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。

两向正交正放网架：由两组分别与边界平行的平面桁架互成90°交叉组成。同一方向的各平面桁架长度一致。网架本身属几何不变体系。适用于建筑平面为正方形或接近正方形且跨度较小的情况。两个方向的杆件内力差别不大，受力较均匀。

两向正交正放网

*两向正交斜放网架：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。比正交正放网架空间刚度大，受力均匀，用钢省。适用于建筑平面为矩形的情况。

*三向网架

特点：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。杆件数量多，节点构造比较复杂。三向网架适用于大跨度且建筑平面为三角形、六边形、多边形和圆形的情况。

两向正交正放网架两向正交斜放网架

b．四角锥体系网架

四角锥体系网架包括：正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、棋盘形四角锥网架、斜放四角锥网架和星形四角锥网架。

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。

正放抽空四角锥网架除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。

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、小跨度周边支承方形或接近方形平面的网架。

棋盘形四角锥网架斜放四角锥网架

斜放四角锥网架：上弦杆比下弦杆短，受力合理。杆件数量少，屋面板类型多，屋面组织排水较困难。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情况。

星形四角锥网架

星形四角锥网架三角锥网架

c. 三角锥体系网架

包括：三角锥网架、抽空三角锥网架和蜂窝形三角锥网架。

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。

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。

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。

蜂窝形三角锥网架

2、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进行选型。

按照《网架结构设计与施工规程》JGJ 7-91，网架划分为：大跨度网架（为60m跨以上）、中跨度网架(30～60m跨)和小跨度网架(30m跨以下)。

（1）网架结构的支承及其选型

A．支承方式：分为周边支承、点支承、周

边支承与点支承相结合和两边和三边支承等。

点支承周边支承

周边支承与点支承结合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1／4～1／3 。

各种柱帽形式

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(图a)，也可设置于上弦平面之上(图b)。

当柱子直接支承上弦节点时，也可在网架内设置伞形柱帽(图c)，这种柱帽承载力较低，适用于中小跨度网架。

B．网架选型

网架结构选型的基本原则：

对于大跨度结构：优选三向交叉网架和