键词：平板网架结构；整体稳定性；整体工作中图分类号：tu7文献标识码：a文章编号：1、网架结构计算的假定（1）节点设为空间铰接，杆件内力只考虑轴向力；（2）按照小挠度计算理论进行计算；（3）网架只承受节点荷载[3] [4]。
2、有限元模型的建立2.1工程概况某大学体育馆东西向长度为70.6m，南北向宽度为57.6m，上部网架最高点距离室内地面22.6m。
下部支承结构为四层钢筋混凝土框架结构，上部网架结构形式为正放四角锥双层平板网架，东西向跨度为62.3m，南北向跨度为57.6m。
支承方案采用上弦周边支承。
网架找坡方式采用双面找坡，屋脊处厚度为4.1m，屋檐处厚度为3.0m，上部网架所有节点采用螺栓球节点形式。
此体育馆所在场地为二类场地，抗震设防烈度为八度，地震加速度为0.2g，地震分组为第二组。
2.2 分析模型的建立此体育馆采用软件midas/gen建模分析，上部钢网架杆件以及下部支承结构中长细比较大的构件采用梁单元模拟，下部支承结构中的平面构件采用板单元模拟，得到单独上部网架模型如图2.1所示，上部网架与下部支承体系整体结构模型如图2.2所示。
图2.1单独上部网架模型图2.2网架结构整体模型3、平板网架结构的稳定性对比分析3.1极限承载力对比分析1、恒荷载加载工况以均布的恒荷载作为加载工况，采用网架跨中主节点竖向位移控制的方法，分析单独网架结构模型和网架整体结构模型中上部网架的承载力变化特点，得到分析模型的承载力变化相关数据和相应的承载力发展曲线如图3.1所示。
平板网架结构选型的探讨
平板网架结构选型的探讨07级土木工程甲班邓睿 200730121127摘要：平板网架结构由于具有空间受力、整体性及稳定性好、刚度大、抗震性能好、造型美观等特点, 越来越多地用于体育馆、俱乐部等公共建筑中。
但网架结构采用钢结构, 而钢材价格较高, 因此, 科学、合理地设计网架, 节约材料, 降低造价, 具有较大的工程意义。
国内外在此方面已作过不少的研究。
关键词：平板网架结构的形式和特点，平板网架结构的选型正文：网架是一种新型的屋盖承重结构，属于多次超静定空间结构体系，它改变了一般平面架结构的受力状态，能够承受来自各方面的荷载。
这种平板形网架，结构新颖美观，杆件规律性强，网格划一，整体性好，空间刚度大，抗震性能好，杆件之间全部采用焊接或螺栓连接，便于安装，操作简便，受力明确。
它广泛用于体育馆、展览厅、餐厅、候车室、仓库及单层多跨工业厂房等屋盖承重结构。
平板型网架是从连续体平板演变而来的, 因此, 平板型网架( 以下简称网架) 首先用于周边简支的情况。
随着建筑工业化的进展, 工程界对其优点的认识逐步加深, 由于其几何形状的组合规律很容易标准化, 便于工厂化生产, 因而有可能提供成批的构配件, 使单位产品在制作和安装中耗费最小的劳动量。
以后出现了网架结构体系化和商品化, 促使网架结构的使用范围逐步扩大, 开始由公共建筑向工业建筑等各类建筑扩展, 这些屋盖的支承情况就不止是周边支承一种, 而可能是各种各样的支承条件,所以, 在各种情况下如何选择适宜的网架结构形式值得探讨。
网架结构从其结构、组成形式来看, 目前常用的有: 交叉桁架体系, 即由许多平行弦桁架纵横交叉联成一个网状结构, 有双向网架和三向网架两类; 四角锥体系, 由许多四角锥体组成的网架,可分为正放四角锥网架和斜放四角锥网架, 其中又可分出抽空型和满锥型网架。
三向网架从其几何构造情况看, 实质上也属于三角锥组成的网架, 刚度很大。
由于网架结构形式变换比较灵活,随着人们对客观规律认识的加深, 还会不断创造新的结构形式。
平板网架结构讲解
