平板网架结构,网壳结构,悬索结构,斜拉结
钢结构简答题讲解
名词解释1．门式刚架轻型钢结构1．重型单层工业厂房1．隅撑隅撑就是在靠边墙角的部位、梁与柱之间、梁与檩、柱与檩之间的支撑杆。
墙面上的叫墙隅撑，屋面上的叫屋面隅撑。
1．压型钢板1．撑杆撑杆是保证钢结构整体稳定性的一个横向支撑杆件，一般由长细比控制2．网壳网壳是一种与平板网架类似的空间杆系结构，系以杆件为基础，按一定规律组成网格，按壳体结构布置的空间构架，它兼具杆系和壳体的性质。
其传力特点主要是通过壳内两个方向的拉力、压力或剪力逐点传力。
此结构是一种国内外颇受关注、有广阔发展前景的空间结构。
2．悬索结构的形状稳定性2．空间桁架结构2．索膜结构索膜结构：是用高强度柔性薄膜材料经受其它材料的拉压作用而形成的稳定曲面，能承受一定外荷载的空间结构形式。
其造型自由、轻巧、柔美，充满力量感，阻燃、制作简易、安装快捷、节能、易于、使用安全等优点，因而使它在世界各地受到广泛应用2．悬索结构由柔性受拉索及其边缘构件所形成的承重结构。
索的材料可以采用钢丝束、钢丝绳、钢铰线、链条、圆钢，以及其他受拉性能良好的线材。
3．框架---筒体结构- 2 - 3．框筒结构框筒结构就是在框架结构中，设置部分剪力墙，使框架和剪力墙两者结合起来，取长补短，共同抵抗水平荷载，这就是框架－剪力墙结构体系。
如果把剪力墙布置成筒体，围成的竖向箱形截面的薄臂筒和密柱框架组成的竖向箱形截面，可称为框架－筒体结构体系。
具有较高的抗侧移刚度，被广泛应用于超高层建筑。
3．框筒结构中的剪力滞后效应简答题平台钢结构设计1．设计平台结构时，应考虑哪些步骤?1．平台结构不设柱间支撑的情况下应怎样设计柱脚节点和梁柱节点来保证结构的几何不变以及平台柱的整体稳定性？工业厂房钢结构1．简述门刚架斜梁截面设计要点。
答：当斜坡度不超过1：5时，因轴力很小可按压弯构件计算其强度和钢架平面外的稳定，不计算平面内的稳定。
实腹式刚架协梁的平面外计算长度，取侧向支撑点的间距。
当斜梁两翼缘侧向支撑点间的距离不等时，应取最大受压翼缘侧向支撑点的距离。
网架结构
2.正放抽空四角锥网架
构成特点：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 比上弦网格尺寸大一 倍。
3.斜放四角锥网架
斜放四角锥网架也是倒置四角锥组成，上弦网格呈正 交斜放，下弦网格呈正放正交；也就是下弦杆与边界 垂直（平行），上弦杆与边界呈45°夹角
日本计划未来建造巨球状海上漂浮城市，在遭遇极端天气时还可潜入海底。每座巨球状城 市可容纳5000人，并可依托该城，在海床上执行科学研究。这种未来漂浮城市名为“海洋 螺旋”，由日本东京清水建设株式会社(Shimizu Corp)与东京大学、日本海洋与地球科技 研究社(Jamstec)联合设计推出。城市以球型建造，可漂浮于海面之上，也可沿海内15公 里长的巨大螺旋管下潜至海底4公里处。该螺旋建筑同时作为资源开发工厂，收集稀有金属 和稀土资源。 清水公司希望打造多座漂浮城市，以抵御日本频发的地震等极端天气。每 个“海洋螺旋”建造成本约250亿美元(约合人民币1535亿元)，一期工程有望在2030年建 成。该工程将使用工业化规模的3D打印技术，采用树脂等材料代替混凝土，并确保嫉妒防 水。每个巨球直径约500米，里面有旅馆、居民区以及商业区，球内人类和海底研究站的 生活补给可通过水下对接设施以及更小球体运送。
1.正放四角锥网架结构
构成特点：以倒四角锥体为组成单元，锥底的四边 为网架的上弦杆，锥棱为腹杆，各锥顶相连即为下 弦杆，它的上、下弦杆均与相应边界平行。正放四 角锥网架的上、下弦节点均分别连接八根杆件。当 取腹杆与下弦平面夹角为45° 时，网架的所有杆件 （上、下弦杆和腹杆）等长，便于制成统一的预制 单元，制造、安装都比较方便
建筑实例——上海大舞台
主馆呈圆形，高33 米，屋顶网架跨度直 径110米，可容纳观 众18000人，网架类 型为三向网架，用钢 量47KG/M2
建筑的基本结构类型
建筑的基本结构类型建筑作为人类创造的物质空间，其基本结构类型对于保障建筑安全和功能的发挥至关重要。
在建筑工程中，基本结构类型的选择和设计将直接影响到建筑物的承重能力、稳定性以及外观形态。
本文将介绍建筑的四种基本结构类型：框架结构、壳体结构、悬索结构和索杆结构，并进行详细探讨。
一、框架结构框架结构是建筑中最常见的一种结构形式，其构件由纵横交错的钢筋、木材或混凝土组成，形成一个稳定的骨架。
框架结构的特点是简单明了、架构清晰，能够承受大荷载，并且易于施工和维修。
这种结构类型在高层建筑、工业厂房和大型体育馆等场所广泛应用。
二、壳体结构壳体结构是一种薄壁曲面结构，其特点是呈现连续平滑的曲线，能够承受较大的外力，同时还具有较好的抗震性能。
壳体结构的建造需要采用特殊的模板和施工工艺，因而施工难度较大，但其独特的外观和空间感受使得壳体结构在剧院、体育馆和展览馆等建筑中得到广泛应用。
三、悬索结构悬索结构是一种利用绳索或钢缆悬挂下悬臂构件的结构类型。
