第三章 网架结构
网架结构
什么是网架结构？网架结构是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。
网架是一种面系结构，可以认为是板体挖去了部分材料，形成的大面积的空心的板结构。
网架结构与板结构的关系，相当于桁架结构对梁结构的关系。
网架结构的分类？网架结构按外形可分为平面桁架与壳型网架；网架结构按网架的弦杆的层数还可分为单层网架和双层（多层）；网架结构按材料可分为钢结构网架、混凝土结构网架、木结构网架等；1、平面网架结构是指网架的上下面均为平面的网架，其又有以下几种：（1）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；（2）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；（3）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。
2、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、双曲抛物面壳型网架、组合异性网架。
3、网架还可分为单层网架和双层（多层）网架，单层网架仅用于壳型网架结构，由于壳型曲面形状能保持自身稳定，网架杆件能平面外自稳定，可实现单层杆件结构，单层网架的杆件和节点需承受一定的弯矩。
但平面网架结构不能采用单层网架形式；4、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。
网架结构的应用？网架结构具有空间受力、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、厂房仓库等建筑的屋盖以及异性空间结构等。
网架结构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、网壳结构
斜放四角锥
星形四角锥
10.3.3 双层筒网壳
• 按几何组成规律分类
– 三角锥体系双层筒网壳
• 由三角锥单元按一定规律连接而成。
三角锥
抽空三角锥
蜂窝形三角锥
10.3.3 双层筒网壳
• 按弦杆布置方向分类
梁式筒网壳
10.3.2 单层筒网壳
• 形式与特点
– 以网格的形式及其排列方式分类
• 联方网格型筒网壳 • 弗普尔型筒网壳 • 单斜杆型筒网壳 • 双斜杆型筒网壳 • 三向网格型筒网壳
7.2.1 单层筒网壳
• 联方网格型筒网壳
– 受力明确
• 屋面荷载从两个斜向拱的方向传至基础；
– 室内呈菱形网格，美观大方 – 稳定性较差； – 每个节点连接的杆件数少，
L1/L2≤1.5 矩
星形四角锥网架
＞60m
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
形 1.5＜L1/L2≤2
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
L1/L2＞2
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
圆形、多边形
• 焊接技术日趋完善，高强钢材不断出现，电算技术突 飞猛进，给网壳准备了物质基础；
• 网壳结构具有其非凡的优越性，近30年来，以钢结构 为代表的网壳结构得到了很大的发展。
• 网壳结构多用于大跨度，目前已经发展成为大跨结构 中应用普遍的结构形式之一。
• 网壳结构的优点
– 1.网壳结构的构件主要承受轴力，结构内力分布比 较均匀，应力峰值较小，因而可以充分发挥材料强 度作用。
壳，跨度大时，则采用双层网壳。
• 单层网壳
《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
网架结构概述、荷载、设计和节点构造
c.蜂窝形三角锥网架 上弦网格为三角形和六边形，下弦网格为六边形。腹杆与下弦杆
位于同一竖向平面内。节点、杆件数量都较少，适用于周边支承， 中小跨度屋盖。
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。
5.1.3 网架结构的选型 选择网架结构的形式时，应考虑一下因素：
建筑的平面形状和尺寸、 网架的支承方式、 荷载大小、 屋面构造、建筑构造和要求、 制作安装方法及材料供应情况等。 按照《空间网格结构技术规程》（JGJ 7-2010）的划分：
