2.网架结构(上)资料
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根据桁架布置方式及交角的不同，主要分为3种形式
20/51
Hale Waihona Puke Baidu
（1）两向正交正放网架
注意：应通过设置水平支撑保 证结构的几何不变性，增加空 间刚度。
21/51
两向正交正放网架适用于正方形或接近正方形的建筑 平面，此时其受力类似于双向板。
当边长比>2 后，单向传力作用明显，两方向杆件内 力差别较大，受力类似于单向板。
试找出其构成规律。
节点汇交6根，构造简单 上弦平面六边形，增加屋面
板布置和找坡的困难 适用于中小跨度的周边支承
上、下弦节点均分别 连接8根杆件。
思考：在何条件下网架所有杆件等长？
26/51
（2）正放抽空四角锥网架
下弦网格尺寸比上弦网格 尺寸大一倍。
杆件数目少、构造简单、 经济效果好
受力与正交正放交叉梁系 相似
下弦杆件受力不均匀，刚 度略小，适用于中小跨度
27/51
（3）斜放四角锥网架
上弦杆短、下弦杆长 节点构造简单，用钢
1993年Weaire和Phelan提出由 14 面体和12 面体 组合模型，被认为是Kelvin问题的最佳解决方案。
16/51
水立方网格结构示意
2、由空心多面体 单元构成的空间网 格
1、由多面体单元 构成的完整空间
3、切割形成平板状 空间网格结构
17/51
§2.2 网架结构选型
2.2.1 网架结构的基本类型 2.2.2 网架结构的支承设置 2.2.3 网架结构选型原则
工程实例——首都体育馆
17X6.6=112.2
正交斜放网架，高6m，角钢杆件， 板式螺栓节点，65kg/m2
12/51
工程实例——上海万人体育馆
三向网架，直径110m，外挑7.3m，高6m 钢管杆件，焊接空心球节点，47kg/m2
13/51
工程实例——飞机机库
首都机场四机位机库 1996 (2X153X90m) 广州白云机场机库 (78X70m)1988
L1 L2
22/51
（2）两向正交斜放网架
适用于正方形和长方形建筑平面 角部短桁架对与其垂直的长桁架起
到弹性支承作用 当长桁架直通角柱时，角柱会受到
较大上拔力，设计中应予注意。 在周边支承情况下，较两向正交正
放网架刚度大、用料省。
23/51
（3）三向网架
(Nmax=13)
网格呈正三角形，属几何 不变体系
（1）三角锥网架
受力均匀，空间刚度大 适用于三角形、六边形
或圆形平面 适用于大中跨度及重屋
面的建筑物
h 2 3s
思考：在何条件下网架所有杆件等长？
31/51
（2）抽空三角锥网架
除周边网格不动外，按一定规律抽掉一些三角锥单元。 整体刚度较差 适用于中小跨度的轻屋面的建筑物
32/51
（3）蜂窝形三角锥网架
量较省（上6下8） 网架周边应布置刚性
边梁
28/51
（4）棋盘形四角锥网架
斜放四角锥网架水平转动45度（上正下斜） 上弦杆短、下弦杆长，受力合理，屋面构造简单 周边满锥时，刚度较好
29/51
3.三角锥体系网架
以等腰三角锥体为组成 单元，由于三角形的稳定 性，因而整体抗弯、抗扭 刚度好。
30/51
适用于三角形、六边形、 多边形和圆形平面
空间刚度大、受力性能好 节点汇交杆件多，构造复
杂
思考：最多的节点汇交杆件是多少？
24/51
2.四角锥体系网架
上弦杆 腹杆
下弦杆
网架的上、下弦平面均为正方形网格，上、下弦网 格相互错开半格。
25/51
（1）正放四角锥网架
受力均匀，空间刚度 大，应用最广
杆 件
网架
节 点
2/51
网架结构的优点
属高次超静定结构，空间受力，刚度大,整 体工作性能好,抗倒塌性能好
自重轻、节约钢材 制作安装方便、工业化程度高 形状适应性强、支承布置灵活 结构高度低，便于管道穿越
3/51
管道穿越网架
4/51
网架结构的缺点
杆件密集，视觉上略显“繁杂” 表面积大，防火、防腐问题突出 弯矩抵抗型体系，工作效率不高。
2. 第一批有影响的网架 1967年，首都体育馆； 1973年，上海万人体育馆
3. 1981年，《网架结构设计与施工规定》颁布 2010年，《空间网格结构技术规程》颁布
4. 80年代初，专业网架厂家出现；90年代后期，年建 设网架100万平方米以上，成为“网架王国”
11/51
15X6.6=99.0
18/51