这种结构形式能够将水平力传递到支撑点上，并通过支撑点将力传递到地基上，从而实现整个结构的平衡。
悬索结构常用于大跨度的桥梁和体育场馆等场所，其造型独特，给人一种轻盈、空灵的感觉。
四、索杆结构索杆结构是利用索杆来承受荷载的一种结构形式。
索杆通常由钢缆或钢索构成，具有轻质高强度的特点，可以有效地实现杆件的稳定支撑。
索杆结构广泛应用于高塔、天桥和室内悬挂装置等建筑中，能够发挥出杆件自重轻和抗拉强度高的优势。
在实际的建筑工程中，常常会将不同的基本结构类型进行结合或衍生，以满足复杂建筑物的设计需求。
例如，高层建筑通常会采用框架结构与悬索结构相结合，以提供更大的抗风性能和空间利用效率。
此外，在建筑结构设计中，还需考虑地震力、风压力、温度影响等外部因素的影响，以确保建筑物的安全性和稳定性。
综上所述，建筑的基本结构类型包括框架结构、壳体结构、悬索结构和索杆结构。
每种结构类型都有其独特的特点和适用场所，建筑师在设计建筑物时，需要根据实际需求和建筑功能选择合适的结构类型，并结合相关技术手段进行设计和施工。
建筑结构选型总复习、作业及答案
建筑结构选型总复习、作业及答案第一章梁1.梁按支座约束分为：静定梁和超静定梁，根据梁跨数的不同，有单跨静定梁或单跨超静定梁、多跨静定梁或多跨连续梁。
2.简述简支梁和多跨连续梁的受力特点和变形特点？答：简支梁的缺点是内力和挠度较大，常用于中小跨度的建筑物。
简支梁是静定结构，当两端支座有不均匀沉降时，不会引起附加内力。
因此，当建筑物的地基较差时采用简支梁结构较为有利。
简支梁也常被用来作为沉降缝之间的连接构件。
多跨连续梁为超静定结构，其优点是内力小，刚度大，抗震性能好，安全储备高，其缺点是对支座变形敏感，当支座产生不均匀沉降时，会引起附加内力。
（图见5页）3.悬挑结构的特点：悬挑结构无端部支撑构件、视野开阔、空间布置灵活。
悬挑结构首要关注的安全性是：倾覆、承载力、变形等。
4．抗倾覆力矩/倾覆力矩>1.55.悬挑结构倾覆力矩的平衡方式：上部压重平衡；下部拉压平衡；左右自平衡；副框架平衡第二章桁架结构1.桁架结构的组成：上弦杆、下弦杆、斜腹杆、竖腹杆2.桁架结构受力计算采用的基本假设：（1）组成桁架的所有各杆都是直杆，所有各杆的中心线（轴线）都在同一平面内，这一平面称为桁架的中心平面。
（2）桁架的杆件与杆件相连接的节点均为铰接节点。
（铰接只限制水平位移和竖向位移，没有限制转动。
）（3）所有外力（包括荷载及支座反力）都作用在桁架的中心平面内，并集中作用于节点上（节点只受集中力作用）3.桁架斜腹杆的布置方向对腹杆受力的符号（拉或压）有何关系？答：斜腹杆的布置方向对腹杆受力的符号（拉或压）有直接的关系。
对于矩形桁架，斜腹杆外倾受拉，内倾受压，竖腹杆受力方向与斜腹杆相反，对于三角形桁架，斜腹杆外倾受压，内倾受拉，而竖腹杆则总是受拉。
（图见11页）4.按屋架外形的不同，屋架结构形式有几种？答：三角形屋架，梯形屋架，抛物线屋架，折线型屋架，平行弦屋架等。
5.屋架结构的选型应从哪几个方面考虑？答：（1）屋架结构的受力（2）屋面防水构造；（3）材料的耐久性及使用环境；（4）屋架结构的跨度。
最新大跨与空间结构(网架及网壳结构)
两向正交正放网架的受力状况取决于平面尺寸 及支承情况。对于周边支承、正方形平面的网架，其 受力类似于双向板。
两向正交正放网架沿两个方向的杆件内力差别 不大，受力比较均匀。但随着边长比的变化，单向传 力作用渐趋明显，两方向杆件内力差别也随之加大。 对于点支承网架，支承附近的杆件及主桁架跨中弦杆 的内力最大，其它部位杆件的内力很小。
b）。对中、小型网架亦可选择增加网架高度或局
部加大杆件截面等方法。
按网格组成分类
1 交叉桁架体系 这类网架由若干平
面桁架相互交叉组成。 竖向平面桁架的形式与 一般平面桁架相似，根 据平面桁架布置方式及 交角的不同，可分为几 种形式。
（1）两向正交正放网架
两向正交正放网架的构成特点是：两个方向的平 面桁架垂直交叉，且分别与边界方向平行。这种网架 的上、下弦平面呈正方形，基本单元为六面体，属几 何可变。为保证结构的几何不变性以及增加空间刚度， 应适当设置水平支撑，以有效 传递水平力。对周边支承网架， 水平支撑宜在上弦或下弦网格 内沿周边设置；对点支承网架， 水平支撑则应在通过支承点的 主桁架附近设置。
（a）
（b）
点支承网架主要用于大柱距工业厂房、仓库以 及展览厅等大型公共建筑。由于支承点较少，支点 反力较大。为了使通过支点的主桁架及支点附近的 杆件内力不致过大，宜在支承点处设置柱帽以扩散 反力。点支承网架周边应有适当悬挑以减少网架跨 中挠度与杆件的内力。
(3) 周边支承与点支承混合网架 在点支承网架中， 当周边设有维护结构 和抗风柱时，可采用 周边支承与点支承混 合的形式。这种支承 方式适用于工业厂房 和展览厅等公共建筑。
正放四角锥网架的杆件受力比较均匀，空间刚度 较其它类型四角锥网架及两向网架为好。当采用钢筋 混凝土板作屋面板时，板的规格单一，便于起拱，屋 面排水相对容易处理。但因杆件数目较多其用钢量可 能略高些。
网架结构简介PPT优秀课件
