网架结构概述、荷载、设计和节点构造
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《网架结构设计》课件
实验验证
对网架结构进行模型试验 或实际工程试验，验证设 计的可行性和安全性。
网架结构的形式选择
平板网架
由多个平板通过节点连接而成， 适用于大跨度、大空间的屋盖结
构。
曲面网架
通过节点连接形成曲面形状，适 用于具有曲线形状的屋盖结构。
立体网架
由多个平面网架组合而成，形成 三维空间结构，适用于高层或大
跨度建筑。
船舶工程
在船舶工程中，网架结构可应用 于船体内部支撑和甲板铺面。
核电站
在核电站中，网架结构可应用于 安全壳和相关辅助设施的结构支
撑。
网架结构的发展趋势与展望
智能化设计
01
随着计算机技术的发展，网架结构的优化设计 、稳定性分析等将更加智能化。
绿色环保
03
未来网架结构设计将更加注重绿色环保，采用 可再生材料和节能技术，降低能耗和碳排放。
整体稳定性
评估网架结构在外部荷载作用下的整体稳定性，防止结构发 生失稳。
局部稳定性
分析网架杆件在压力或弯曲作用下的稳定性，防止杆件屈曲 或失稳。
网架结构的优化设计
结构形式优化
根据工程需求和条件，选 择合适的网架结构形式， 如三角形、四边形、六面 体等。
尺寸优化
根据网架的内力分析和稳 定性要求，对网架杆件截 面尺寸进行优化，降低用 钢量。
新材料的应用
02
新型材料的不断涌现，如碳纤维、玻璃纤维等 ，将为网架结构的设计和应用提供更多可能性
。
定制化设计
04
随着个性化需求的增加，网架结构的定制化设 计将更加普遍，以满足不同领域和特定需求的
结构设计要求。
THANKS
施工精度控制
在施工过程中，对网架结构的拼装、 吊装等环节进行精度控制，确保安装 误差在允许范围内。
网架结构课件ppt
防腐防锈
对网架结构进行防腐防锈处理，延长结构使 用寿命。
维护保养记录
建立维护保养记录制度，对每次检查、维修 和保养情况进行记录，以便于管理。
安全注意事项
高空作业安全
吊装作业安全
在网架结构施工过程中，涉及到高空作业 的情况较多，应采取必要的安全措施，如 系安全带、搭设安全网等。
在进行整体吊装时，应确保吊装设备和索 具的安全可靠，遵守操作规程，确保作业 人员和设备安全。
在施工过程中，对网架结构的各项参 数进行监测，发现问题及时进行调整 ，确保施工精度和质量。
05
04
整体吊装
将拼装好的网架整体吊装到预定位置 ，并进行固定。
维护保养
定期检查
定期对网架结构进行检查，包括杆件、节点 、焊缝等部位，确保结构安全。
损坏修复
发现网架结构有损坏或异常情况时，及时进 行修复或更换。
网架结构的应用场景
网架结构广泛应用于 工业厂房、仓库、展 览馆、体育场馆等建 筑领域。
此外，网架结构还可 用于大型设备支撑、 舞台搭建、临时设施 等领域。
网架结构也可用于桥 梁、高速公路、地铁 等交通设施的建设。
2023
PART 02
网架结构的特性
REPORTING
受力特性
受力性能优异
网架结构能够将荷载均匀分散到 各个杆件上，从而减小单个杆件 承受的荷载，提高整体结构的承 载能力。
防火安全
安全用电
在网架结构施工现场，应设置消防设施， 并保持完好有效。同时，应加强火源管理 ，严禁吸烟等行为。
在施工过程中，应遵守安全用电规定，严 禁乱拉乱接电线，确保用电安全。
2023
REPORTINGLeabharlann THANKS感谢观看
建筑结构选型------- 网架结构
平板网架的结构体系及其形式
• 三角锥网架 刚度特点及应用： 刚度较差，适用于屋
2.抽空三角锥网架
盖荷载较轻、跨度较 小的情况。
3.蜂窝形三角锥网架
组成特点： 上弦杆仍呈正三角形， 下弦杆则随抽锥方式 的不同而呈三角形、六边形等多种图案。 经济效果： 因杆件数与节点 数都比三角锥网架少，所以 用钢量也较少。
A.刚度好，内力均匀 B.杆件短，钢材强度得到充分发挥 C.杆件细，球铰小，节约钢材
3. 多层（弦杆）网架缺点
A.杆件和节点数量增多，增加了安装工作量 B.交汇杆件增多，球铰变大，杆件交角变小
4. 克服多层（弦杆）网架缺点的办法
局部单元抽空，加大中间弦杆间距
5. 多层（弦杆）网架工程实例
见右图 我国首都机场波音747机库
三角锥单元体