§2.2.1 网架结构的基本类型
•按结构组成： 双层网架、三层网架
•按节点类型： 螺栓球网架、焊接球网架
•按网格组成： 交叉桁架体系（两向、三向） 角锥体系（三角锥、四角锥）
19/51
1.平面桁架系网架
由若干平面桁架相互 交叉组成，各桁架在交 点处共用一根竖杆。 特点：上下弦杆等长 注意：斜腹杆应沿受 拉方向布置。
《大跨空间结构》之
2.网架结构 (上)
Plate-like Space Truss
主讲人：钱宏亮 哈尔滨工业大学
内容
2.1 网架结构概述 2.2 网架结构选型 2.3 网架结构分析 2.4 网架结构设计 2.5 网架结构施工
1/51
§2.1 网架结构概述
网架是由多根杆件按一定的网格形式通过节点连 结而成的平板型或微曲面型空间杆系结构。
14/51
工程实例——深圳市民中心
（曲面网架，2004）
三层网架，486×154m，网格6×6m，厚9m，焊接球 节点，最大球直径900mm；屋顶面积6.3万平米，重约 9000吨 。
15/51
工程实例——水立方
（异形网格网架，2008）
1887年Kelvin提出：如果将三维空间用等体积单元填 充且接触面积要最小，这些单元应是什么形状？
5/51
网架结构的发展
20世纪初，Bell率先提出 并实践了空间网格结构；
其后的发展主要围绕两条 主线：
1）节点连接形式； 2）杆件网格划分方式
6/51
以MERO体系为代表的节点连接体系创新：
球形节点
碗形节点
柱形节点
碟形节点
叉形节点
刚性节点
7/51
以Fuller为代表的网格划分方式创新：
8/51
以Full为代表的网格划分方式创新：
Octec Truss Octahedron
Octahedron
Octec 体系
9/51
1970年大阪世博会喜庆广场空间网架
108X292m，6柱支承
10/51
我国网架结构的发展
1. 第一个网架，1964年，上海师范大学球类馆屋盖 （31.5m × 40.5m、角钢杆件，钢板节点）
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Hale Waihona Puke Baidu
（1）两向正交正放网架
注意：应通过设置水平支撑保 证结构的几何不变性，增加空 间刚度。
21/51
两向正交正放网架适用于正方形或接近正方形的建筑 平面，此时其受力类似于双向板。
当边长比>2 后，单向传力作用明显，两方向杆件内 力差别较大，受力类似于单向板。
试找出其构成规律。
节点汇交6根，构造简单 上弦平面六边形，增加屋面
板布置和找坡的困难 适用于中小跨度的周边支承
上、下弦节点均分别 连接8根杆件。
思考：在何条件下网架所有杆件等长？
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（2）正放抽空四角锥网架
下弦网格尺寸比上弦网格 尺寸大一倍。
杆件数目少、构造简单、 经济效果好
受力与正交正放交叉梁系 相似
下弦杆件受力不均匀，刚 度略小，适用于中小跨度
27/51
（3）斜放四角锥网架
上弦杆短、下弦杆长 节点构造简单，用钢
1993年Weaire和Phelan提出由 14 面体和12 面体 组合模型，被认为是Kelvin问题的最佳解决方案。
16/51
水立方网格结构示意
2、由空心多面体 单元构成的空间网 格
1、由多面体单元 构成的完整空间
3、切割形成平板状 空间网格结构
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§2.2 网架结构选型
2.2.1 网架结构的基本类型 2.2.2 网架结构的支承设置 2.2.3 网架结构选型原则
工程实例——首都体育馆
17X6.6=112.2
正交斜放网架，高6m，角钢杆件， 板式螺栓节点，65kg/m2
12/51
工程实例——上海万人体育馆
三向网架，直径110m，外挑7.3m，高6m 钢管杆件，焊接空心球节点，47kg/m2
13/51
工程实例——飞机机库
首都机场四机位机库 1996 (2X153X90m) 广州白云机场机库 (78X70m)1988
L1 L2
22/51
（2）两向正交斜放网架
适用于正方形和长方形建筑平面 角部短桁架对与其垂直的长桁架起
到弹性支承作用 当长桁架直通角柱时，角柱会受到