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• 对于矩形平面，周边支承时，可处理成长 桁架通过角柱和长桁架不通过角柱。前者 将使四个角柱产生较大的拉力；后者可避 免角柱产生过大的拉力，但需要在长桁架 支座处设两个边角柱。
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图 两向正交斜放网架
3
梁式结构 拱式结构
平面刚架结构
平面结构体系
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平板网架
网壳结构
5
图1 (a)平行布置预应力双层索系；
6
斜拉结构(图1 c)
Maysville Bridge7
图2 张拉整体结构
8
6.1 概述
网架结构是由很多杆件通过节点按照一定 规律组成的网状空间杆系结构。
网架结构根据外形可分为平板网架和曲面 网架。
• 双层网架是由上弦、下弦和腹杆组成的空 间结构(图1），是最常用的网架形式。
图1 双层网架
15
• 特点：
• 三层网架是由上弦、中弦、 下弦、上腹杆和下腹杆组 成的空间结构(图2)。
• 特点是增加网架高度，减 小弦杆内力，减小网格尺 寸和腹杆长度。
• 当网架跨度较大时，三层 网架用钢量比双层网架用 钢量省。但由于节点和杆 件数量增多，尤其是中层 节点所连杆件较多，使构 造复杂，造价有所提高。
• 两向正交斜放 短桁架对长桁架有嵌固作用，受力
有利角部产生拔力，常取无角部形式。
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3、两向斜交斜放网架 由两个方向桁架相交◎角交叉而成，形
成棱形网格。适用于两个方向网格尺寸不 同，而要求弦杆长度相等。 • 两向斜交斜放 适用于两个方向网格尺寸不同
的情形受力性能欠佳，节点构造较复杂。
大跨屋盖结构
度好，适用于平面多边形的大众跨度建筑。 (2) 抽空三角锥网架 保持三角锥网架的上弦网格不变，按一定规律抽去部分腹杆和下弦杆，可得到抽空三
角锥网架。例如如图 3-15 所示的抽杆方法是沿网架周边一圈的网格不抽杆，内部从第二圈 开始沿三个方向每间隔一个网格抽掉部分杆，则下弦网格成为多边形的组合。抽杆后，网 架空间刚度受到削弱。下弦杆数量减少，内力较大。抽空三角锥网架适用于平面为多边形 的中小跨度建筑。
3.2 网架的形式
网架按弦杆层数不同可分为双层网架和三层网架。双层网架是出上弦、下弦和腹杆组 成的空间结构(图 3-1)，是最常用的网架形式。三层网架是由上弦、中弦、下弦、上腹杆和 下腹杆组成的空间结构(图 3-2)，其特点是增加网架高度，减小弦杆内力，减小网格尺寸和 腹杆长度。当网架跨度较大时，三层网架用钢量比双层网架用钢量省。但由于节点和杆件 数量增多，尤其是中层节点所连杆件较多，使构造复杂，造价有所提高。
(4) 斜放四角锥网架 将正放四角锥上弦杆相对于边界转动 45°放置，则得到斜放四角锥网架。上弦网格呈 正交斜放，下弦网格为正交正放。网架上弦杆短，下弦杆长，受力合理。下弦节点连接 8 根杆，上弦节点只连 6 根杆。适用于中小跨度周边支承，或周边支承与点支承相结合的矩 形平面。 (5) 星形四角锥网架 星形四角锥网架的组成单元似一星体。将四角锥地面的四根杆用位于对角线上的十字 交叉杆代替，并在中心加设竖杆，即组成星形四角锥。十字交叉杆与边界成 45°角，构成 网架上弦，呈正交斜放。下弦杆呈正交正放。腹杆与上弦杆在同一竖向平面内，星形网架 上弦杆比下弦杆短，受力合理。竖杆受压，内力等于节点荷载。当网架高度等于上弦杆长 度时，上弦杆与竖杆等长，斜腹杆与下弦杆等长。星形网架一般用于中小跨度周边支承情 况。 3.2.2.3 三角锥体系网架 三角锥体系网架的基本单元是锥底为正三角形的倒置三角锥。锥底三条边为网架上弦 杆，棱边为网架的腹杆，连接锥顶的杆件为网架下弦杆。三角锥网架主要有三种形式。 (1) 三角锥网架 三角锥网架上下弦平面均为正三角形网格，上下弦节点各连 90 根杆件。当网架高度为
大跨度空间结构的主要形式及特点
膜结构的主要形式
膜结构形式上主要有气 压式膜结构、气承式膜 结构、混合式膜结构和 悬挂薄膜结构。
膜结构主要特点
膜结构主要有自重轻、跨度 大，建筑造型自由、丰富，施工 方便，具有良好的经济性和较高 的安全性，透光性和自结性好， 耐久性较差等特点。
团结 信赖 创造 挑战
4、悬索结构
悬索结构是以能受拉的索作为基本承重构件并将索 按照一定规律布置所构成的一类结构体系。悬索屋 盖结构通常由悬索系统、屋面系统和支撑系统三部 分构成。用于悬索结构的钢索大多采用由高强钢丝 组成的平行钢丝束、钢绞线或钢缆绳等，也可采用 圆钢、型钢、带钢或钢板等材料。
团结 信赖 创造 挑战
国家大剧院
团结 信赖 创造 挑战
悉尼歌剧院
团结 信赖 创造 挑战
本次结构分析总结
相对而言，网架结构和网壳结构在施工、结构
上比较简单，方便，稳定。但在造型上相对单
一，变化不大。而膜结构，悬索结构在造型上
较多变，灵活，适合多种形式，但对于结构受
力等要求更高。
