第2.1章空间网格结构的形式12.11祥解
空间网架结构
空间网架结构 ppt课件
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两向正交斜放网架
• 特点
– 不仅适用于正方形建筑平面，而且也适用于任意 尺寸的矩形建筑平面。使用范围较广泛。
– 桁架长度不等，从受力角度看，短桁架对长桁架 其支承作用，从而降低长桁架的内力。
– 在周边支承的情况下，与正交正放网架相比，不
• 应用范围广，对建筑的适应性强。
– 对于各种跨度的公共建筑、工业建筑、体育建 筑，平面无论是方形、矩形、多边形、圆形、 扇形等都能进行合理的结构布置。
– 它既适用于周边支承，也适用于三边支承一边
开口，或两边支承两边开口、或四点及不规则
多点支承的情况。 PPT课件
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10.1 网架结构的特点、适用范围 2、特点
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抽空三角锥网架
• 特点
– 杆件数量减少，用钢量省，但空间刚度也较三 角锥网架小。
– 上弦网格较密，便于铺设屋面板，下弦网格较 疏，以节省钢材。
– 适用于荷载较小、跨度较小的三角形、六边形 和圆形平面的建筑。
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蜂窝形三角锥网架
• 定义
• 由一系列的三角锥组成。上弦平面为正三角形和正 六边形网格，下弦平面为正六边形网格，腹杆与下 弦杆在同一垂直平面内。
1、交叉桁架体系
交叉桁架体系网架结构是由许多上、下弦平
行的平面桁架相互交叉联成一体的网状结构。
网架的结点构造与平面桁架类似。
整个网架可由两向或三向的平面桁架交叉而
成。两向相交的桁架的夹角可为任意角度，
一般90°；三向相交的桁架的夹角一般为
60°。
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空间网架结构设计PPT课件
•跨度在5060m时，常用双铰实腹式框架(常用工字形截面)
减轻基础负担；结构可外露；横梁高度可取跨度的1/201/12 设置预应力拉杆减少跨中弯矩，横梁高度可取跨度的1/401/30
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框架结构(2)
•跨度较大时，常用双铰格构式框架 跨度超过100m时，宜采用无铰格构式框架
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拱式结构(1)
特点
•拱式屋盖受力合理 •比梁式和框架式屋盖结构经济指标好(跨度超过80m时尤为显著)
结构布置
•跨度为4060m时，拱间距可取610m，无檩或型钢檩条
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拱式结构(2)
•跨度达100m左右时，宜采用相距36m的拱对，拱对间距为915m
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拱式结构(3)
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正放抽空四角锥网架
网架和网壳结构(4)
斜放四角锥网架
斜放四角锥网架
受力合理，杆件数量少 屋面板类型多 屋面组织排水较困难
棋盘形四角锥网架
保持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。
网架形式
两向正交正放，正放四角锥 正放抽空四角锥
两向正交斜放，棋盘形四角锥 斜放四角锥，星形四角锥
钢筋混凝土屋面体系
网格数
跨高比(24)+0.22 1014 (68)+0.08L2
钢檩条屋面体系
网格数
跨高比
(68)+0.07L2 (1317)+0.03L2
注：L2 是以米计的网架短向跨度；跨度小于18米时网格数可适当减少。
大跨度房屋钢结构的类型