4.80年代初，专业生产网架厂家出现，形成专业化生产
2
首都体育馆
99X112.2m,正 交斜放网架，高 6m,15X17格，网格尺 寸6.6m 16Mn钢角钢杆 件，板式螺栓节点（ 高强M22)，65kg/m2
3
上海万人体育馆
三向网架，直径 110m,外挑2X7.3m,高 6m, 网格边长6.28m 16Mn钢钢管杆件 ，空心球节点， 47kg/m2
4
§1.网架结构在中国的发展
5.单层工业厂房的大面积应用，网架结构的发展进入新 的阶段。
80年代初，唐山地震灾害重建，唐山齿轮厂联合厂房、唐山 机车车辆厂客车总装车间均采用上万米网架结构（具有较好的 抗震性能） 90年代初，天津无缝钢管厂管加工车间（60000平方米）、 长春第一汽车厂轿车总装厂房（80000平方米）、哈尔滨东安 发动机装配车间厂房(60000平方米) 90年代后期，年建设网架100万平方米以上，“网架王国”
第二章 平板网架结构
1
平板网架结构 Plate-lik网架，1964年，上海师范大学球类馆屋盖
（31.5m × 40.5m、角钢杆件）
2.第一批有影响的网架
1967年，首都体育馆； 1973年，上海万人体育馆 70年代初，辽宁体育馆、上海文化广场
12
1.交叉桁架系网架 （5）单向折线形网架
由一系列平面桁架斜 交成V形，也可看成正 放四角锥网架取消了纵 向上下弦杆 单向受力，不需要支 撑 周边增设部分联系杆 件，增加整体刚度，构 成空间结构)
13
2.四角锥体系网架
下弦杆
上弦杆 腹杆
14
2.四角锥体系网架 （1）正放四角锥网架
第六章 平面网架结构
网架结构示意
1.概述
网架结构平面布置灵活，空间造型美观，便于建筑造型处理和装饰、 装修，能适应不同跨度、不同平面形状、不同支承条件、不同功能需 要的建筑物。特别是在大、中跨度的层盖结构中，
网架结构被大量应用于大型体育建筑(如体育馆、练习馆、体育场看 台雨篷等)、公共建筑(如展览馆、影剧院、车站、码头、候机楼等)、 工业建筑(如仓库、厂房、飞机库等)中。
近年来，随着电子计算技术的发展，施工安装和质量检测技术日益提 高，许多专业生产厂家和公司可高效地进行设计、制作、安装服务， 为其推广普及提供了保证。
（5）筒壳、扁壳结构的组成和特点：壳身、边梁和横隔。双向轴力 和受剪，下部环向受拉，故边梁同样有防裂和平衡作用，横隔起抗剪 作用。
薄壳空间结构的类型
纵向边 梁防裂
圆顶薄壳结构的破坏特点
横隔抗剪和 加强刚度
环向受 拉而开
裂
网架结构是由许多直线杆件，相互间通过铰接方式连接构成的一种网状的三维 杆系结构。
材料：一般为钢结构（16锰钢） 杆件：钢管、角钢 结点：空心球结点、钢板焊接结点 适用范围：中小跨度的工业和民用建筑、
大跨度的体育馆、展览馆等屋盖结构。
角钢结点示意
实例 钢管结点示意
交叉桁架体系网架在制作与安装比较方便，可先拼装成平面桁架，然 后进行总拼。但角锥体系具有良好的力学性能。
7．网架的建筑造型新颖、壮观、轻巧、大方，并能直接利用网架上 下弦杆件及腹杆的布置形成一些美丽的天花图案，因而为建筑师和业 主所乐于采用。
2.平板网架的结构体系及其形式
平板网架结构一般为双层或三层的。 按照杆件的布置规律，平板网架结构可分成交叉桁架体系和2．三角锥网架
第二章 网架结构概述
网架结构布置的图例
8
2.2 结构体系及其形式
1
两向正交正放网架
网架由两个方向的平面桁架交叉而成,其交角为90°,故 称为正交。两个方向的桁架分别平行于建筑平面的边线,因 而称为正放。
9
2.2 结构体系及其形式
1
26
2.2 结构体系及其形式
5
星形四角锥网架