在本次设计上，我们认为这几种结构对于我们
团结 信赖 创造 挑战
2、网壳结构
曲面形网格结构称为网壳结构。有单层网 壳和双层网壳之分，网壳的用材主要有钢网 壳、木网壳、钢筋混凝土网壳等。
团结 信赖 创造 挑战
球面网壳
双曲面网壳
圆柱面网壳
双曲抛物面鞍型网壳
单块扭网壳ຫໍສະໝຸດ 四块组合型扭网壳团结 信赖 创造 挑战
网壳结构主要特点
大跨网架结构分类及计算怎么看？
大跨网架结构分类及计算怎么看？一、结构形式大跨结构按照几何形状、组合方式、结构材料及受力特点的不同可分为平面结构体系和空间结构体系两大类。
平面结构体系：梁式结构〔平面桁架、空间桁架〕，平面刚架和拱式结构。
空间结构体系：平板网架结构，网壳结构，大局部悬索结构，斜拉结构，张拉结构等。
二、网架的形式网架按照弦杆的层数可分为双层网架和三层网架。
三层钢架增加网架高度，减少弦杆内力、减小网架尺寸和腹杆长度，当网架跨度较大时三层网架用钢量减少，但杆件和节点的增加，比拟复杂。
1、网架为一空间铰接杆系结构，杆件布置必须保证不出现结合可变性。
得满足以下条件：w=3j-m-r≦02、双层网架的常用形式：2.1、平面桁架系网架：上下弦杆完全对应并与腹杆位于同一竖向平面内，竖向受压，斜杆受拉。
〔两向正交正放网架、两向正交斜放网架、三向网架〕2.2、四角锥体系网架：由假设干倒置的四角锥按照一定规律组成。
〔正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、棋盘型四角锥网架、斜放四角锥网架、星形四角锥网架〕2.3、三角锥体系网架：根本单元是锥底为正三角形的倒置三角锥。
〔三角锥网架、抽空三角锥网架、蜂窝型三角锥网架〕3、网架的选型：网架的选型应结合工程的平面形状、建筑要求、荷载和跨度的大小、支撑情况和造价等因素综合分析确定。
按照?网架结构设计与施工规程?〔JGJ7-91〕的划分：大跨度为60m以上；中跨度为30-60m；小跨度30m以下。
3.1网架结构的支承：网架的支承方式有周边支承、点支承、周边支承与点支承结合，两边和三边支承等3.2网架高度及网格尺寸：网架的高度与屋面荷载、跨度、平面形状、支承条件及设备管道等因素有关。
3.3网架的扰度要求及屋面排水坡度：允许扰度不得超过以下数值，用作屋盖-L2/250；用作楼面-L2/300.L2为网架的短向跨度。
屋面排水一般为3%-5%。
三、网架的计算特点网架的结构设计满足行业标准?网架结构设计与施工规程?〔JGJ7-91〕的要求。
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。
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2.2 结构体系及其形式
1
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2.2 结构体系及其形式
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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。
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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
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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
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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
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2.2 结构体系及其形式
网壳与悬索结构
圆形，半径40m 圆形，半径25m 方形，30m×30m 对角线主索支承 六边形，80m×45m 六边形，74m×79m 卵形，73m×89m
1987 1989 1987 1988 1988 1990
近似椭圆，66m×78m 1990 六边形，72m×53m 矩形，45m×54m 方形，55m×56m 矩形，70m×83.2m 矩形，78m×117m 矩形，42m×63m 矩形，19m×31.5m 1989 1989 1992 1990 1990 1991 1992
1986
1991 1986 1987 1988 1989
伞形单层辐射索系 柳州水泥厂熟料库 淄博市长途汽车站 单层悬挂索网 淄博市化纤厂餐厅 单层平行索系、以刚架作为中央支承 丹东体育馆 鞍形索网、以拱作为中央支承 四川省体育馆 青岛市体育馆 鞍形索网、以索--拱体系作为中央支承 北京朝阳体育馆 横向加劲单层平行索系 安徽省体育馆 上海扬浦区体育馆 潮州体育馆 斜拉屋盖结构 奥林匹克体育中心体育馆 奥林匹克体育中心游泳馆 呼和浩特民航机库 无锡市游泳馆