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。
大跨度为60m以上；中跨度为30~60m；小跨度为30m 以下。 平面形状为矩形的周边支承网架，当其边长比（长边/ 短边）小于或等于1.5时，宜选用正放或斜放四角锥网 架，棋盘形四角锥网架，正放抽空四角锥网架，两向正
交斜放或正放网架。对中小跨度，也可选用星形四角锥
网架和蜂窝形三角锥网架。
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。
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。
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
网架结构概述
网架结构概述一、网架与网壳（1）网架是按一定规律布置的杆件通过节点连接而形成的平板形或微曲形空间杆系结构，主要承受整体弯曲内力。
（2）网壳是按一定规律布置的杆件通过节点连接而形成的曲面状空间杆系结构或梁系结构，主要承受整体薄膜内力。
二、常见网架的网格形式（1）交叉桁架体系主要有图10-1～图10-4四种网格形式。
（2）四角锥体系主要有图10-5～图10-8四种网格形式。
图10-1 两向正交正放网架图10-2 两向正交斜放网架图10-3 两向斜交斜放网架图10-4 三向网架图10-5 正放四角锥网架图10-6 正放抽空四角锥网架图10-7 斜放四角锥网架图10-8 棋盘形四角锥网架三、常见网壳的网格形式（1）单层圆柱面网壳网格主要有图10-9～图10-12四种网格形式。
（2）单层球面网壳主要有图10-13～图10-16四种网格形式。
图10-9 单向斜杆正交正放网格图10-10 交叉斜杆正交正放网格图10-11 联方网格图10-12 三向网格图10-13 肋环形网格图10-14 肋环斜杆形网格图10-15 三向网格图10-16 扇形三向网格四、杆件与节点1.杆件网架的杆件可采用普通型钢或薄壁型钢。
管材宜采用高频焊管或无缝钢管。
2.节点网架的节点可分为螺栓球节点、焊接空心球节点和支座节点等。
目前，大多数的网架采用螺栓球节点和焊接空心球节点。
（1）螺栓球节点。
螺栓球节点是通过螺栓将管形截面杆件与钢球连接起来的节点，一般由高强度螺栓、钢球等零件组成，如图10-17所示。
图10-17 螺栓球节点1—钢球；2—高强度螺栓；3—套筒；4—紧固螺栓；5—锥头；6—封板（2）焊接空心球节点。
焊接空心球是由两个压制的半球焊接而成的。
其可分为加肋空心球和不加肋空心球两种。
这种节点形式构造简单、受力明确，但是节点的用钢量较大，是螺栓球节点的两倍，现场焊接工作量大，而且仰焊、立焊占很大比重。
（3）支座节点。
网架结构通过支座支撑于柱顶或梁上。
(整理)网架结构设计与施工规程JGJ7-91
中华人民共和国行业标准网架结构设计与施工规程（JGJ 7-91）第一章总则第1.0.1条为了在网架结构的设计与施工中，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量、特制定本规程。
第1.0.2条本规程适用工业与民用建筑屋盖与楼层的平板型网架结构（简称网架结构），其中屋盖跨度不宜大于120m，楼层跨度不宜大于40m。
第1.0.3条本规程是遵照国家标准《建筑结构设计统一标准》GBJ68-84、《建筑结构设计通用符号、计量单位和基本术语》GBJ83-85、《建筑结构荷载规范》GBJ9-87、《建筑抗震设计规范》GBJ11-89、《钢结构设计规范》GBJ17-88、《冷弯薄壁型钢结构设计规范》GBJ18-87和《钢结构工程施工及验收规范》GBJ205，结合网架结构的特点而编制的。
在设计与施工中，除符合本规程的要求外，尚应遵守《网架结构工程质量检验评定标准》JGJ78-91及其他有关规范的规定。
第1.0.4条对受高温及强烈腐蚀等作用、有防火要求的网架结构，或承受动力荷载的楼层网架结构，应符合现行有关专门规范或规程的要求。
直接承受中级或重级工作制的悬挂吊车荷载并需进行疲劳验算的网架结构，其疲劳强度及构造应经过专门的试验确定。
第1.0.5条网架的选型及构造应综合考虑材料供应和施工条件与制作安装方法，以取得良好的技术经济效果。