由两个倒置的三角形小桁架正交形成,在交点处共用一根 竖杆,将各星形四角锥单元的上弦连接起来即为网架的上弦, 将各星形四角锥的锥尖相连即为网架的下弦。
27
2.2 结构体系及其形式
6
三角锥网架
三角锥网架是由倒置的三角锥排列而成,其上下弦杆形成 的网格图案均为正三角形,三角锥体的连接方式是锥体的角 与角相连。
第二章 网架结构概述
高等钢结构
第二章 网架结构概述
1
网架结构体系及其形式
受力特点及其选型 网架几何尺寸 网架构造
2
2
3
4
第二章 网架结构概述
网架 结构
通常指的是平板网架，它是由按一定规 律布置的杆件，通过节点连接而形成平 板状的空间桁架（Space Truss）结构
3
2.1 概述
平板网架结构的优点
将斜放四角锥网架水平转动45°而成,四角锥体的连接方 式不变。
斜放四角锥网架
棋盘形四角锥网架
24
2.2 结构体系及其形式
4
棋盘形四角锥网架
将斜放四角锥网架水平转动45°而成,四角锥体的连接方 式不变。
棋盘形四角锥网架
25
2.2 结构体系及其形式
第6章平板网架结构
正放抽空四角锥网架
定义
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。
正放抽空四角锥网架
特点
杆件数目较少，降低了用钢量， 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，仍能 满足工程要求。 适用于屋面荷载较轻的中、小跨度网架。
三角锥网架
定义
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。
（1）三角锥网架
三角锥网架
特点
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。
抽空三角锥网架
定义
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。 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； 下弦全为六边形网格时，为抽空三角锥网架Ⅱ型。
(2) 三角锥体系
定义
网架的基本单元是一倒置的三角锥体。
组成
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。
特点
网架受力均匀，刚度较好， 大跨度建筑中广泛采用的一种型式。 适用于矩形、三角形、梯形、六边形和圆形等建筑平面。
分类
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
按照杆件的布置规律及网格的格构原理
交叉桁架体系
交叉桁架体系由两向或三向交叉的平面桁架组成
角锥体系
角锥体系则分别由四角锥、三角锥、六角锥组成。
两者相比，角锥体系因其良好的受力性能而得到 更广泛的应用。
6.2.1 交叉桁架体系
浅谈平板网架结构的应用与优势
浅谈平板网架结构的应用与优势平板网架结构主要是从连续体平板演化而来，可以帮助其在周边简支过程中发挥出作用，并通过其尺寸高度来确定屋面具体构造形式。
本文根据以往工作经验，对平板网架结构的应用形式进行总结，并从平面桁架系平板网架、空间桁架系平板网架、平板网架的抗震性能三方面，论述了平板网架结构形式及优势，希望可以对相关工作起到一定帮助作用。
标签：平板网架结构;抗震性能;空间桁架系在网架结构应用过程中，主要是由一系列杆件朝着几个方向有规律的进行组合合成，最终将网状空间杆系结构展示出来，这也是大跨度结构之中的主要形式。
站在外形角度来说，主要包括曲面网壳以及平面平板网架两种形式，平板網架结构应用最为常见。