较大上拔力，设计中应予注意。 在周边支承情况下，较两向正交正
放网架刚度大、用料省。
23/51
（3）三向网架
(Nmax=13)
网格呈正三角形，属几何 不变体系
（1）三角锥网架
受力均匀，空间刚度大 适用于三角形、六边形
或圆形平面 适用于大中跨度及重屋
面的建筑物
h 2 3s
思考：在何条件下网架所有杆件等长？
31/51
（2）抽空三角锥网架
除周边网格不动外，按一定规律抽掉一些三角锥单元。 整体刚度较差 适用于中小跨度的轻屋面的建筑物
32/51
（3）蜂窝形三角锥网架
量较省（上6下8） 网架周边应布置刚性
边梁
28/51
（4）棋盘形四角锥网架
斜放四角锥网架水平转动45度（上正下斜） 上弦杆短、下弦杆长，受力合理，屋面构造简单 周边满锥时，刚度较好
29/51
3.三角锥体系网架
以等腰三角锥体为组成 单元，由于三角形的稳定 性，因而整体抗弯、抗扭 刚度好。
30/51
适用于三角形、六边形、 多边形和圆形平面
空间刚度大、受力性能好 节点汇交杆件多，构造复
杂
思考：最多的节点汇交杆件是多少？
24/51
2.四角锥体系网架
上弦杆 腹杆
下弦杆
网架的上、下弦平面均为正方形网格，上、下弦网 格相互错开半格。
25/51
（1）正放四角锥网架
受力均匀，空间刚度 大，应用最广
杆 件
网架
节 点
2/51
网架结构的优点
属高次超静定结构，空间受力，刚度大,整 体工作性能好,抗倒塌性能好
自重轻、节约钢材 制作安装方便、工业化程度高 形状适应性强、支承布置灵活 结构高度低，便于管道穿越
3/51
管道穿越网架
4/51
网架结构的缺点
杆件密集，视觉上略显“繁杂” 表面积大，防火、防腐问题突出 弯矩抵抗型体系，工作效率不高。
2. 第一批有影响的网架 1967年，首都体育馆； 1973年，上海万人体育馆
3. 1981年，《网架结构设计与施工规定》颁布 2010年，《空间网格结构技术规程》颁布
4. 80年代初，专业网架厂家出现；90年代后期，年建 设网架100万平方米以上，成为“网架王国”
11/51
15X6.6=99.0
18/51
§2.2.1 网架结构的基本类型
•按结构组成： 双层网架、三层网架
•按节点类型： 螺栓球网架、焊接球网架
•按网格组成： 交叉桁架体系（两向、三向） 角锥体系（三角锥、四角锥）
19/51
1.平面桁架系网架
由若干平面桁架相互 交叉组成，各桁架在交 点处共用一根竖杆。 特点：上下弦杆等长 注意：斜腹杆应沿受 拉方向布置。
《大跨空间结构》之
2.网架结构 (上)
Plate-like Space Truss
主讲人：钱宏亮 哈尔滨工业大学
内容
2.1 网架结构概述 2.2 网架结构选型 2.3 网架结构分析 2.4 网架结构设计 2.5 网架结构施工
1/51
§2.1 网架结构概述
网架是由多根杆件按一定的网格形式通过节点连 结而成的平板型或微曲面型空间杆系结构。
14/51
工程实例——深圳市民中心
（曲面网架，2004）
三层网架，486×154m，网格6×6m，厚9m，焊接球 节点，最大球直径900mm；屋顶面积6.3万平米，重约 9000吨 。
15/51
工程实例——水立方
（异形网格网架，2008）
1887年Kelvin提出：如果将三维空间用等体积单元填 充且接触面积要最小，这些单元应是什么形状？
5/51
网架结构的发展
20世纪初，Bell率先提出 并实践了空间网格结构；
其后的发展主要围绕两条 主线：
1）节点连接形式； 2）杆件网格划分方式
6/51
以MERO体系为代表的节点连接体系创新：
球形节点
碗形节点
柱形节点
碟形节点
叉形节点
刚性节点
7/51
以Fuller为代表的网格划分方式创新：
8/51
以Full为代表的网格划分方式创新：
Octec Truss Octahedron
Octahedron
Octec 体系
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1970年大阪世博会喜庆广场空间网架
108X292m，6柱支承
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我国网架结构的发展
1. 第一个网架，1964年，上海师范大学球类馆屋盖 （31.5m × 40.5m、角钢杆件，钢板节点）