柱面网壳
柱状面
双曲抛物面 椭圆抛物面
3.4 网壳结构的形式
1.网壳形式 网壳按组成层数分为单层网壳和双层网壳
单层柱面网壳
双层柱面网壳
按曲面外形分类则有 球面网架 柱面网壳
单层球面网壳
日本名古屋网壳穹顶
切割或组合形成曲面网壳
球面切割网壳
平板组合球面网壳
其它曲面网壳
4 双层网壳的网格形式
正放四角锥柱面网壳
正放抽空四角锥柱面网壳
斜置正放四角锥柱面网壳
双层网壳的网格形式： 1.交叉桁架体系(略) 2.四角锥体系 3.三角锥体系
四种结构的比较
关于四种空间结构类型的建筑材料的比较一，网格结构外形呈平板状的叫平板网架，简称网架；外形呈曲面状的叫曲面网架，简称网壳。
网格结构空间刚度大，整体性和稳定性好，有良好的抗震性能和较好的建筑造型效果，适用于各种支承条件和各种平面形状、大小跨度的工业和民用建筑。
由于网格结构具有多向受力性能和内力重分布的特点，可用于地基条件较差而可能出现不均匀沉降的建筑。
网格结构杆件和节点比较单一，便于制作，安装也较方便。
此种结构主要采用钢材，结构自重轻。
具有用钢量节省的优点。
二，膜结构膜结构(Membrane)是20世纪中期发展起来的一种新型建筑结构形式，膜结构车棚是由多种高强薄膜材料及加强构件（钢架、钢柱或钢索）通过一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成某种空间形状，作为覆盖结构，并能承受一定的外荷载作用的一种空间结构形式。
膜结构是建筑结构中最新发展起来的一种形式，自从1970年代以来，膜结构在国外已逐渐应用于体育建筑、商场、展览中心、交通服务设施等大跨度建筑中。
膜结构是由多种高强薄膜材料(PVC或Teflon)及加强构件（钢架、钢柱或钢索）通过一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成某种空间形状，作为覆盖结构，并能承受一定的外荷载作用的一种空间结构形式。
膜结构可分为充气膜结构和张拉膜结构两大类。
充气膜结构是靠室内不断充气，使室内外产生一定压力差（一般在10㎜～30㎜水柱之间）,室内外的压力差使屋盖膜布受到一定的向上的浮力，从而实现较大的跨度。
张拉膜结构则通过柱及钢架支承或钢索张拉成型。
膜结构的设计主要包括体形设计、初始平衡形状分析、荷载分析、裁剪分析等四大问题。
通过体形设计确定建筑平面形状尺寸、三维造型、净空体量，确定各控制点的坐标、结构形式，选用膜材和施工方案。
初始平衡形状分析就是所谓的找形分析。
由于膜材料本身没有抗压和抗弯刚度，抗剪强主芤很差，因此其刚度和稳定性需要靠膜曲面的曲率变化和其中预应力来提高，对膜结构而言，任何时候不存在无应力状态，因此膜曲面形状最终必须满足在一定边界条件、一定预应力条件下的力学平衡，并以此为基准进行荷载分析和裁剪分析。
网架结构可以分为哪几种及性能特点
网架结构可以分为哪几种及性能特点网架结构可分为双层的板型网架结构、单层和双层的壳型网架结构。
板型网架和双层壳型网架的杆件分为上弦杆、下弦杆和腹杆，主要承受拉力和压力。
单层壳型网架的节点一般假定为刚接，应按刚接杆系有限元法进行计算；双层壳型网架可按铰接杆系有限元法进行计算。
单层和双层壳型网架也都可采用拟壳法简化计算。
单层壳型网架的杆件，除承受拉力和压力外，还承受弯矩及切力。
目前中国的网架结构绝大部分采用板型网架结构。
网架结构是空间网格结构的一种。
所谓“空间结构”是相对“平面结构”而言，它具有三维作用的特性。
空间结构问世以来，以其高效的受力性能、新颖美观的形式和快速方便的施工受到人们的欢迎。
空间结构也可以看作平面结构的扩展和深化。
网架结构是空间杆系结构，杆件主要承受轴力作用，截面尺寸相对较小。
网架结构已成为现代世界应用较普遍的新型结构之一。
我国从20世纪60年代开始研究和采用，近年来，由于电子计算技术的迅速发展，解决了网架结构高次超静定结构的计算问题，促使网架结构无论在型式方面以及实际工程应用方面，发展都很快。
网架在需要大跨度、大空间的体育场馆、会展中心、文化设施、交通枢纽乃至工业厂房，无不见到空间结构的踪影。
网架结构的优点是用钢量小、整体性好、制作安装快捷，可用于复杂的平面形式。
适用于各种跨度的结构，尤其适用于复杂平面形状。
这些空间交汇的杆件又互为支撑，将受力杆件与支撑系统有机结合起来，因而用料经济。
网架主要用于大、中跨度的公共建筑中，例如体育馆、飞机库、俱乐部、展览馆和候车大厅等，中小型工业厂房也开始推广应用。
跨度越大，采用此种结构的优越性和经济效果也就越显著。
网架结构板型网架结构按组成形式主要分三类：第一类是由平面桁架系组成，有两向正交正放网架、两向正交斜放网架、两向斜交斜放网架及三向网架四种形式；第二类由四角锥体单元组成，有正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、斜放四角锥网架、棋盘形四角锥网架及星形四角锥网架五种形式；第三类由三角锥体单元组成，有三角锥网架、抽空三角锥网架及蜂窝形三角锥网架三种形式。