网格结构施工
（b）起拱
施工中的网架
网架屋面坡度的做法 – 上弦节点加小立柱找坡 • 当小立柱较高时，应注意小立柱自身的稳定 性，这种做法构造比较简单。 – 网架变高度 • 网架跨度较大时，会造成受压腹杆太长的缺 点。 – 支承柱找坡 • 采用点支承方案的网架可用此法找坡。 – 整个网架起拱 • 一般用于大跨度网架。
（a）用小立柱 网架屋面找坡
网格结构
平板网架称为网架 曲面网格称为网壳
网架结构的力学特点
• 空间网格结构：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。
• 平板网架：无水平推力或拉力，一般简支在支座上，使边
梁大为简化，也便于下部承重结构的布置，构造简单，节
省材料。
• 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；网壳有单层和双层两种
星形四角锥网架
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
网架的主要尺寸
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。
网格尺寸经验取法
斜腹杆与弦杆夹角应控制在40°～55°之间为宜。如 夹角过小，节点构造困难。
周边支承的各类网架高度及网格尺寸
钢檩条：上弦网格数7+0.1L；跨高比15左右 混凝土楼面：上弦网格数5+0.1L；跨高比14左右 航站楼：60m，网格数12；跨高比12
蜂窝形三角锥网架
• 上弦平面三角形和 六边形，下弦平面 为六边形，腹杆与 下弦杆在同一垂直 平面内。 • 上弦短、下弦长， 每个节点只汇交 6 根杆件。
(2) 四角锥体系
正放四角锥网架
上、下弦杆平面错开半个网格，锥体的棱角杆件为腹杆
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。
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（3）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
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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。
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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。
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。
- 正放抽空四角锥网架 8
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。上弦杆比下弦杆短，受力合理。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、
注 ： 1 ． 当 网 架 跨 度 L 1 、 L 2 两 个 方 向 的 支 承-距 离 不 等 时 ， 可 选 用 两 向 斜 交 斜 放 网 架 。 21 2． L1 为 网 架 长 向 跨 度 ； L2 为 网 架 短 向 跨 度 。
三边支承
参照上述周边支承矩形平面网架进行选型，但其开口边可采取增加网架
层数或适当增加整个网架高度等办法，网架开口边必须形成竖直的或倾斜 矩 的边桁架
四点支承及
多点支承
形
周边支承与
点支承结合
正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、两向正交正放网架
正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、两向正交正放网架、两向正交 斜放网架或斜放四角锥网架
空间网格结构在建筑领域中的应用