网架结构中的杆件和节点，宜减少规格类型，以便于制作安装。
第二章设计的一般规定第2.0.1条网架结构可选用下列常用形式（附录一）：一、有平面桁架系组成的两向正交正放网架、两向正交斜放网架、两向斜交斜放网架、三向网架、单向折线型网架。
二、由四角锥体组成的正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、棋盘型四角锥网架、斜放四角锥网架、星型四角锥网架。
三、由三角锥体组成的三角锥网架、抽空三角锥网架、蜂窝型三角锥网架。
第2.0.2条网架的选型应结合工程的平面形状和跨度大小、支承情况、荷载大小、屋面构造、建筑设计等要求综合分析确定。
第三章空间桁架位移法
30
3.2 空间杆系有限元法
5
杆系结构离散化
31
3.2 空间杆系有限元法
6
坐标转换
在整体坐标系中单元结点力向量和结点位移列向 量可分别表示成
F
e
i e e ui j
Fi Xi F j
26
3.2 空间杆系有限元法
3
例题
3. 整体分析（分析每个节点的平衡问题）（也 可用对号入座法）
1节点： X A X
2节点： 3节点：
p
① 1
EA (u1 u2 ) a
② 2
X
① 2
X
② 3
EA EA (u 2 u 1) ( ) a b u2 u3
XB
X
EA ( ) b u3 u 2
第三章 网架结构 设计与计算
空间网架结构
本章内容
1 2 3
网架的计算要点 空间杆系有限元 拟夹层板法
2
3.1 网架计算要点
1
荷载和作用
空间网格结构应进行重力荷载及风荷载作用下的 位移、内力计算，并应根据具体情况，对地震、温 度变化、支座沉降及施工安装荷载等作用下的位移 、内力进行计算。 网架结构的荷载和作用主要有永久荷载、可变荷 载、温度作用和地震作用。 永久荷载：包括网架结构、楼面或屋面结构、保 温层、防水层、吊顶、设备管道等材料自重。
2
一般单元刚度矩阵性质
EA l 0 e 0 k ij e EA k jj l 0 0 0 12EI l3 6 EI l2 0 12EI l3 6 EI l2 0 6 EI l2 4 EI l 0 6 EI l2 2 EI l EA l 0 0 EA l 0 0 0 12EI l3 6 EI l2 0 12EI l3 6 EI l2 6 EI l2 2 EI l 0 6 EI l2 4 EI l 0
网架结构简介PPT课件
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。
CHENLI
31
图 斜放四角锥网架
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。
CHENLI
34
图 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。星形网架一般用于中小跨度周
边支承情况。
CHENLI
35
三角锥网架
CHENLI
36
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9根 杆件。
当网架高度为网格尺 寸的倍时，上下弦杆 和腹杆等长。三角锥 网架受力均匀：整体 性和抗扭刚度好，适 用于平面为多边形的
2
一、平面桁架网架（交叉桁架体系网架）
由平面桁架交叉组成。这类网架上下弦 长度相等，而且上下弦和腹杆位于同一垂 直面内，一般可计为斜腹杆受拉，竖杆受 压，斜腹杆与弦杆的角度在40-60之间，这 类网架有四种形式：
CHENLI
3
工程应用
CHENLI
4
两向正交正放网架
由两个方向的平面桁架 交叉而成，交叉角为 90度，故称正交。两 个方向的桁架分别平 行于建筑物平面的边 线，故称正放。
CHENLI
13
两向正交斜放网架
2）特点：
网架中各片桁架 长短不一。节间数 有多有少，四角的 短桁架刚度较大， 对长桁架有一定的 嵌固作用，减少长 桁架跨中弦杆受力， 对网架受力有力。
CHENLI
14
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 。
24
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。
第三章 网架结构