组成特点： A.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; B.如果网架的高度h=s· SQRT(2/3)(s为弦杆 长度)，则 网架的全部杆件均等长； C.锥体间为角-角相连。 受力及刚度特点： 三角锥网架受力比较均匀，整体刚度也较 好。 应用： 一般适用于大中跨度及重屋盖的建筑物。
• 周边支承网架
2.结构选型
C.结构选型
三向网架
圆形或多边形的周边支 承网架，当荷载和跨度 较大时，应选用刚度较 好的右图两种方案
三角锥网架
网架结构的受力特点及其选型
• 四点及多点支承网架
1.受力特点
正交正放方 案因传力路 径较短而受 力更佳
2.结构选型
点支承宜选 用正交正放 方案
正交斜放
正交正放
2.影响因素
主要为跨度，还有荷载大小、节点 形式、平面形状、支承条件、起拱 因素、建筑功能与造型等
网架的分类及节点组成分析
网架的分类及节点组成分析网架的概念网架和网壳总称为空间网格结构。
这种空间网格结构是由多根杆件按照某种有规律的几何图形通过节点连接起来的空间结构，它可以充分发挥三维空间的优越性，传力路径更见简捷特别适用于大跨度建筑。
由双层或多层平板形网格组成的结构称为网架结构（简称网架），由单层或双层曲面形网格结构称为网壳。
一、网架结构的组成1）第一类是由平面桁架系组成的网架结构两向正交正放网架：这是由两组平面桁架系组成的网架，桁架系在平面上的投影轴线互成90°交角，且与边界平行或垂直，所形成网格可以是矩形的，也可以是正方形的。
两向正交斜放网架：它可由梁向正交正放网架在水平面上旋转45°而得，其交角也是90°，但每片桁架不与建筑物轴线平行，而是成45°的交角，故成为两向正交斜放网架。
三向网架：比两向网架的刚度大，适合在大跨度结构中采用，其平面适用于三角形，梯形及正六边形，在圆形平面中也可采用。
2）第二类是由四角锥体组成的网架由四根上弦组成正方形锥底,锥顶位于正方形的形心下方,由正方形四角节点向锥顶连接四根腹杆即形成一个四角锥体,将各个四角锥体按一定规律连接起来,便成为四角锥体网架。
正放四角锥网架:四角锥底边分别与建筑物的轴线相平行,各个四角锥体的底边相互连接形成网架的上弦杆，连接各个四角锥体的锥顶形成下弦杆并与建筑物的轴线平行。
这种网架的上下弦杆长度相等，并相互错开半个节间。
斜放四角锥网架:这种网架是将各四角锥体的锥底角与角相连，上弦（即锥底边）与建筑物轴线成45°交角，连接锥顶而形成的下弦仍与建筑物轴线平行。
这种网架受压的上弦杆长度小于受拉的下弦杆，因而受力比较合理，每个节点交汇的杆件数量少，因此用钢量较少。
缺点：是屋面板种类较多，屋面排水坡的形成比较困难。
棋盘四角锥网架：将整个斜放四角锥网架水平转动45°角，使网架上弦与建筑物轴线平行，下弦与建筑物轴线成45°交角，即得棋盘四角锥网架。
10第十章 网架结构
当锥尖向上时 ，上弦为正 三角形网格 ， 下弦为 正六角形网 格。
六角锥体网架杆件多，结点构造复杂； 屋面板为六角形或三角形，施工也较困难。 因此，仅在建筑有持珠要求时采用，一般
不宜采用。
本节所介绍的网架型式很多，其型式
的选择取决于建筑平面形状和尺寸，也取
决于屋盖的设计和建筑的具体条件，诸如
荷载、材料、施工方法、建筑物内部装修
做的有利，因为它的截面对受力有利，而且钢管杆件的结点 连接构造比较简单，可以节省材料，降低金属用量。 杆件采用16锰薄壁钢管(钢管厚度最薄可为1.5mm)比较 合理和有利,角钢杆件一般只在小跨度而且网架型式又简单 的情况下使用。
二、网架的结点
网架结点的型式和构造应与杆件形式相配 合。杆件为角钢时，应用钢板连接。连接方法可 以采用焊接与螺栓连接同时配合应用的方式。
适用范围：
由于网架具有上述优点，所以它的应用
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。
第二节 网架结构的分类
网架结构按外形的不同，可分为曲面网架和平面网架 两类(图10—2)。
一、曲面网架(或称 “网壳”) 曲面网架的外形 具有单曲或双曲等各 种曲面形状(图)。它 可以是单层曲面网格， 也可以是双层曲面网 格。曲面网架是利用 一定的起拱度来实现 外力的空间传递。曲 面网架相当于壳体挖 空，它的结构机理与 薄壳差不多，故这种 网架也称“网壳”。
二、两向正交斜放网架
这种网架也是两个方向的桁架组成，两向网架相交 也是成直角(90°)。不过，两个方向的桁架与建筑平面 边线斜交45° (图10—4)。
