第三章 网架结构

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
(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。
厦门国际会展中心
Fra Baidu bibliotek
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
(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
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。
二、周边支承于圈梁 柱子数量少 柱距布置灵活 周边可不设置边 桁架 圈梁有利于抗震 适用范围：中小 跨度
三、点支承
点支承是指整个网架支承在多个支承柱上，点支承网架受力 与钢筋混凝土无梁楼盖相似，为减小跨中正弯矩及挠度，设 计时应尽量带有悬挑，多点支承网架的悬挑长度可取跨度的l ／4—1／3。
点支承网架与柱子相连宜设柱帽以减小冲剪作用。柱 帽可设置于下弦平面之下，也可设置于上弦平面之上。 当柱子直接支承上弦节点时，也可在网架内设置伞形 柱帽，这种柱帽承载力较低，适用于中小跨度网架。
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。
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
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。
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。
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
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
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。
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