建筑结构12种类型
建筑结构12种类型建筑结构是指建筑物的骨架和支撑系统，承担起支撑和抗力传递的功能。
根据结构形式和工作原理的不同，可以将建筑结构分为12种类型，包括桁架结构、框架结构、筒壳结构、悬索结构、索承式结构、拱式结构、壳体结构、网壳结构、组合结构、空间网架、板柱结构和混合结构。
下面将详细介绍这12种结构类型。
1.桁架结构：桁架结构是由水平和斜线构件形成的平面或空间网格系统。
桁架结构具有良好的强度、刚度和稳定性，适用于广场、办公楼、室内体育馆等大跨度的建筑物。
2.框架结构：框架结构是由柱、梁和节点组成的刚性网格系统。
框架结构可以在多个平面上延伸，具有良好的刚度和承载能力。
这种结构常用于住宅、工业厂房和商业建筑。
3.筒壳结构：筒壳结构是一种由曲面构成的连续壳体，具有良好的强度和稳定性。
筒壳结构常用于体育场馆、展览馆和地铁车站等地方。
4.悬索结构：悬索结构是一种由主悬索和次悬索组成的悬挂式结构。
悬索结构具有较大的跨度和自重较小的优点，适用于桥梁、大型体育馆等建筑物。
5.索承式结构：索承式结构是一种由索承构件和支撑系统组成的轻型结构。
索承式结构具有较高的自由度和可塑性，适用于大型雨棚、展览馆等场所。
6.拱式结构：拱式结构是一种由拱形构件组成的稳定结构。
拱式结构具有较好的力学性能和空间美感，常见于教堂、桥梁和大型展览馆。
7.壳体结构：壳体结构是一种由薄壳体构成的曲面结构。
壳体结构具有卓越的结构性能和空间美感，常见于体育馆、剧院和博物馆等建筑物。
8.网壳结构：网壳结构是一种由刚性杆件和节点构成的空间网格结构。
网壳结构具有较高的自由度和承载能力，常见于体育场馆和空间结构复杂的建筑物。
9.组合结构：组合结构是一种由多种结构类型组合而成的复合结构。
组合结构可以充分发挥各种结构的优势，常用于大型综合体、超高层建筑等。
10.空间网架：空间网架是一种由钢管、钢板和节点构成的三维刚性网格结构。
空间网架具有较高的刚度和承载能力，广泛应用于体育馆、展览馆和机场等建筑物。
网架结构的种类及性能特点
网架结构已成为现代世界使用较普遍的新型结构之一。
我国从20世纪60年代开始研究和采用，近年来，由于电子计算技术的迅速发展，解决了网架结构高次超静定结构的计算问题，促使网架结构无论在型式方面以及实际工程使用方面，发展都很快。
网架在需要大跨度、大空间的体育场馆、会展中心、文化设施、交通枢纽乃至工业厂房，无不见到空间结构的踪影。
网架结构的优点是用钢量小、整体性好、制作安装快捷，可用于复杂的平面形式。
适用于各种跨度的结构，尤其适用于复杂平面形状。
这些空间交汇的杆件又互为支撑，将受力杆件和支撑系统有机结合起来，因而用料经济。
网架主要用于大、中跨度的公共建筑中，例如体育馆、飞机库、俱乐部、展览馆和候车大厅等，中小型工业厂房也开始推广使用。
跨度越大，采用此种结构的优越性和经济效果也就越显著。
网架结构板型网架结构按组成形式主要分三类：第一类是由平面桁架系组成，有两向正交正放网架、两向正交斜放网架、两向斜交斜放网架及三向网架四种形式；第二类由四角锥体单元组成，有正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、斜放四角锥网架、棋盘形四角锥网架及星形四角锥网架五种形式；第三类由三角锥体单元组成，有三角锥网架、抽空三角锥网架及蜂窝形三角锥网架三种形式。
壳型网架结构按壳面形式分主要有柱面壳型网架、球面壳型网架及双曲抛物面壳型网架。
网架结构按所用材料分有钢网架、钢筋混凝土网架以及钢和钢筋混凝土组成的组合网架，其中以钢网架用得较多。
网架结构可分为双层的板型网架结构、单层和双层的壳型网架结构。
板型网架和双层壳型网架的杆件分为上弦杆、下弦杆和腹杆，主要承受拉力和压力。
单层壳型网架的节点一般假定为刚接，应按刚接杆系有限元法进行计算；双层壳型网架可按铰接杆系有限元法进行计算。
单层和双层壳型网架也都可采用拟壳法简化计算。
单层壳型网架的杆件，除承受拉力和压力外，还承受弯矩及切力。
目前中国的网架结构绝大部分采用板型网架结构。
网架结构是空间网格结构的一种。
网架结构的种类及性能特点
网架结构已成为现代世界应用较普遍的新型结构之一。
我国从20世纪60年代开始研究和采用，近年来，由于电子计算技术的迅速发展，解决了网架结构高次超静定结构的计算问题，促使网架结构无论在型式方面以及实际工程应用方面，发展都很快。
网架在需要大跨度、大空间的体育场馆、会展中心、文化设施、交通枢纽乃至工业厂房，无不见到空间结构的踪影。
网架结构的优点是用钢量小、整体性好、制作安装快捷，可用于复杂的平面形式。
适用于各种跨度的结构，尤其适用于复杂平面形状。
这些空间交汇的杆件又互为支撑，将受力杆件与支撑系统有机结合起来，因而用料经济。
网架主要用于大、中跨度的公共建筑中，例如体育馆、飞机库、俱乐部、展览馆和候车大厅等，中小型工业厂房也开始推广应用。
跨度越大，采用此种结构的优越性和经济效果也就越显著。