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，均支承在钢筋砼柱柱顶，由于该区屋面为屋 顶花园，屋面活荷载按8.0KN/m2设计,故屋盖承重结构选用钢桁 架,并且正交桁架高度相等,弦杆为刚接,在纵向垂直支撑、系杆 的保证作用下形成空间桁架结构体系。
二两向正交斜放网架11长度不统一最长的桁架长度桁架长度不因平面长边的增加而改变2短桁架对长桁架起支承作用可降低长桁架的内力3网格平面图形可维持几何不变形空间刚度好4网架四角的锚拉使长桁架在角部产生负弯矩对四角支座产生较大的拉力使四角有可能翘起长度不统一最长的桁架长度桁架长度不因平特点
第三章 网架结构
(2)网架结构的可变荷载有：①屋面(或楼面)活荷 载；②雪荷载(雪荷载不应与屋面活荷载同时组 合)；③风荷载，由于网架刚度较大，自振周期 较小，计算风载时可不考虑风振系数的影响；④ 积灰荷载；⑤吊车荷载(工业建筑有吊车时考虑)。 (3)在抗震设防烈度为6度或7度的地区，网架屋盖 结构可不进行竖向抗震验算；在抗震设防烈度为 8度或9度的地区，网架屋盖结构应进行竖向抗震 验算。
六角锥体网架
锥尖向下：上玄为正六角形网格，下玄为正三角形 网格
六角锥体网架 锥尖向上：下玄为正六角形网格，上玄为正三角形网格 杆件多，结点构造复杂，屋面板为六边形或三角形，施工 困难，较少采用。
三、网架选型 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、支承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》JGJ 7—91的 划分：大跨度为60m以上；中跨度为30～60m；小跨 度为30m以下。 平面形状为矩形的周边支承网架，当其边长比(长边 ／短边)小于或等于1．5时，宜选用正放或斜放四角 锥网架，棋盘形四角锥网架，正放抽空四角锥网架， 两向正交斜放或正放网架。对中小跨度，也可选用 星形四角锥网架和蜂窝形三角锥网架。 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。
《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。
感谢您的观看
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。
网架结构
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9 0°，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。
网架结构设计与施工规程
主要符号
网架下弦杆截面面积 网架上弦杆截面面积 支承 上承或下承 平面弦杆截面面积的算术 平均值 高强度螺栓有效截面面积 网架的折算抗弯刚度 钢球直径 钢管外径 组成 角的钢管外径 螺栓直径 销子直径 弹性模量 柱子材料弹性模量 网架结构的总水平地震作用标准值 作用在网架第 节点上竖向地震作用标准值 总起动牵引力 起重滑轮组的拉力标准值 钢材的强度设计值 高强度螺栓经热处理后的抗拉强度设计值 网架第 节点的重力荷载代表值 网架的永久荷载标准值 网架总自重标准值 网架自重标准值 柱子高度 网架高度 简化为交叉梁系的折算惯性矩 悬臂柱的水平刚度
弦 平面之下 图
也可设置于上弦平面之上 图
或上弦节点直接搁置于柱顶 柱帽呈倒伞形 图
(a)
(b)
(c)
图
点支承网架柱帽设置
第
条 多点支承网架的悬臂长度可取跨度的
第
条 当网架上弦杆节间有集中荷载或需要减少压
杆的计算长度时 可设置再分式腹杆 对于由平面桁架系组成的
网架 图
或四角锥网架 图
当设置再分式
腹杆时 应注意保证上弦杆在再分式腹杆平面外的稳定性
一 由平面桁架系组成的两向正交正放网架 两向正交斜放
网架 两向斜交斜放网架 三向网架 单向折线形网架
二 由四角锥体组成的正放四角锥网架 正放抽空四角锥网
架 棋盘形四角锥网架 斜放四角锥网架 星形四角锥网架
三 由三角锥体组成的三角锥网架 抽空三角锥网架 蜂窝
形三角锥网架
第
条 网架的选型应结合工程的平面形状和跨度大
正交正放网架 正放四角锥网架 对中小跨度 也可选用星形四
角锥网架和蜂窝形三角锥网架 当建筑要求长宽两个方向支承距
离不等时 可选用两向斜交斜放网架
网壳结构的形式及特性