空间网格结构在建筑领域中的应用空间网格结构是建筑设计中常用的一种结构形式，它被广泛应用于各种建筑类型，包括体育馆、会展中心、轻型钢结构建筑等。
它的特点是强度高、刚度大、重量轻、形式多样，可以满足不同建筑空间的需要。
一、空间网格结构的优势1. 空间网格结构具有较高的稳定性。
其由三角形、四边形等基本构件组成，这种形式有利于各构件之间的协作，能够承受外界力的作用，不易失稳。
2. 空间网格结构的刚度大。
其有利于建筑物的整体稳定性和抗震性能，能够满足建筑物在不同荷载下的应变需求。
3. 空间网格结构的重量轻。
由于采用了轻型构件，装配式建造技术等，使其具有良好的抗风性能和抗震性能，还能减少建筑材料的使用量，降低施工成本。
4. 空间网格结构的形式多样，可以满足不同建筑空间的需要。
其形式可以具有曲线性、自由曲面等特点，能够创造出不同的建筑艺术效果。
二、空间网格结构在建筑领域中的应用1. 会展中心会展中心中，空间网格结构被广泛应用于展馆大屋顶的设计中。
其优势在于可以减小压力，增加整体稳定性，并且能够支撑大面积的玻璃幕墙，从而营造出开放式的展览环境。
2. 体育馆体育馆是空间网格结构另一个广泛应用的领域。
其采用空间网格结构可以满足不同的需求，可以设计出圆形、椭圆形、双曲形等不同形状的屋顶，实现大跨度的空间支撑，且能够满足大型体育比赛等多种功能需求。
3. 轻型钢结构建筑在轻型钢结构建筑领域，空间网格结构被广泛应用于屋面结构中。
其采用轻型钢材，能够实现材料的高效利用，减小施工过程中的占地面积和环境污染，同时也能够实现房屋形式的多样化。
三、空间网格结构的未来发展随着建筑科技的不断发展，空间网格结构的应用领域将会越来越广泛，同时应用技术也将更加先进。
例如，结构分析技术可以通过数值模拟的方法，更加精确地预测建筑结构的力学性能；而装配式建造技术则可以将建筑加速，降低施工成本，提高建筑质量等。
总之，空间网格结构在建筑领域中的应用前景十分广阔，尤其在建筑的轻型化、智能化、绿色化等方面有着非常广泛的应用前景。
网架结构简介PPT课件
两向正交正放网架、两向正交斜放网架、正放 四角锥网架、斜放四角锥网架
两向正交正放网架、正放四角锥网架、正放抽 空四角锥网架、斜放四角锥网架
两向正交正放网架、正放四角锥网架、正放抽 空四角锥网架、单向折线形网架
三向网架、三角锥网架、抽空三角锥网架、蜂 窝形三角锥网架
＞ 60m 三 向 网 架 、 三 角 锥 网 架
据跨度的大小、柱网尺寸、屋面材料以及构造要求和 建筑功能等因素确定。
网格尺寸与跨度有关，在很大程度上还取决于屋 面板的选用。 网格尺寸还与 网架高度有关 。
网格尺寸也应考虑通风管道等设备的设置问题。在一般
情况下，可以参照下表采用a 。
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网架高度通常根据建筑要求、相对挠度和经济要求 确定。当跨度较小时，其高度由建筑要求和管道设备 决定；当跨度较大时，高度根据相对挠度来确定；其 次，网架高跨比增大时，弦杆用钢梁减小，而腹杆用 钢量增加；反之相反。因此在相同荷载下，以网架用 钢量最省为目标确定最经济高跨比。一般按照上表采 用。
网格体系结构
图 1. 网格系统的基本功能模块示意图页 3 共9页图2 网格系统层次结构(1)网格资源是构成网格系统的基础设施，主要包括网格结点和宽带网络系统。
网格结点包括各种计算资源，如超级计算机、集群系统、贵重仪器、可视化设备、现有应用软件、数据库等，这些计算资源通过网络设备连接起来，具有分布和异构特性! 而宽带网络系统是在网格系统中提供高性能通信的必要手段!（2）网格中间件（grid middleware ）是指一系列协议和服务软件，其功能是屏蔽网格资源层中计算资源的分布、异构特性，向网格应用层提供透明、一致的使用接口! 网格中间件层也称为网格操作系统(grid operating system)，其核心服务包括：网格资源的管理分配、信息优化、任务调度、存储访问、安全控制、质量服务(Qos)等! 还需提供API 和相应的环境，以支持网格应用开发!（3）网格必须提供良好的应用开发工具环境(grid tools)如java,fortran 以及java 等语言,MPI,PVM 等应用开发界面，并支持消息传递、分布共享内存等多种编程模型!