网架结构板型网架结构按组成形式主要分三类：第一类是由平面桁架系组成，有两向正交正放网架、两向正交斜放网架、两向斜交斜放网架及三向网架四种形式；第二类由四角锥体单元组成，有正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、斜放四角锥网架、棋盘形四角锥网架及星形四角锥网架五种形式；第三类由三角锥体单元组成，有三角锥网架、抽空三角锥网架及蜂窝形三角锥网架三种形式。
壳型网架结构按壳面形式分主要有柱面壳型网架、球面壳型网架及双曲抛物面壳型网架。
网架结构按所用材料分有钢网架、钢筋混凝土网架以及钢与钢筋混凝土组成的组合网架，其中以钢网架用得较多。
网架结构可分为双层的板型网架结构、单层和双层的壳型网架结构。
板型网架和双层壳型网架的杆件分为上弦杆、下弦杆和腹杆，主要承受拉力和压力。
单层壳型网架的节点一般假定为刚接，应按刚接杆系有限元法进行计算；双层壳型网架可按铰接杆系有限元法进行计算。
单层和双层壳型网架也都可采用拟壳法简化计算。
单层壳型网架的杆件，除承受拉力和压力外，还承受弯矩及切力。
目前中国的网架结构绝大部分采用板型网架结构。
网架结构是空间网格结构的一种。
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3.4.1基本假定
➢ 网架的节点为空间铰接节点，杆件只承受轴力； ➢ 结构材料为完全弹性，在荷载作用下网架变形很小，符合小
变形理论。
第3章 大跨屋盖结构
3.4.2 空间杆系有限元法要点
➢ 单元刚度矩阵 空间杆系有限单元：每个杆6个自由度
F e Fxi Fyi Fzi Fxj Fyj Fzj T
蜂窝形三角锥网架
第3章 大跨屋盖结构
3.2.3网架选型
根据建筑平面形状和跨度大小，支承方式、荷载大小、屋面 构造和材料、制作安装方法等因素。 《网架结构设计与施工规程》JGJ 7-91 ➢ 大跨度为60m以上 ➢ 中跨度为30～60m ➢ 小跨度为30m以下
第3章 大跨屋盖结构
网架结构的支承 ➢ 周边支承 ➢ 点支承 ➢ 周边支承与点支承相结合 ➢ 两边和三边支承等
对应6个杆端力
e ui vi wi u j vj wj T
它们之间的关系是
F e K e e
第3章 大跨屋盖结构
式中
1 0 0 1 0 0
0
00
0
0 0
K
e
EA 0 lij 1
0 0
0 0
0 1
0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
即单元刚度矩阵。和结构力学的矩阵位移法一致，只是相 应于剪力的各项均为零
网架形式
网架上弦网格数和跨度比
钢筋混凝土屋面体系
钢檩条屋面体系
网格数
跨高比
网格数
跨高比
两向正交正放网架，正放四角 锥网架，正放抽空四角锥网架 （2～4）＋0.2L2
两向正交斜放网架，棋盘形四
10～14 （6～8）＋0.07L2 (13～17)–0.03L2
角锥网架，斜放四角锥网架， （6～8）＋0.08L2 星形四角锥网架
。
星形四角锥网架
第3章 大跨屋盖结构
三角锥体系网架 ➢ 三角锥网架 ➢ 抽空三角锥网架 ➢ 蜂窝形三角锥网架
第3章 大跨屋盖结构
三角锥网架
➢ 上、下弦平面均为三 角形网格。杆件受力 均匀，本身为几何不 变体，整体抗扭、抗 弯刚度好。适用于大 中跨度及重屋盖建筑 物，当建筑平面为三 角形、六边形和圆形 时最为适宜。
第3章 大跨屋盖结构
正放四角锥网架
➢ 杆件受力较均匀，空 间刚度比其它类型的 四角锥网架及两向网 架好。适用于建筑平 面接近正方形的周边 支承及点支承情况。
正放四角锥网架
第3章 大跨屋盖结构
正放抽空四角锥网架
➢ 周边网格锥体不动外 ，跳格地抽掉一些四 角锥单元中的腹杆和 下弦杆，使下弦网格 尺寸扩大一倍。适用 于中、小跨度或屋面 荷载较轻的周边支承 、点支承以及周边支 承与点支承结合的网 架。
第3章 大跨屋盖结构
网架结构的支承
周边支承
第3章 大跨屋盖结构
网架结构的支承
l/3 l l/3
l/4 l
l
l/3
l
l
l/4
l/3
图点3—支18 承点支承
第3章 大跨屋盖结构
网架结构的支承
周边支承和点支承结合
第3章 大跨屋盖结构
网架高度及网格尺寸：网架的高度与屋面荷载、跨度、平面 形状、支承条件及设备管道等因素有关。
– 指定位移：主对角元和右端项乘以大数R
第3章 大跨屋盖结构
➢ 网架的边界条件及对称性利用 当网架结构（包括支座）和外荷载有n个对称面时，可
利用对称条件只分析网架的1/(2n)。 对称面内各杆件的截面积应取原截面面积的一半，n
个对称面交线上的中心竖杆，其截面面积应取原截面面积 的1/(2n)。在对称荷载作用下，对称面内网架节点的反对 称位移为零；在反对称荷载作用下，对称面内网架节点的 对称位移应取为零。
一般杆件---------------[]=400 支座附近处杆件--------- []=300 直接承受动力荷载杆件---[]=250
第3章 大跨屋盖结构
三角锥网架
第3章 大跨屋盖结构
抽空三角锥网架