在连续梁支座附近剪力较大的区段，钢骨架两侧采 用t=8mm的钢腹板;在跨中剪力较小的区段，则以单 角钢作为弦杆之间的连接缀条。钢骨架外侧设置必要 的钢筋网，以保证外包混凝土的整体性和抗裂性能。
环梁与三角形框架的连接节 点需保证将梁的巨大反力(包括扭 矩)可靠地传给框架。
连续环梁的中间支承节点构造 如图5所示。
将框架顶部尺寸适当扩大，留 出矩形凹槽以放入环梁的钢骨架。
凹槽两侧壁予以可靠配筋，并 预先用串连钢筋将梁的钢骨架与 两侧壁的钢筋骨架拉接起来，在 上方再用连接钢板把梁顶钢板与 两侧壁顶端预埋板焊接在一起。 最后浇注节点混凝土，将梁与框 架顶部筑成整体。
有：圆柱面网壳，椭圆柱面 网壳和抛物线柱面网壳。
由直线族形成的，又称直纹 曲面。
（4）圆锥面网壳
由一根直线与转动轴呈一夹角，经旋转而形 成，高斯曲率等于零。
（5）双曲抛物面网壳
由一根曲率向下（k1＞0）的抛物线（母线）， 沿着与之正交的另一根具有曲单 k2<0 （曲率向 上）的抛物线平行移动而成。
（1）交叉桁架体系
将前述六种单层网壳的每个杆件，用平面网 片代替，就形成了双层球面网壳。
（2）角锥体系
由四角锥和三角锥组成的。 l）肋环型四角锥球面网壳
2）联方型四角锥球面网壳
3）联方型三角锥球面网壳
4）平板组合式球面网壳
球面为多面体，每一面为一平板网架。
1988年建成的北京体院体育馆
带斜撑四块组合的双层扭网壳，平面尺寸为59.2m见方，矢高3.5m,挑檐 3.5m，为我国跨度最大的四块组合型扭网壳。
网壳支承在由环梁和一系列三角形框架组成的下部结构上(图2)。
网架结构设计与施工规定
网架结构设计与施工规定JGJ 7-80主编单位：中国建筑科学研究院批准单位：中华人民共和国国家建筑工程总局试行日期：1 9 8 1 年5 月1 日通知(80)建工施字第519号为了适应网架结构设计与施工的需要，由中国建筑科学研究院组织有关单位共同编写的《网架结构设计与施工规定》(JGJ7-80)已编审完毕，同意自一九八一年五月一日起试行。
试行中的经验和意见，希随时函告中国建筑科学研究院，以便修订时参考。
国家建筑工程总局一九八○年八月二十七日说明我国推广应用网架结构十多年来，在网架结构的选型，计算方法、设计构造、制作安装等方面都积累了较丰富的经验，并在某些方面具有我国自己的特色。
为此，在总结我国网架结构的设计、施工的实践和科研成果的基础上，编制了这本《网架结构设计与施工规定》，供设计与施工应用。
本规定由中国建筑科学研究院(结构所、标准所)、上海民用建筑设计院、一机部第七设计院、河北农业大学、天津大学、河北省建筑设计院、同济大学、江苏省建筑科学研究所、杭州市设计院、浙江大学、北京市机械施工公司、湖南机械化施工公司、华南工学院、北京工业大学等单位组成的编写组共同编写，并经专门审查会议审查定稿。
网架结构的设计与施工技术还在不断发展，有不少新的技术问题尚待今后进一步研究和解决。
本规定虽经多次讨论和修改，但仍需从实践中不断地补充修订与完善。
在试行中如发现需要修改和补充之处，请随时将意见及有关资料寄北京安定门外小黄庄中国建筑科学研究院建筑结构研究所。
中国建筑科学研究院一九八○年七月第一章总则第 1 条本规定适用于工业与民用建筑屋盖结构中跨度不大于120米的平板型钢网架结构(简称网架结构)。
第 2 条网架结构的设计与施工除应符合本规定的要求外，还应遵守《工业与民用建筑抗震设计规范》(TJ9--74)、《工业与民用建筑抗震设计规范》(TJ11-78)、《钢结构设计规范》(TJ17-74)、《薄壁型钢结构技术规范》(TJ18-75)和《钢结构工程施工及验收规范》(GBJ18-66)(修订本)以及其他有关规范的规定。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(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。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）蜂窝形三角锥网架上弦网格为三角形和六边形，下 弦网格为六边形。腹杆与下弦杆位于同一竖向平面内。 节点、杆件数量都较少，适用于周边支承，中小跨度 屋盖。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。
四角锥体网架