（4）网格应用(grid application)是用户需求的具体体现，是各种应用软件的研究! 在网格操作系统的支持下，网格用户可以使用其提供的可视化工具或环境开发各种应用系统!2.1.4网格系统的基本功能网格系统中管理的是广域分布、动态、异构的资源! 网格系统应屏蔽这些资源的分布、异构特性，向网格应用提供透明、一致的使用接口! 一个理想的网格系统应类似当前的Web 服务，可以构建在当前所有硬件和软件平台上，给用户提供完全透明的使用环境! 为此，网格系统必须提供以下基本功能：（1）管理等级层次它定义网格系统的组织方式、确定管理层次体系!（2）通信服务提供不同的服务（可靠的、不可靠的、点对点和广播方式）、通信协议和提供3,1 支持!（3）信息服务提供资源的全局访问!（4）名称服务网格中为所有资源提供统一的名称空间，以便引用各种资源!（5）文件系统提供分布式文件系统机制、全局存储和缓存空间，以支持文件存取!（6）安全认证提供登录认证、可信赖、完整性和记账等方面的安全性!（7）系统状态和容错提供监视系统资源和运行情况的工具!（8）资源管理和调度提供透明的资源管理、进程调度!（9）资源交易机制提供一种资源的交易机制，以鼓励不同组织或资源的拥有者加入网格系统!（10）节点自治允许远程节点选择加入或退出系统，不影响各节点本地的管理和自主性!（11）编程工具提供丰富的用户接口和编程环境!（12）用户图形界面提供直观的用户访问接口，提供可视化工具!2.1.5Globus 工具集Globus工具集，已被公认为当前建立网格系统的核心实现工具之一。
网格结构（一）
网格结构（一）为加强自己对工程设计文件编制工作，保证设计文件的质量和完整性，提高设计制图水平和质量，给预算和施工提供准确依据。
在设计工程施工图时一定要有据可依切不可闭门造车，必须在国家现行有关文件深度规范规定的基础上，结合工程的实际情况，才可作深度优化。
做好学习笔记。
网格结构设计要点空间结构的分类按组成基本单元建筑材料分类1、石材：石拱桥，城门，窑洞2、砖结构：圆柱面砖薄壳结构3、钢筋混凝土结构：混凝土薄壳4、木结构：应县木塔，网壳5、竹结构6、钢结构：网架，网壳，索网，索杆张拉7、铝合金结构：轻质高强，耐腐蚀，易加工8、膜结构：聚氯乙烯，聚四氟乙烯9、塑料结构10、碳纤维等现在常用的是钢结构、也有些建筑小品用铝合金结构、膜结构；其次是城市公共资源里使用塑料结构和碳纤维等应用：体育馆、挑蓬、会展中心、干煤棚应用：飞机库、航站楼、建筑楼层、工业厂房应用：幕墙、收费站、加油站、高耸塔架塔楼应用：塑像骨架、建筑小品网架高跨比、格跨比跨度小——上限跨度大——下限悬臂长度对多点支承网架设有合适的悬臂长度，可市跨中弦杆内力和绕度减少，使网架内力分布均匀。
悬臂长度1/3~1/4.网架结构的形式与分类四角椎体组成的网架三角椎体组成的网架六角椎体组成的网架平面桁架系组成的网架两项正交正放网架（a）两项正交斜放网架(b)两向斜交斜放网架（c）三向网架（d）以上几类现实中运用的不多。
四角椎体组成的网架正放四角锥网架（a）正放抽空四角锥网架（b）斜放四角锥网架（c）棋盘型四角锥网架（d）星形四角锥网架（e）单向折线形网架（f）常用的是四角锥体，设计受力比较合理。
网架结构的选型选型要综合考虑以下几种因素：跨度大小用钢量网架制作、安装方法平面形状支撑条件吊车、屋面檩条跨度大小60m以上；30m~60m;30m以下；四角椎体应用广泛；用钢量上下弦杆长短；抽空；正放与斜放；多点支承、三边支承—正交正放；刚度大小杆件越多刚度越大；平面形状圆形、正六边形—六角锥、三角锥安装方法正交正放类利于斜放类焊接球正交比斜交方便；四角锥比三角锥方便三边支撑一边开口开口边增加网架高度层数网架挠度加大网架高度、增大杆件截面、改变网架形式、三层或局部三层网架等方式可减少挠度。
空间网架结构10
10.3 网架高度确定原则
一、 网架高度确定原则
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。
屋面荷载较大、跨度较大时，网架高度应选得大一 些。