最长的桁架长度并不因平面长边的增加 而改变，它克服了两向正交正放网架当建筑 平面为长条矩形时接近单向受力状态的缺点。 所以，这种网架不仅可用于正方形建筑平面， 而且尤其适合用于任意尺寸的矩形建筑平面。 它适用于中等跨度和大跨度（60m以上) 的建筑，经济效果比前一种更为明显，应用 范围比前一种更为广泛。
网架结构
两向正交斜放网架
两向正交斜放网架中的各榀桁架长短不一，而网架常常 设计成等高度的，因而四角处的桁架刚度较大，对长桁架 有一定的嵌固作用，使长桁架在其端部产生负弯矩，使其 跨中弯矩减小，并在网架四角偶处的支座产生拔力故应按 拉力进行设计。
建 筑 结 构 选 型
两向斜交斜放网架
3．两向斜交正方 网架 由于建筑物的使 用功能或建筑立面， 有时建筑平面中两 相邻边的柱距不等， 因而相互交叉桁架 的交角不能保持90 度，成为其他某一 角度，而且两个方 向的桁架与建筑平 面边线也形成了一 角度，这种网架称 为两向斜交斜放桁 架。
三角锥单元体
建 筑 结 构 选 型
（1）三角锥网架 三角锥网架是由倒置的三角形锥排列而形成，其上 下弦杆形成的网格图案均为正三角形，如图所示。 三角锥体的连接方式是锥体的角与角相连，三角锥 网架受力较均匀，整体刚度也较好，一般适用于大 中跨度及重屋盖的建筑物。如果网架的高度
建 筑 结 构 选 型
建 筑 结 构 选 型
4．三向交叉网架 三向交叉桁架一般是由三个 方向的平面桁架互相交叉而 成，其夹角互为60度。故上 下弦杆在平面中组成三角形， 三向交叉网架比两向网架的 空间大，杆件内力均匀，故 适合在大跨度工程中采用， 特别适用于三角形、梯形、 正六边形、多边形和圆形平 面建筑中，其造型也比二向 网架美观，但三向交叉网架 杆件种类多，节点构造复杂。 在中小跨度中应用是不经济 的。
正放四角锥体网架
（2）正放抽空四角锥 网架
建 筑 结 构 选 型
并列满布置的正放四 角锥网架的刚度较大， 但由于杆件数量多，当 跨度较小时的网架的用 钢量指标较高。为了降 低用钢量，简化结构， 以及便于屋面设置采光 通风天窗，根据网架的 支承条件和内力分布情 况，可适当抽掉一些四 角锥体，成为正放抽空 四角锥网架。
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
《网架结构设计》PPT课件 (2)
2．焊接空心球节点
（1）特点和适用范围
焊接空心球节点（Hollow spherical nodes）是目前在 国内得到广泛应用的一种节点形式，约占已建成网架 工程50%左右。这种节点是一种空心球体,它是将两块 圆钢板经热压或冷压（常用前者）成两个半球壳后再 对焊而成。空心球的钢材品种宜采用Q235钢和Q345 钢制作。
选杆
规格统一的问题
小跨度网架:2～3种
大中跨度网架: 6～7种,一般不超过8种。
3．杆件的计算长度和长细比限值
（1）网架杆件的计算长度l0
杆件
螺栓球
节点 焊接空心球
板节点
弦杆及支座
腹杆
l
0.9 l
l
腹杆
l
0.8 l
0.8 l
（2）网架杆件的长细比限值
1）受压杆件
180
2）受拉杆件
①一般杆件
400
角锥体系网架、四角锥体系网架和六角锥体系 网架。
3.2.2 .2 网架结构的形式 1．交叉桁架系网架
两向正交正放网架
两 向 正 交 斜 放 网 架
三 向 网 架
2．三角锥体系网架
架三 角 锥 网
蜂角 窝锥 形网 三架
锥抽 网
空架
三 角型
锥抽 网
空架
三 角型
Ⅱ Ⅰ
3．四角锥体系网架
网正
由于球体为各向同性，钢管杆件与空心球的配合不会产 生偏心，因此,焊接空心球节点适应性强，尤其对三向 网架、三角锥网架和六角锥网架更加适宜。
（2）焊接空心球的构造
焊接空心球按构造可分为两类：
不加肋空心球和加肋空心球。 当球直径≥300mm，且杆件内力较大需要提高空心球 承载能力要求时，可采用加肋空心球。加肋空心球的 承载力比不加肋空心球高约15%～30%。 加肋空心球的肋板厚度不应小于球壁厚度，通常可取 为与空心球壁厚相同。 肋板可用平台或凸台，采用凸台时，其高度不得大于 1mm，而且应使内力较大的杆件位于肋板平面内。
《网架结构设计》课件
总结词
适用场景
结构简单、受力明确、稳定性高、经济性好。
优势
适用于各种类型的建筑空间，如体育场馆、工业厂房 、高层建筑等。
四边形网架
总结词
详细描述
适用场景
优势
四边形网架是一种常见的网架 结构形式，具有较好的稳定性 和适应性。
四边形网架由多个四边形单元 组成，通过节点连接形成完整 的网架结构。它具有较好的稳 定性和适应性，能够适应不同 的建筑空间和跨度要求。