(3)棋盘形四角锥网架 在正放四角锥网架基础上，保持周边四角锥不变，中间四角 锥间隔抽空。上弦杆为正交正放，下弦杆与边界成45º 角，为 正交斜放。这种网架上弦短杆受压，下弦长杆受拉，节点汇 交杆件少。适用于小跨度周边支承情况。
四角锥体网架
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，上下玄杆等长，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
平面尺寸很大的建筑物，除在网架周边设置支承 外，可在内部增设中间支承，以减小网架杆件 内力及挠度 。
在工业厂房的扩建端、飞机库、船体车间、剧院 舞台口等不允许在网架的一边或两边设柱子时， 需将网架设计成三边支承一边自由或两边支承 两边自由的形式。对这种网架应采取设置边桁 架，局部加大杆件截面或局部三层网架等措施 加强其开口边的刚度。
第三章 网架结构
• • • • • • 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 网架结构的特点与适用范围 网架结构的分类 平板网架的结构形式 平板网架的主要尺寸 平板网架的受力特点 网架的支承方式
第一节 网架结构的特点与适用 范围
组成：网架结构由许多规则的几何体组合而成。 优点： 1、多向受力的空间结构，跨度大 2、刚度大，稳定性好 3、杆件主要承受轴向力，能充分发挥 材料的强度 4、高次超静定，安全度高 5、结构高度小，不仅可以有效地利用建筑空间， 而且能够利用较小的杆件建造大跨度结构 6、杆件类型划一，适用于工业化生产、地面拼装 的整体吊装
平板网架的支承方式
一、周边支承于柱
网架的支承方式有周边支承、点支承、周边支承与点支承 相结合，两边和三边支承等。
(1)周边支承是在网架四周全部或部分边界节点设置支座， 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。为了减小弯矩，也可将周边支座略为 缩进，这种布置和点支承已很接近。
网架的挠度要求及屋面排水坡度 (1)网架结构的容许挠度不应超过下列数值：用作屋盖——L2／ 250；用作楼面——L2／300。 (2)网架屋面排水坡度一般为3％一5％，可采用下列办法找坡：(a) 在上弦节点上加设不同高度的小立柱，当小立柱较高时，须注 意小立柱自身的稳定性；(b)对整个网架起拱；(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。 (3)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。
平板网架的主要尺寸
二、网格高度
和网格尺寸相匹配 短向跨度l<30m时，取（1/10~1/13）l 短向跨度l=30~60m时，取（1/12~1/15）l 短向跨度l>60m时，取（1/14~1/18）l
三、腹杆布置
交叉桁架体系：腹杆倾角40~55度 角锥网架：腹杆倾角60度 大跨度网架：再分式腹杆
四角锥体网架
四角锥体系网架是由若干倒置的四角锥按一定 规律组成。网架上下弦平面均为方形网格， 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，并适当地抽去一些弦 杆和腹杆，可得到各种形式的四角锥网架。
四角锥体网架
(1)正放四角锥网架 建筑平面为矩形时，正放四角锥网架的上下弦杆均与 边界平行或垂直。上下弦节点各连接8根杆件，构造较统 一。如果网格两个方向尺寸相等且腹杆与下弦平面夹角为 45º ，上下弦杆和腹杆长度均相等。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。
(2)网架结构的可变荷载有：①屋面(或楼面)活荷 载；②雪荷载(雪荷载不应与屋面活荷载同时组 合)；③风荷载，由于网架刚度较大，自振周期 较小，计算风载时可不考虑风振系数的影响；④ 积灰荷载；⑤吊车荷载(工业建筑有吊车时考虑)。 (3)在抗震设防烈度为6度或7度的地区，网架屋盖 结构可不进行竖向抗震验算；在抗震设防烈度为 8度或9度的地区，网架屋盖结构应进行竖向抗震 验算。
四角锥体网架
(2)正放抽空四角锥网架 将正放四角锥网架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， 降低了用钢量，但刚度较正放四角锥网架弱一些。 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。