除此之外，平板网架在应用过程中可以承受较高的动载荷，在构件规格化的同时，还能为制造和安装工作的开展奠定基础。
一、平板网架结构的应用形式（一）网格尺寸的确定在网格尺寸代销的确定上，可以对整个网架的经济性产生极大影响，由于网格较大，相应的节点数量也会降低，为整个施工工作的开展提供方便，如果网格较小，则会与上述情况刚好相反。
另外，如果在房屋建筑之中使用钢筋混凝土进行屋面设计，整个网架尺寸不能过大，否则将会引起整个屋面板的重量提升，增加节点载荷，让网架的耗钢量和吊装难度相应提升。
在使用压型锥板和预制铝合金等轻型屋面制作方案时，网格尺寸也要尽量增大，这样可以降低节点数量，让杆件断面发挥出更大作用，降低钢材的使用量。
总而言之，网格尺寸需要根据网架结构跨度情况和柱网尺寸等数据和要求，对整个网架进行综合设计，很多时候，这些因素与屋面板的规格和种类息息相关，具体表示形式如下：（1/20-1/6）L2其中，L2代表网架的短向跨度。
（二）网架高度的确定为了确保网架高度与应用要求相符，需要以实际工程做对比，选择合适的高度，一般来说，网架的短向跨度范围主要集中在1/20到1/10之间，具体大小与下列因素存在直接关系：首先是屋面荷载，当屋面荷载提升之后，整个网架的挠度数据将会全面提升，为了将网架的挠度数据保持在L2/200以下，所选择的网架需要具备一定高度。
第七章 平板网架
支承柱间 托梁上 支承柱间 托梁上 三边支承 在柱上 周边支承 在柱子上 周边支承 在柱子上 周边支承 在圈梁上
2.828 周边支承 在圈梁上
建筑名称 建造年月 杭州歌剧院 1978 天津塘沽车站候车室 1977 温州体育馆 海丰鞋厂 北方交大多功能礼堂 江南造船厂某车间 首都机场机库
网架名称 跨度尺寸 （m×m） 正放四角锥 31.5×40.5 跳格三角锥 D＝47.18 斜放四角锥 78×78 正放四角锥 80×80 正交正放 33.1×30 三层四角锥正放 60×（108+144） 三层四角锥斜放 90×（153+153）
点支承的矩形平面形状 两向正交正放网架，正放四角锥网架，正放抽空四角锥网架 圆形，多边形平面形状 宜选三向网架，三角锥网架，抽空三角锥网架 两边或三边支承的矩形平面形状 由边作处理后可按周边支承情形考虑。自由边的两种处理方法 (a)整个网架高度加大，自由边杆件截面增大 (b)自由边局部增加网架层数(形成反梁)
国家游泳中心－－水立方
国家游泳中心－－水立方
国家游泳中心－－水立方
拱式结构：
1、拱式结构水平推力平衡的方式有哪些？ 2、拱式结构的受力特点是什么？什么是拱的合理拱轴线？
薄壁空间结构：
1、圆顶、筒壳是由哪些部分组成的？ 2、薄壳结构的曲面形式，按其形成的特点分为哪些曲面？ 马鞍形曲面属于哪一种？
星形四角锥： 上弦杆短，下弦杆长，受力合理。 适用于中小跨度且为周边支承的屋盖 。
2、三角锥网架
三角锥网架 抽空三角锥网架 蜂窝形三角锥网架
三角锥网架： 受力均匀，整体刚度好。中大跨度及屋盖重的建筑物
抽空三角锥网架 用钢量较少，刚度较差，适用于屋盖荷载较轻、跨度较小的情况
《平板网架结构》PPT课件_OK
1.平面桁架系网架 （2）两向正交斜放网架
有角柱
无角柱 10
各榀桁架刚度各异，形成良好空间作用
1.平面桁架系网架 （3）两向斜交斜放网架
适用于矩形平面，构造复杂，受力欠佳，
11
有特殊建筑要求时采用
1.平面桁架系网架 （4）三向网架
适用跨度较大(L >60m),平面为三角形、 六边形、多边形和圆 形 空间刚度大、受 力性能好、支座受力 较均匀，节点构造复 杂(Nmax=13)