网架结构适用于各种工业厂房的建设，如机械制造、化工、电力等行业的厂房。
公共设施
网架结构还广泛应用于公共设施，如机场、火车站、汽车站等大型交通枢纽的屋 顶和站台雨棚。
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THANKS
通过实验测试网架结构的性能，包括 静载实验、动载实验等。实验法可以 获得较为准确的数据，但成本较高。
网架结构优化设计
尺寸优化
通过调整网架杆件的截 面尺寸和节点形式，使 结构更加合理和经济。
形状优化
改变网架杆件的形状， 以改善结构的受力性能
和减小用钢量。
拓扑优化
在满足一定条件下，重 新排列或减少某些杆件 ，以达到更好的经济性
适用于各种类型的建筑空间， 如展览馆、会议中心、工业厂 房等。
结构简单、受力明确、稳定性 好、适应性强。
六面体网架
总结词
六面体网架是一种复杂的网架结构形式，具有较 高的承载能力和稳定性。
适用场景
适用于大跨度、大空间的建筑空间，如大型体育 场馆、会展中心等。
详细描述
六面体网架由多个六面体单元组成，通过节点连 接形成完整的网架结构。它具有较高的承载能力 和稳定性，适用于承受较大荷载和跨度的建筑空 间。
设备要求较低。
组合网架结构-03PPT
结构优化设计
01
02
03
04
尺寸优化
调整结构元件的尺寸以满足性 能要求。
形状优化
改变结构的形状以改善性能或 降低成本。
拓扑优化
确定最佳的材料分布和支撑结 构。
多目标优化
同时考虑多个性能指标，以找 到最佳的折衷方案。
04 组合网架结构的施工方法
CHAPTER
拼装施工法
总结词
高效、快速
VS
详细描述
拱型组合网架
总结词
拱型组合网架是一种具有拱形结构的空间结构，其特点是具有较好的承载能力和稳定性，适用于需要承受较大竖 向荷载和水平荷载的建筑结构。
详细描述
拱型组合网架由多个拱形单元组成，这些拱形单元通过节点连接在一起，形成一个连续的空间结构。由于其拱形 的特点，拱型组合网架能够承受较大的竖向荷载和水平荷载，同时具有较好的抗侧刚度和抗震性能。
组合网架结构-03
目录
CONTENTS
• 组合网架结构概述 • 组合网架结构的类型与特点 • 组合网架结构设计 • 组合网架结构的施工方法 • 组合网架结构的工程实例
01 组合网架结构概述
CHAPTER
定义与特点
定义
组合网架结构是一种新型的空间 结构形式，由多个杆件通过节点 连接而成，形成一个整体。
设计原则与流程
详细设计
进行细部设计、载荷分析和稳定性验证。
优化设计
根据分析结果，对结构进行优化以提高性能或降低成本。
结构分析方法
有限元分析
使用离散化的数值模型来模拟 结构的响应。
线性静力分析
用于确定结构在恒定载荷下的 响应。
动力分析
研究结构在动态载荷或振动情 况下的响应。
第节网架的计算和设计
18
（5）荷载大，基本周期长。
（6）常用周围支承网架旳基本周期约0.3~0.7，网架旳前几种皆为竖向振型。
（8）强震区，宜选自振周期较长旳构造，以较少 地震作用；
（9）竖向振型以承受竖向振动为主，节点位移竖 向分量较大，水平分量较小。
19
五 荷载组合 GB50009-2023 (3.2)
1 基本组合 1） 由可变荷载效应控制
2） 由永久荷载效应控制
20
第三节 网架旳计算
一 基本假定：
二 1）节点为铰接，杆件只承受轴力；
2）按弹性措施分析、按小挠度理论计算；
1 y y
1 y3/2
3）按静力等效原则，将外荷载化为节点集中 荷载。
4) 支承条件根据支承构造旳刚度、支座节点 旳构造，假定为铰接或弹性支座。
3) 檩条或屋面板与网架必须可靠连接，防 止地震时屋面材料塌落伤人。
4) 网架屋面排水坡度旳形式应采用变高度 或整个网架起拱旳方法。
45
第四节 网架杆件旳设计与构造
一 杆件材料和截面形式 网架杆件旳品种主要是Q235钢和Q345
（ 16Mn）钢。 网架杆件旳截面型式有：
S——风荷载体型系数； z——风压高度变化系数。
8
4 积灰荷载GB50009-2023 (4.4)
厂房根据厂房性质考虑积灰荷载，可参 照荷载规范,也可由工艺提出。
屋面坡度≥45时，可不考虑积灰荷载。 积灰荷载应与雪荷载或屋面活荷载两者中 旳较大值同步考虑。
9
5 吊车荷载 GB50009-2023 (5)
引进边界条件，解出各节点旳位移值。再由单 元杆件旳内力和位移间旳关系求杆件旳内力。
26
2 下弦内力法
用于蜂窝形三角锥网架，全部腹杆与相应旳 下弦均位于同一竖向平面内，每个上弦节点与一 根下弦杆相相应。