平面形状为圆形、正方形或接近正方形时，网架高 度可取得小一些，狭长平面时，单向传力明显，网 架高度应大一些。
点支承网架比周边支承的网架高度要大一些。 当网架中有穿行管道时，网架高度要满足要求。
常用于正三角形，正 六边形平面
正放四角锥网架
正放四角锥网架空间刚度较好，但杆件数量 较多，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。
2019奥运会场馆（正放四角锥）
正放抽空四角锥网架
特点：将正放四角锥 网架适当抽掉一些腹 杆和下弦杆。
棋盘形四角锥网架
特点：
保持正放四角锥网架 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。
平面形状为矩形的周边支承网架，当其边长比大 于1.5时，宜选用两向正交正放网架，正放四角 锥网架或正放抽空四角锥网架。当边长比不大于 2时，也可用斜放四角锥网架。
平面形状为矩形、多点支承的网架，可选用正放 四角锥网架、正放抽空四角锥网架，两向正交正 放网架。对多点支承和周边支承相结合的多跨网 架还可选用两向正交斜放网架或斜放四角锥网架。
10.2 网架结构形式
一、分类 按结构组成，通常分为双层或三层网架； 按支承情况分，有周边支承、点支承、周边支承
和点支承混合等形式； 按照网架组成情况，可分为由两向或三向平面桁
架组成的交叉桁架体系、由三角锥体或四角锥体 组成的空间角锥体系等等。
网架按弦杆层数不同可分为双层网架和三层 网架。
空间网格结构的施工技术管理
空间网格结构的施工技术管理一、引言随着社会发展与人民生活水平的提高，人们从事社会活动和生产，需要建造大跨度的会堂、展览厅、体育馆、飞机库等大空间建筑，而解决大跨度建筑结构最具有竞争性的结构即是空间结构。
空间结构可分为以下几种类型：薄壳结构、网格结构、悬索结构、折板结构、膜结构以及由上述某二种或几种组成的组合结构。
其中网格结构是半世纪以来，国内外发展最快、应用最广的一种形式。
空间网格结构①是由于标准化而出现建筑构件工厂和工业化生产体系后发展起来的大型结构，它是采用离散的线状构件，通过特定的节点，按照某种有规律的几何图形，组成的三维连续体结构体系。
目前，实践证明空间网格结构杆件可以用钢材、铝材、木材、钢筋混凝土和塑料、玻璃钢等制成，极易做到规格化、标准化，实现建筑构件的工业化大批量生产，从而把力学的合理性与生产的经济性结合起来。
然而，在这种所谓最为安全的结构大量应用时，也发生了不同性质，不同破坏程度，不同数量的事故，使国家财产和人民生命受到了不少损失。
从国内的一些事故调查资料来看，由于施工技术选用不当，违反施工操作规程，施工管理措施松懈所造成的事故比例最高。
因此，为保证空间网格结构的工程质量，降低施工危险系数，加强空间网格结构施工技术管理具有至关重要的现实意义。
二、空间网格结构施工中技术管理的作用施工技术管理工作②是项目完成施工生产任务，提供优质产品，实现质量管理目标管理体系的重要组成部分，也就是确保具体工程项目的施工方法、工艺标准、机具设备、材料及相应的人力资源等的正确应用，有效结合的过程。
由于网格结构一般跨度较大，而且多为公用建筑、重要建筑，下面人员较多，设备贵重，网架挂在头顶上，人命关天。
对空间网格结构施工技术的把握不仅关系到业主的利益，也涉及到网架安装企业的信誉。
通过具体施工中发现，计划和有序地对空间网格结构施工进行技术管理，可以保证施工过程遵循技术规律，尊重科学，有利于结合空间网格工程特点和实际施工条件，选用先进合理适用的技术工种和施工方法，从根本上保证空间网格工程施工质量；有利于用新技术、新工艺方法对技术管理和作业人员进行教育培养，不断提高技术管理素质和技术能力；有利于空间网格结构的施工方案优化和施工资源的合理配置，提高施工效率，最终提高项目的经济效益。
空间网格结构技术
1总则1.0.2本标准是以原《网架结构设计与施工规程》JGJ7-91与原《网壳结构技术规程》JGJ 61-2003为主，综合考虑二本规程共同点与各自特点，将网架、网壳与立体桁架、张弦结构统称空间网格结构。
空间网格结构包括以主要承受弯曲内力的平板型网架、主要承受薄膜力的单层与双层网壳，同时也包括现在常用的立体管桁架。