网架是一种空间杆系结构，杆件之间通过铰接 节点连接，可忽略节点刚度的影响。仅能承受节 点集中荷载。
1.节点为铰接，杆件只承受轴力 2.按小挠度理论计算 3.按弹性方法分析 4.仅承受节点集中荷载
38
§3.网架结构分析与设计 二、网架结构计算模型和分析方法
计算模型 1. 铰接杆件计算模型 2. 梁系计算模型 3. 平板计算模型
分析方法 a. 有限元法 b. 差分法 c. 力法 d. 微分方程解法
39
二、网架结构计算模型和分析方法
1. 空间桁架位移法。一种铰接杆系结构的有限元分析法，适合计算 机应用，是精确方法，是所有方法中计算精度最高的。
2. 交叉梁系梁元法。适用于由平面桁架系组成网架的一种方法，以 单元网片等代为梁元，是简化方法中精度较高的一种，误差5%。
当边长比大于1.5时，宜先用两向正交正放网架，正放四角锥 网架和正放抽空四角锥网架。当平面狭长时，可采用单向折线 形网架。
正放四角锥网架钢量较其他网架高，但杆件标准化程度比其
他网架好，目前采用较多。对于中小跨度，也可选用星形四角
锥网架和蜂窝形三角锥网架。
32
§2.网架结构的类型与选型 三、网架结构的选型
三、空间桁架位移法
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浅谈平板网架结构
浅谈平板网架结构科技信息O建筑与工程O2007年第34期
浅谈平板网架结构
罗
f宁夏轻工业设计研究院
晖
宁夏银川750001)
【摘要J简要介绍了网架结构中较常用的平板网架的形式及特点,网架平面尺
寸及高度的确定以及网架的屋面构造.
【关键词】网架结构;平板网架结构
网架结构是由一系列杆件沿着几个方向有规律的组合而成的高次超静定的网
状空间杆系结构,它是大跨度结构的重要形式之一,网架结构按照其外形可以分为曲面的网壳和平面的平板网架两大类,本文仅介绍平板网架结构.
1.平板网架结构的形式及特点
目前常用的平板网架主要有平面桁架系平板网架和空间桁系平板网架两大类.
1.1平面桁架系平板网架
平面桁架系平板网架是由两向交叉或三向交叉的平面桁架组成的平板网架.它的主要特点是组成平板网架的各平面桁架均为平行弦桁架,其上下弦杆和腹杆均在同一竖直平面内,斜腹杆通常设计成拉杆,竖杆设计成压杆,斜腹杆与弦杆问夹角以40.一6o.为宜,节点构造类似于平面面桁架
1.2空间桁架系平板网架
,所谓空间桁架系平板网架实际上是由一系列三角锥,四角锥或六角锥体组合而成的平板网架,它是真正的空间结构,比平面桁架平板网架刚度大,受力性能好.空间桁架系平板网架可分为四角锥体系平
板网架和三角锥体系平板网架
(1)四角锥体系平板网架,由一系列四角锥按一定规律组合而成的平板网架称为四角锥体系平板网架,它的主要特点是上下弦杆均为正方形网架,除星形四角锥之外.下弦平面正方形网格的四个节点分别对应于上弦平面正方形网格的重心.即下弦网格的节点与对应的上弦网格错开半个网格,下弦网格节点与对应的四个弦网格节点分别由四根斜腹杆相连.
(2)三角锥体系平板网架,由一系列三角锥组合而成的平板网架称为三角锥体系平板网架.在三角锥网架中.其上,下弦杆在自身平面内均组成正三角形.且下弦平面内所有正三角形的节点正好对着上弦平面的正三角形重心,下弦平面的正三角形的每个节点都由三根杆件与和该节点相邻的上弦平面正三角形的三个节点分别相连. 将三角锥网架按一定规律抽去一些锥体的腹杆和下弦杆而形成的上弦网格仍为三角形.下弦网格为三角形和六角形的网格即为抽空三角锥网架.
以三角锥为为基础,组合而成的上弦网格为三角形和六角形.下弦网格为六角形的网架称为蜂窝形三角锥网架.