➢ 抽去部分三角锥单元的腹杆 和下弦杆。下弦杆内力较大 ，用钢量省，但空间刚度较 三角锥网架小。适用于中、 小跨度的三角形、六边形和 圆形等平面的建筑。
抽空三角锥网架
第3章 大跨屋盖结构
蜂窝形三角锥网架
➢ 上弦为正三角形和正六边 形网格，下弦为正六边形 网格。本身几何可变。其 上弦杆短，下弦杆长，受 力合理。适用于中、小跨 度周边支承的情况，可用 于六边形、圆形或矩形平 面。
➢ 网架结构几何不变的必要条件： W=3J-m-r≤0
➢ 几何可变体系 的判断： [K]中对角线上出现零元素 |K|=0
第3章 大跨屋盖结构
3.2.2双层网架常用的形式
平面桁架系网架 ➢ 两向正交正放网架 ➢ 两向正交斜放网架 ➢ 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
➢ 平面结构体系 梁式结构（平面桁架、空间桁架），平面刚架和拱式结构
➢ 空间结构体系 平板网架结构，网壳结构，悬索结构，斜拉结构，张拉整体 结构等
第3章 大跨屋盖结构
3.2 网架的形式
按弦杆层数不同可分为双层网架和三层网架
上弦 腹杆
下弦
(a)
上弦 中弦
上腹杆
下腹杆 下弦
(b)
第3章 大跨屋盖结构
3.2.1网架结构的几何不变性分析
注：1．L2 为网架短向跨度，单位为 m； 2．当跨度在 18m 以下时，网格数可适当减少。
第3章 大跨屋盖结构
网架的挠度要求及屋面排水坡度 ➢ 容许挠度：用作屋盖—L2/250，用作楼盖—L2/300 ➢ 排水坡度：3%～5% ➢ 起拱要求：L2/300
找坡立柱
用小立柱 网架屋面找坡
起拱
第3章 大跨屋盖结构
两向正交斜放
第3章 大跨屋盖结构
棋盘形四角锥网架
➢ 正放四角锥网架周边四 角锥不变，中间四角锥 间隔抽空，下弦杆呈正 交斜放，上弦杆呈正交 正放。克服了斜放四角 锥网架屋面板类型多， 屋面组织排水较困难的 缺点。适用于中、小跨 度周边支承方形或接近 方形平面的网架。
棋盘形四角锥网架
第3章 大跨屋盖结构
第3章 大跨屋盖结构
➢ 可变荷载：活荷载、雪荷载、积灰荷载、风荷载及吊车荷载 ➢ 抗震验算：
竖向抗震验算：设防烈度为8度或9度的地区，周边支承及多 点支承和周边支承相结合的网架屋盖 水平抗震验算：在抗震设防烈度为8度的地区，对于周边支 承的中小跨度网架可不进行水平抗震验算；在抗震设防烈度 为9度的地区，对各种网架结构均应进行水平抗震验算
第3章 大跨屋盖结构
3.4 空间杆系有限元法
方法介绍： 以网架的杆件为基本单元，以节点位移为基本未知量。
先由杆件内力与节点位移之间的关系建立单元刚度矩阵，然 后根据各节点平衡及变形协调条件建立结构的节点荷载和节 点位移间关系，形成结构总刚度矩阵和总刚度方程。总刚度 方程是以节点位移为未知量的线性方程组。引入边界条件后 ，求解出各节点位移值。最后由杆件单元内力与节点位移间 关系求出杆件内力。
需要计算温度应力时，采用空间桁架位移法，或近似计算方 法：
Ht
uot
1 Kc
L 2EAm
➢ 荷载及荷载效应组合 ： 对非抗震设计，《建筑结构荷载规范》GB 50009 ； 对抗震设计 ，《建筑抗震设计规范》GB 50011
第3章 大跨屋盖结构
3.3.2网架内力分析方法
按弹性阶段计算 ➢ 空间桁架位移法（空间杆系有限元法） ➢ 交叉梁系差分法是一种简化计算方法 ➢ 拟夹层板法是又一种简化计算方法 ➢ 假想弯矩法也属简化计算方法
第3章 大跨屋盖结构
➢ 温度内力：不计算的条件 ①支座节点的构造允许网架侧移，且侧移值不小于下式的计 算值； ②周边支承的网架，当网架验算方向跨度小于40m，且支承 结构为独立柱或砖壁柱； ③在单位力作用下，柱顶位移大于或等于下式的计算值
u L αEΔt 1 2ξξE m 0.038f
第3章 大跨屋盖结构
～5次。
第3章 大跨屋盖结构
3.5 网架杆件设计
➢ 截面 钢管、热轧型钢和冷弯薄壁型钢
➢ 计算长度（l为杆件几何长度）
网架杆间计算长度l 0
杆
件
螺栓球
节
点
焊接空心球
弦杆及支座腹杆
l
0.9l
其它腹杆
l
0.8l
板节点
l 0.8l
第3章 大跨屋盖结构
➢ 容许长细比
（1）受压杆件：[]=180
（2）受拉杆件：
第3章 大跨屋盖结构
➢ 结构斜边界处理 根据边界点的位移情况设置具有一定截面积的附加杆 对斜边界上的节点位移做坐标变换
➢ 杆件内力
—
{F}e
＝
[T]T[K]
e{δ}e
展开为
N
EA lij
cos (u j
ui ) cos (v j
vi ) cos (w j
wi )
第3章 大跨屋盖结构
普通高等学校土建学科专业“十一五”规划教材
钢结构
下册 房屋钢结构设计
陈绍蕃 主编
中国建筑工业出版社 2003年8月
第3章 大跨屋盖结构
主要内容：
➢ 大跨屋盖结构体系 ➢ 网架的形式 ➢ 网架计算要点 ➢ 网架的设计
重点：
➢ 网架的形式 ➢ 网架的设计（杆件和节点）
第3章 大跨屋盖结构
3.1 结构形式
3.3 网架的计算要点
➢ 满足《网架结构设计与施工规程》JGJ7-91的规定
3.3.1直接作用（荷载）和间接作用