当平板型网架上弦构件或双层网壳上弦构件釆用钢筋混凝土板时，构成了组合网架或组合网壳。
当空间网格结构采用预应力索组合时形成预应力空间网格结构，本标准中有关章节均可适用于这些类型空间网格结构的设计与施工。
3基本规定3.1结构选型3.1.2本条中按网格组成形式，如交义桁架体系、四角锥体系与三角锥体系，列出了国内常用的13种网架形式。
布置网架时应避免结构体系儿何可变。
3.1.4单层网壳的杆件布置方式变化多样，本条给出一些最常用的形式供设计人员选用，设计人员也可以参照现有的布置方式进行变换。
3.1.6立体桁架通常是由二根上弦、一根下弦或一根上弦、二根下弦组成的单向桁架式结构体系，早期都是釆用直线形式，近儿年曲线形式的立体桁架以其建筑形式丰富在航站楼、会展中心中广泛应用，且一般都釆用钢管相贯节点形式。
钢管相贯节点的计算、构造要求等应符合现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017的规定。
3.1.7本条使设计人员可对不同的建筑选用最适宜的空间网格结构。
应注意网架与网壳在受力特性与支承条件方面有较大差异。
网架结构整体以承受弯曲内力为主，支承条件应提供竖向约束，水平约束可以放松；而网壳则以承受薄膜内力为主，支承条件一般都希望有水平约束，能可靠承受网壳结构的水平推力或水平切向力。
3.1.8网架、双层网壳、立体桁架在计算时节点可采用狡接模型，并在网架与双层网壳的设讣与制作中可采用接近狡接的螺栓球节点。
而单层网壳虽与双层网壳形式相似，但讣算分析与节点构造截然不同，单层网壳是刚接或部分刚接体系，计算时杆件必须采用受弯梁单元，考虑6个自曲度，且设计与构造上必须达到传递弯矩要求。
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。
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(a) (b)图3—1 双层及三层网架架和三向网架。
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。
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板网架,不常见的圆形平板网架、单层球面壳、双层球
面壳、单层柱面壳、双层柱面壳、扭面壳、移动曲面及 塔架等。
* 他约结构体系：加上支座和屋面板（或支撑） 约束后，才成为几何不变体系的结构。 如蜂窝形三角锥网架。
自约结构体系：自身就为几何不变体系的结构。
*形成几何不变体系的必要条件： K＝3J – m – r ≤ 0
m——网架的杆件数；
r——支座约束链杆数，r≥6；
J——网架的节点数。
*
K＞0 网架为几何可变体系；
K＝0 网架无多余杆件，
如杆件布置合理，该网架为静定结构；
K＜0 网架有多余杆件， 如杆件布置合理，该网架为超静定结构。
*网架结构几何不变的充分条件：
1 ）用三个不在一个平面上的杆件汇交 于一点，该点为空间不动点，即几何不变；
四、网架与网壳的区别
1、网架结构整体是一个受弯的平板，大跨度的网 架结构总弯矩随着跨度二次方增加的。因此，普通的 大跨度平板网架需要增加许多材料用量。 2、网壳结构主要承受薄膜内力，以其合理的形体 来抵抗外荷载的作用。 因此同等条件的大跨度结构，网壳要比网架节约钢 材。 3、网壳结构外形美观。
第二节 网架结构的形式 P20
2）两向正交斜放网架
由两个方向的平面桁架垂直交叉而成， 桁架与边界夹角为45（45）。
3）两向斜交斜放网架
解： 节点数 J＝5，
杆件数 m＝8，
支座约束链杆数 r=6
K＝3586＝l＞0
几何可变。
加一杆件 1-3，
杆件数 m＝9，其余不变 K＝3 596＝0 满足必要要求 分析充分条件： 1 点三个支座链杆相连为不动点，2 点有二个支座 链杆和一个杆件；3点有二个杆件和一个支座连杆相连； l，2，3点不动，4点也不动，l，3，4点不动，5点也不 动，四锥体是没有多余链杆的几何不变体。
二 网架结构的形式
P22
网架结构有：双层和三（多）层。