2.网架几何尺寸的确定
网架的几何尺寸是指网架上弦的网格尺寸和网架高度. 2.1网格尺寸的确定网格尺寸的大小会直接影响到网架的经济性.因为网格大,节点数就会减少,便于施工,网格dx~tl相反,当屋里采用钢筋混凝土重屋面时网架尺寸不能大.否则会因屋面板重量增大而使用网架节点荷载增大,近而导致网架耗钢量及屋面板吊装难度的增大,当采用压型锥板, 预制铝合金等轻型屋面或有檩方案时,网格尺寸应尽量大些,节点数则少些,从而使杆件断面能更有效地发挥作用,减少用钢量,总之,网
格尺寸要根据跨度大小,柱网尺寸,屋面材料及构造要求和建筑功能等因素综上所述合考虑,它在很大程度上取决于屋面板的规格和种类,通常为(1/20—1/6)L2(L2为网架短向跨度).
2.2网架高度的确定
为了保证网架的高度,必须使所设计的网架具有适当的高度.网架高度通常为网架短向跨度的1/20-1/10.它由下列因素决定: (1)屋面荷载,屋面荷载大时,网架的挠度将增大,为保证网架的挠度不超过20o,必须使用网架有一定的高度.
(2)支承条件和平面形状.平面形状为圆形,方形或接近正方形时,网架高度可小些,平面形状狭长者,由于其挠度比相同跨度(指短跨)的正方形网架大,故网架高度应取大些,用边支承时,网架高度应小些,点支承时应小些.
(3)起拱,有起拱时,网架下挠减小,网架高度可小些.
(4)节点构造,当小跨度网架采用螺栓节点时,网架高度可大些, 以使弦杆内力小些,尽量接近腹杆内力,从而统一杆件和零件. 3.网架结构的屋面构造网架结构屋盖的屋面分有檩方案和无檩方案两种.有檩方案采用角钢,槽钢,工形钢等轻型钢檩条搁置于网架节点的支托上.其上铺设彩钢板,这属于轻屋面.无檩方案通常采用钢丝网水泥屋面板,预应力混凝土屋面板或钢筋混凝土膜形扁壳等重型屋面.至少三点焊牢于网架节点的支托上,抹完找平屋后做一毡二油隔气层,上铺保温材料做防水层.
为解决屋面排水问题.需在屋面上设计1%一-4%的坡度.对于中, 小跨度网架,由于其跨度不大不需起拱网架.故只需在网架节点处设小立柱以便屋面找坡,对于大跨度网架或屋面荷载很大时,网架须起拱,不为找坡而设计的起拱一般应为
L]300(L2为网架短向跨度);为找坡而设计的起拱,可起拱3%左右,此时网架内力变化可忽略不计, 但施工比较麻烦.
4.结语
国内外的工程实践及网架结构的科研发展表明:平板网架结构的主要发展方向是网架生产的定型化,单元化,商吕化;尽可能地采用钢管球节点(焊接空心球或螺栓球);网架上面采用压型钢板,铝合金预
制板等轻型屋面.加强网架上弦杆与其上支撑的屋面板之间的相互作用;继续
探索钢材的塑性变形,塑性稳定等问题,充分发挥网架节点的材料承载能力,推广网架结构的优化设计.l
(上接第109页)五,结论
1.非岩溶地区岩质地基中分布破碎带,软弱夹层等不良地质的可能性是存在的.在工程建设中进行施工勘察对保证基础工程质量和安全意义十分重大,尤其是对复杂地质条件或有特殊使用要求的建筑物更为重要.
2.勘察单位在进行详勘时,就应严格控制野外施工质量,不要以为在非岩溶地
区只要钻进到稳定基岩就可以马虎了,必须严格按规范控制施工.不要把在详勘阶段就能发现的问题,留到施工勘察去做. 3.现场验槽,验桩是发现局部不良地质条件的主要途径,勘察单位必须高度重视.严格把关,发挥主导作用.因为地基验槽是以勘察为主的,要唱主角,不要人云亦云,以防漏失问题,留下隐患. l36 [责任编辑:张艳芳]
4.施工勘察是工程建设的一个过程,也体现了现行地基基础规范的精神,业主,勘察,设计,监理及施工单位要加强沟通,互相配合,以保证建设工程质量.
【参考文献】
[1]浙江省华厦工程勘察院:《金华市金发豪园岩土工程勘察报告》.2004.8.《金华市金发豪园2#楼施工勘察报告)2005.11.
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2005.2.
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