（5）荷载大，基本周期长。
（6）常用周围支承网架旳基本周期约0.3~0.7，网架旳前几种皆为竖向振型。
（8）强震区，宜选自振周期较长旳构造，以较少 地震作用；
（9）竖向振型以承受竖向振动为主，节点位移竖 向分量较大，水平分量较小。
19
五 荷载组合 GB50009-2023 (3.2)
1 基本组合 1） 由可变荷载效应控制
2） 由永久荷载效应控制
20
第三节 网架旳计算
一 基本假定：
二 1）节点为铰接，杆件只承受轴力；
2）按弹性措施分析、按小挠度理论计算；
1 y y
1 y3/2
3）按静力等效原则，将外荷载化为节点集中 荷载。
4) 支承条件根据支承构造旳刚度、支座节点 旳构造，假定为铰接或弹性支座。
3) 檩条或屋面板与网架必须可靠连接，防 止地震时屋面材料塌落伤人。
4) 网架屋面排水坡度旳形式应采用变高度 或整个网架起拱旳方法。
45
第四节 网架杆件旳设计与构造
一 杆件材料和截面形式 网架杆件旳品种主要是Q235钢和Q345
（ 16Mn）钢。 网架杆件旳截面型式有：
S——风荷载体型系数； z——风压高度变化系数。
8
4 积灰荷载GB50009-2023 (4.4)
厂房根据厂房性质考虑积灰荷载，可参 照荷载规范,也可由工艺提出。
屋面坡度≥45时，可不考虑积灰荷载。 积灰荷载应与雪荷载或屋面活荷载两者中 旳较大值同步考虑。
9
5 吊车荷载 GB50009-2023 (5)
引进边界条件，解出各节点旳位移值。再由单 元杆件旳内力和位移间旳关系求杆件旳内力。
26
2 下弦内力法
用于蜂窝形三角锥网架，全部腹杆与相应旳 下弦均位于同一竖向平面内，每个上弦节点与一 根下弦杆相相应。
网架结构
网架结构由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连结而成的空间结构。
具有空间受力、重量轻、刚度大、抗震性能好等优点；可用作体育馆、影剧院、展览厅、候车厅、体育场看台雨篷、飞机库、双向大柱距车间等建筑的屋盖。
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。
网架结构种类甚多，可按不同的标准对其进行分类。
网架结构一、按网架本身的构造可分为：单层网架结构、双层网架结构；、三层网架。
其中，单层网架和三层网架分别适用于跨度很小（不大于30m）和跨度特别大（大于100m）的情况，在国内的工程应用极少。
二、按建造材料分为：钢网架、铝网架、木网架、塑料网架、钢筋混凝土网架和组合网架（如钢网架与钢筋混凝土板共同作用的组合网架等），其中钢网架在我国得到了广泛的应用，组合网架还可以用作楼板层结构。
三、按支承情况可分为：周边支承、四点支承、多点支承、三边支承、对边支承以及混合支承形式。
四、按组成方式不同，又可将网架分为四大类：1、交叉桁架体系网架；2、三角锥体系网架；3、四角锥体系网架；4、六角锥体系网架。
其中第四中分类方法是目前国内较为流行的一种分类方法。
[1]2内力分析编辑网架结构是高次超静定结构体系。
板型网架分析时，一般假定节点为铰接，将外荷载按静力等效原则作用在节点上，可按空间桁架位移法，即铰接杆系有限元法进行计算。
也网架结构可采用简化计算法，诸如交叉梁系差分分析法、拟板法等进行内力、位移计算。
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。
3形式有11种形式的网架结构在我国得到不同程度的应用，下面从构成和特点两方面对这11种形式的网架加以介绍。
一、交叉桁架体系网架第一大类是由两组或三组平面桁架组成的网架结构，称之为交叉桁架体系网架（如图）。
这是一种最简单的，也是最早得到采用的网架结构形式之一。
它是在交叉梁的基础上发展而来和演变而来。
(七)网架结构13
注意小立柱自身的稳定性；
(b)对整个网架起拱(图b)； (c)采用变高度网架，增大网架跨中高度，使上弦杆形成坡度，
下弦杆仍平行于地面，类似梯形桁架。
有起拱要求的网架(为消除网架在使用阶段的挠度)，其拱度可
取不大于短向跨度的1／300。
（a）用小立柱 网架屋面找坡
（b）起拱
施工中的网架
蜂窝形三角锥网架本
身是几何可变的：借 助于支座水平约束来 保证其几何不变。
蜂窝三角锥网架
角锥体网架
网架结构的支承方式与节点
一、网架的支承方式： 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
周边支承