双层网架：由上弦层、下弦层和腹杆层组成。
三（多）层网架：由上弦层、中弦层、下弦 层、上腹杆层和下腹杆层等组成。
三（多）层与双层网架比较：
三（多）层网架提高了网架高度，减小网格 尺寸；减少弦杆内力（比双层弦杆内力降低 25 ％ 60％），减少腹杆长度（为双层的一半），便于 制作和安装。
不足：节点和杆件数量多，中层节点连接的杆 件较密。 跨度大于 50m 时，三层用钢量比双层省，跨度 增加时降低更显著。
1 双层网架的形式
常用有三大类体系（交叉桁架、四角锥、三角 锥体系），13种形式。
（1）平面（交叉）桁架体系 由平面桁架交叉组成的。 基本单元为：
* 特点：上、下弦杆长度相等，上、下弦杆 和腹杆位于同一垂直平面内。 斜腹杆可设计成受拉，竖杆受压，斜腹杆 与弦杆夹角一般控制在4060之间。
（2）节点连接简便可靠。
（3）分析计算理论成熟，可采用计算机 辅助设计。
我国目前已有多种计算网架结构的通用 程序和计算机辅助设计软件。如MSTCAD（浙江大 学）、SFCAD、3D3S、PKPM等。
MSTCAD 是浙江大学空间结构研究室开发的空 间网格结构分析设计软件。从1994 年向社会推广至 今,已运用于全国各地的设计院、高等院校、科研和施 工单位。 MSTCAD 提供的基本网格形式有:常见的矩形平
第二章 空间网格结构
第一节 空间网格结构 一 、定义 空间网格结构（Spaceframe):杆件按一定 规律Байду номын сангаас置，通过节点连接成的一种空间杆系结 构。（节点铰接或刚接）。
实质为一种空间受力的桁架结构，与平面结构比 较，由于在荷载作用下三向受力，避免了在平面结构 中的层层传力现象，且结构的刚度也较平面结构大。
二 、 空间网格结构分类
有平板型和曲面型两类。
网架：网格结构的外形呈平板状。 网壳：外形呈曲面状的。 网架有双层或三层；网壳有单层和双层两种。
斜拉网架 ——吴县太湖收费站
厦门国际会展中心
正交正放三层焊接球四角锥网架结构
首都机场四机位机库
首都机场四机位机库
1989年修建的广州白云机场机库
一 网架结构的几何不变性分析
网架结构是一个空间铰接杆系结构，在任意外力 作用下不允许几何可变。
网架结构的几何不变性分析必须满足两个条件： 1）具有必要的约束数量（必要条件） 2）约束分置方式要合理（充分条件）
* 1 网架优点： （l）结构组成灵活多样、有规律性
能适应各种支承条件和建筑平面形状的要求。
双层球形网壳——上海美罗城
三、空间网格的特点
（1）三维受力、能承受来至各个方向的荷载； （2）网架结构系高次超静定结构，整体性及稳定性 好、空间刚度大； （3）体系稳定、抗震性能好，在7度及7度以下地区 可不进行抗震验算； （4）结构高度小（约是平面桁架高度的2/3、自重 轻、节约钢材； （5）杆件及配套零件规格化、便于工业化生产，但制 造精度要求高； （6）适应性强、平面布置灵活。
2 ）三角锥是组成空间结构几何不变的 最小单元；
基本单元
由总刚度矩阵判断结构的几何可变性：
1．总刚度矩阵「K」考虑了边界条件后， 在对角元素中出现零元素，与它相应的节点 为几何可变。 2 ．总刚度矩阵「 K ］考虑了边界条件后， 矩阵行列式|K|＝0，结构为几何可变。
* 例 ：如图所示四角锥体，分析它是否几何可变。
上海科技展览馆 单层网壳 66.9m×50.9m 铝合金
黑龙江速滑馆 1995年建成，双层网壳结构， 中央柱面壳、两端半球壳，覆盖面积达15000平米， 网壳厚度2.1m，用钢指标50kg每平米。
嘉兴电厂干煤棚双层柱面网壳，跨度为103．5m ， 用钢量65kg/m2 。
国家大剧院 椭圆球网壳最大跨度212米.
l）两向正交正放网架
由两个方向的平面桁架垂直交叉而成的。 矩形建筑平面时， 两向桁架分别与边界 垂直（平行）。 网格数宜布置成偶 数，如为奇数，则在 桁架中部节间应做成 交叉腹杆。
*受力特点：
类似于两向等刚度交叉梁。
周边支承：平面尺寸越接近正方形，两个方 向桁架杆件内力越接近，空间作用越显著。随 着边长比的增大，单向传力作用越明显。 点支承：支承附近的杆件及主桁架杆件内力 较大，其它部位杆件内力较小。