四、锥体网架
由三角锥、四角锥或六角锥单元组成 棱角斜杆作竖向腹杆
三角锥体网架 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9根杆件。三角锥网架受力均匀，整体性和抗扭刚度 好，适用于平面为多边形的大中跨度建筑。
四角锥体网架
(4)斜放四角锥网架 将正放四角锥上弦杆相对于边界转动45º 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形似一星体。将四角锥底面 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45º 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。
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。 平面形状为圆形、正六边形及接近正六边形且为 周边支承网架，可选用三向网架，三角锥网架 或抽空三角锥网架。对中小跨度也可选用蜂窝 形三角锥网架。
由角部两个柱子共同承担，避免拉力集中。 适用范围： 任意尺寸的矩形建筑平面； 中等跨度：30~60米； 大跨度：60米以上。
三、三向交叉网架 三个方向的桁架相互交叉60度而成 特点： 1、上下玄网格均为三角形 2、空间刚度比两向网架好 3、杆件内力更均匀 4、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。 适用范围： 大跨度 ，建筑平面为三角形、六边形、圆形三向网架适用 于大跨度(L>60m)的多边形及圆形平面。用于中小跨度 (L60m)时，不够经济。
厦门国际会展中心
二、两向正交斜放网架
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。
特点：
1、长度不统一，最长的桁架长度=桁架长度不因平 面长边的增加而改变 2、短桁架对长桁架起支承作用，可降低长桁架的 内力 3、网格平面图形可维持几何不变形，空间刚度好 4、网架四角的锚拉，使长桁架在角部产生负弯矩 对四角支座产生较大的拉力，使四角有可能翘起
二、两向正交斜放网架
三、三向交叉网架
四、锥体网架
一、两向正交正放网架
正交：两个方向桁架互相垂直 正放：两个方向桁架都与建筑 平面的边线平行 特点： 两个方向桁架跨度相等或接近时，两个方向桁架 受力才比较均匀，且能发生整体空间作用如建 筑平面为长方形，空间作用不明显 网格平面为几何可变体型，刚度差，需设斜撑 适用范围：建筑平面为正方形或接近正方形 中等跨度：30~60米
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
螺 栓 球 节 点
第二节 网架结构的分类
按外形分：曲面网架、平面网架 一、曲面网架（网壳） 单曲、双曲、单层、双层
特点： 1利用一定的起拱度来实现外力的空间传递 2多余的上凸增加了建筑容积 3巨大的推力，造成施工困难，材料消耗大
曲 面 网 架 的 吊 装
二、平面网架（平板网架） 平行弦桁架交叉而成，双层 平面网格 特点：空间受力，无推力， 在矩形建筑平面中，网架 的弦杆垂直于及平行于边 界，故称正放。两个方向 网格数宜布置成偶数，如 为奇数，桁架中部节间应 做成交叉腹杆。
第三节 平板网架的结构形式
一、两向正交正放网架
第三节 网架的计算要点
网架结构设计应满足行业标准《网架结构设计与施 工规程》JGJ 7～9l的要求。 3.3.1直接作用(荷载)和间接作用 网架结构应对使用阶段荷载作用下的内力和位移进 行计算，并应根据具体情况对地震作用、温度变化、 支座沉降等间接作用及施工安装荷载引起的内力和位 移进行计算。 (1)网架结构的永久荷载有：①网架自重；②屋面 (或楼面)材料重力；③吊顶材料的重力；④设备管道 的重力。
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。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。 对周边支承的各类网架高度及网格尺寸可按表3．1选用。