周边支承是在网架四周全部或部分边界节点设
置支座(图a，b)，支座可支承在柱顶或圈梁上， 网架受力类似于四边支承板，是常用的支承方 式。
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成都国际机场航站楼，为三角空间曲线行桁架
网架节点构造
（1）焊接空心球节点
上弦节点
下弦节点
焊接空心球节点
（2）螺栓球节点
螺栓球节点
（3）支座节点
平板压力支座
平板压力支座
平板压力支座
平板压力支座
（4）屋顶节点
（5）悬挂吊车节点
网架特点及适用范围
一、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应用范围广既适用于中小跨度，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适用于大柱网的建筑，使结构具有足够大的使用空间，便于按照不同的功能要求分 配空间 6通风采光好，但是不适用对声音要求特别高的建筑 7上下弦之间由规律的杆件组成，在不增加层高的基础上，满足管道铺设要求。 8结构表现形式直接体现造型美的需求，更好体现理性设计的思想 9 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）。 10另外，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。
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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
我国采用平板网架结构最早的是上海师范学院球类房（1954年建成），采 用了31.4m×40.5m的正放四角锥网架。
1966年天津市科学宫采用了斜放四角锥网架，平面尺寸14.84m×23.32m ， 网架高度1m，网格为7×11，采用3号钢（相当于目前的Q235钢），由高 频焊接管组成，周边简支于钢筋混凝土圈梁上，耗钢量只有6.26kg/m2。 使用前，对6.36m×10.6m的3×5个网格的1/5模型进行了试验，在第一根 压杆失稳时，荷载为设计荷载的2.1倍，证明结构安全可靠。
大跨度覆盖的空间结构。空间网架结构具有以下特点： 1.网架结构整体性好、空间刚度大、结构稳定。 2.网架结构靠杆件的轴力传递载荷，材料强度得到充分利用，既
节约钢材，又减轻了自重。 3.网架结构自重轻，地震力就小，钢材具有良好的延伸性，可吸
收大量地震能量，网架空间刚度大，抗震性能优良。 4.网架结构高度小，可有效利用空间，普通钢结构高跨比为1/8—网架按Biblioteka 杆层数不同可分为双层网架和三层网架。
双层网架是由上弦、下弦和腹杆组成的空间结构，是常用的网 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间结构，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。
c.三向网架:三个方向的竖向 平面桁架互成60°角斜向交叉。 上下弦平面内的网格均为几何不变 的三角形，因此，这种网架是由若 干以稳定的三棱体作为基本单元所 组成的几何不变体系。网架空间刚 度大，受力性能好，内力分布也较 均匀，但汇交于一个节点的杆件最 多可达13根。节点构造较复杂，宜 采用钢管杆件及焊接空心球节点。 三向网架适用于三角形、六边形、多边形和圆形并且跨度较大的建筑平面。 当用于圆形平面时，周边将出现一些不规则网格，需另行处理。三向网架的 节间一般较大，有时可达6m以上。
1/10，而网架结构高跨比只有1/14—1/20。 5.建设速度快：网架结构构件尺寸和形状大量相同，可在工厂成批
生产，质量好、效率高、不与土建争场地，现场工作量小，工期缩短。 6.网架结构轻巧，能覆盖各种形状的平面，又可设计成各种各样
的体形，造型美观大方。
5.1.2 网架的形式与分类
1. 网架的形式
II.四角锥体系网架 这类网架是由若干倒置的四角锥（图5.1.8）按一定规律组成。 网架上下弦平面均为方形网格，上、下弦网格相互错开半格，下弦 节点均在上弦网格形心的投影线上，与上弦网格四个节点用斜腹杆 相连。通过改变上下弦的位置、方向，并适当地抽取一些弦杆和腹 杆，可得到各种形式的四角锥网架。这类网架的腹杆一般不设竖 杆，只有斜杆。仅当部分上、下弦节点在同一竖直直线上时，才需 要设置竖腹杆。
国家大剧院（肋环型空腹双层网壳）
2)平面网架（平板网架） 平面网架是由杆件按一定规律组成的结构。网架具有多向传力的性 能，空间刚度大，整体性能好，且有良好的抗震性能，既适用于大跨度 建筑，也适用于中小跨度的房屋，能覆盖各种形状的平面。 Ｉ.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。竖杆受压，斜杆受拉。斜腹杆与弦杆类角宜在40°～60°之间。 a.两向正交正放网架:两个方向的竖向平面桁架垂直交叉，分别与 边界方向平行。对周边支承网架，宜在支承平面（与支承相连弦杆组成 的平面）设置水平斜撑杆。
a.正放四角锥网架:以 倒四角锥为组成单元，锥底 的四边为网架的上弦杆，锥 棱为腹杆，建筑平面为矩形 时，上下弦杆均与边界平行 或垂直。上下弦节点各连接 8根杆件，构造较统一。正放 四角锥网架的杆件受力比较 均匀，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 用钢量偏大。适用于接近方形的中小跨度网架，宜采用周边支承。
b.两向正交斜放网架:两个方向的平面桁架垂直相交。用于矩形建筑 平面时，两向桁架与边界夹角为45°。两向正交斜放网架中平面桁架与边 界斜交，各片桁架长短不一，而其高度又基本相同，因此，靠近角部的短 桁架相对刚度较大，对与其垂直的长桁架有一定的弹性支承作用，从而减 少了长桁架跨中正弯矩。所以，在周边支承时，有长桁架通过角支点（图 5.1.5）和避开角支点（图5.1.6）两种布置，前者对四角支座产生较大的 拉力，后者角部拉力可由两个支座分担。
b.正放抽空四角锥网架: 在正放四角锥网架的基础 上，除周边网格不动外， 适当抽掉一些腹杆和下弦 杆，如每隔一个网格抽去 斜腹杆和下弦杆，使下弦 网格的宽度等于上弦网格 的二倍，从而减小杆件数 量，构造简单，经济效果 好，起拱比较方便。在抽 空部位可设置采光或通风 天窗。由于周边网格不宜抽杆，两个方向网格数宜取奇数。
2 .网架的分类 按外形分类，可分为曲面网架、平面网架。 1)曲面网架（网壳） 曲面网架是由杆件按一定规律 组成的曲面结构，分单层及双层两 大类。网壳可设计成各种曲面，能 充分满足建筑外形及功能方面的要 求。曲面网架结构主要承受压力， 稳定问题比较突出。跨度较大时， 不能充分利用材料的强度。杆件和 节点的几何偏差，曲面偏离等初始 缺陷对曲面网架内力和整体稳定影 响较大。它利用了一定起拱度来实现外力的空间传递，而多余的上凸增加了 建筑容积，但是巨大的推力使其施工困难，材料消耗大。
网架结构概述、荷载、 设计和节点构造
主要内容：
➢ 5.1 网架结构概述 ➢ 5.2 网架结构的荷载和作用 ➢ 5.3 网架结构的设计和计算 ➢ 5.4 网架结构的杆件设计和节点构造
重点：
➢ 网架的形式 ➢ 网架的设计计算 ➢ 网架的节点构造
5.1 网架结构的概述
5.1.1 网架结构的定义及其特点 网架结构是有多根杆件按一定的网格形式通过节点连接而构成
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
我国采用平板网架结构最早的是上海师范学院球类房（1954年建成），采 用了31.4m×40.5m的正放四角锥网架。
1966年天津市科学宫采用了斜放四角锥网架，平面尺寸14.84m×23.32m ， 网架高度1m，网格为7×11，采用3号钢（相当于目前的Q235钢），由高 频焊接管组成，周边简支于钢筋混凝土圈梁上，耗钢量只有6.26kg/m2。 使用前，对6.36m×10.6m的3×5个网格的1/5模型进行了试验，在第一根 压杆失稳时，荷载为设计荷载的2.1倍，证明结构安全可靠。
大跨度覆盖的空间结构。空间网架结构具有以下特点： 1.网架结构整体性好、空间刚度大、结构稳定。 2.网架结构靠杆件的轴力传递载荷，材料强度得到充分利用，既
节约钢材，又减轻了自重。 3.网架结构自重轻，地震力就小，钢材具有良好的延伸性，可吸
收大量地震能量，网架空间刚度大，抗震性能优良。 4.网架结构高度小，可有效利用空间，普通钢结构高跨比为1/8—网架按Biblioteka 杆层数不同可分为双层网架和三层网架。
双层网架是由上弦、下弦和腹杆组成的空间结构，是常用的网 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间结构，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。
c.三向网架:三个方向的竖向 平面桁架互成60°角斜向交叉。 上下弦平面内的网格均为几何不变 的三角形，因此，这种网架是由若 干以稳定的三棱体作为基本单元所 组成的几何不变体系。网架空间刚 度大，受力性能好，内力分布也较 均匀，但汇交于一个节点的杆件最 多可达13根。节点构造较复杂，宜 采用钢管杆件及焊接空心球节点。 三向网架适用于三角形、六边形、多边形和圆形并且跨度较大的建筑平面。 当用于圆形平面时，周边将出现一些不规则网格，需另行处理。三向网架的 节间一般较大，有时可达6m以上。
1/10，而网架结构高跨比只有1/14—1/20。 5.建设速度快：网架结构构件尺寸和形状大量相同，可在工厂成批
生产，质量好、效率高、不与土建争场地，现场工作量小，工期缩短。 6.网架结构轻巧，能覆盖各种形状的平面，又可设计成各种各样
的体形，造型美观大方。
5.1.2 网架的形式与分类
1. 网架的形式
II.四角锥体系网架 这类网架是由若干倒置的四角锥（图5.1.8）按一定规律组成。 网架上下弦平面均为方形网格，上、下弦网格相互错开半格，下弦 节点均在上弦网格形心的投影线上，与上弦网格四个节点用斜腹杆 相连。通过改变上下弦的位置、方向，并适当地抽取一些弦杆和腹 杆，可得到各种形式的四角锥网架。这类网架的腹杆一般不设竖 杆，只有斜杆。仅当部分上、下弦节点在同一竖直直线上时，才需 要设置竖腹杆。
国家大剧院（肋环型空腹双层网壳）
2)平面网架（平板网架） 平面网架是由杆件按一定规律组成的结构。网架具有多向传力的性 能，空间刚度大，整体性能好，且有良好的抗震性能，既适用于大跨度 建筑，也适用于中小跨度的房屋，能覆盖各种形状的平面。 Ｉ.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。竖杆受压，斜杆受拉。斜腹杆与弦杆类角宜在40°～60°之间。 a.两向正交正放网架:两个方向的竖向平面桁架垂直交叉，分别与 边界方向平行。对周边支承网架，宜在支承平面（与支承相连弦杆组成 的平面）设置水平斜撑杆。
a.正放四角锥网架:以 倒四角锥为组成单元，锥底 的四边为网架的上弦杆，锥 棱为腹杆，建筑平面为矩形 时，上下弦杆均与边界平行 或垂直。上下弦节点各连接 8根杆件，构造较统一。正放 四角锥网架的杆件受力比较 均匀，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 用钢量偏大。适用于接近方形的中小跨度网架，宜采用周边支承。
b.两向正交斜放网架:两个方向的平面桁架垂直相交。用于矩形建筑 平面时，两向桁架与边界夹角为45°。两向正交斜放网架中平面桁架与边 界斜交，各片桁架长短不一，而其高度又基本相同，因此，靠近角部的短 桁架相对刚度较大，对与其垂直的长桁架有一定的弹性支承作用，从而减 少了长桁架跨中正弯矩。所以，在周边支承时，有长桁架通过角支点（图 5.1.5）和避开角支点（图5.1.6）两种布置，前者对四角支座产生较大的 拉力，后者角部拉力可由两个支座分担。
b.正放抽空四角锥网架: 在正放四角锥网架的基础 上，除周边网格不动外， 适当抽掉一些腹杆和下弦 杆，如每隔一个网格抽去 斜腹杆和下弦杆，使下弦 网格的宽度等于上弦网格 的二倍，从而减小杆件数 量，构造简单，经济效果 好，起拱比较方便。在抽 空部位可设置采光或通风 天窗。由于周边网格不宜抽杆，两个方向网格数宜取奇数。
2 .网架的分类 按外形分类，可分为曲面网架、平面网架。 1)曲面网架（网壳） 曲面网架是由杆件按一定规律 组成的曲面结构，分单层及双层两 大类。网壳可设计成各种曲面，能 充分满足建筑外形及功能方面的要 求。曲面网架结构主要承受压力， 稳定问题比较突出。跨度较大时， 不能充分利用材料的强度。杆件和 节点的几何偏差，曲面偏离等初始 缺陷对曲面网架内力和整体稳定影 响较大。它利用了一定起拱度来实现外力的空间传递，而多余的上凸增加了 建筑容积，但是巨大的推力使其施工困难，材料消耗大。
网架结构概述、荷载、 设计和节点构造
主要内容：
➢ 5.1 网架结构概述 ➢ 5.2 网架结构的荷载和作用 ➢ 5.3 网架结构的设计和计算 ➢ 5.4 网架结构的杆件设计和节点构造
重点：
➢ 网架的形式 ➢ 网架的设计计算 ➢ 网架的节点构造
5.1 网架结构的概述
5.1.1 网架结构的定义及其特点 网架结构是有多根杆件按一定的网格形式通过节点连接而构成