网架结构的种类及性能特点
建筑结构选型-网架结构

集中荷载
施工时不同步提升
2.整体性好,适用性强
可适应的荷载类型
非对称荷载
动荷载 局部超载
地基不均匀沉降
概述
5.易于标准化生产和现场拆装
• 平板网架结构的优点
2.整体性好,适用性强
可适应的荷载类型
3.无水平推或拉力, 支承构造简单
地震荷载
4.平面布置灵活,应 用广泛
可适用圆、扇、方、矩、 多边形平面以及工业、公 共、体育、场馆类建筑
6.设计操作
先定网格数,后定网格尺寸
网架结构主要几何尺寸的确定
• 截面高度
1.截面高度对网架性能的影响
截面高,刚度大,内力小,但腹杆 长度和围护高度大
2.影响因素
主要为跨度,还有荷载大小、节点 形式、平面形状、支承条件、起拱 因素、建筑功能与造型等
3.与短跨的关系
见下表
5.具体实例
(1)网架截面应高些的情况 A.屋面荷载较大或有悬挂式吊车时 B.采用螺栓球节点时 C.平面为长矩形时 (2)网架截面可小些的情况 A.平面接近方形时 B.有柱帽的点支承时
蜂窝形三角锥最少
抽空三角锥第二少
注:图中为网格、荷载、支承均相同的比较结果。对大跨度建筑, 此四种网架的单位面积用钢量接近。当跨度近百米时,由于刚度 的要求,三向网架和三角锥网架的用钢量反而较前两种的要小
三向网架和三 角锥网架比以 上两种大
网架结构的受力特点及其选型
• 周边支承网架
2.结构选型
B.刚度比较 双向桁架
• 空间网格结构的特点
1.在节点荷载作用下杆件以轴压为
主,材料强度得到充分发挥;
网架
2.各向受力,各杆相互支撑,整体
性较好。
10第十章 网架结构

当锥尖向上时 ,上弦为正 三角形网格 , 下弦为 正六角形网 格。
六角锥体网架杆件多,结点构造复杂; 屋面板为六角形或三角形,施工也较困难。 因此,仅在建筑有持珠要求时采用,一般
不宜采用。
本节所介绍的网架型式很多,其型式
的选择取决于建筑平面形状和尺寸,也取
决于屋盖的设计和建筑的具体条件,诸如
荷载、材料、施工方法、建筑物内部装修
做的有利,因为它的截面对受力有利,而且钢管杆件的结点 连接构造比较简单,可以节省材料,降低金属用量。 杆件采用16锰薄壁钢管(钢管厚度最薄可为1.5mm)比较 合理和有利,角钢杆件一般只在小跨度而且网架型式又简单 的情况下使用。
二、网架的结点
网架结点的型式和构造应与杆件形式相配 合。杆件为角钢时,应用钢板连接。连接方法可 以采用焊接与螺栓连接同时配合应用的方式。
适用范围:
由于网架具有上述优点,所以它的应用
范围很广,不仅适用于中小跨度的工业与民
用建筑,而且尤其适用于大跨度的体育馆、
展览馆、影剧院、大会堂等屋盖结构。
第二节 网架结构的分类
网架结构按外形的不同,可分为曲面网架和平面网架 两类(图10—2)。
一、曲面网架(或称 “网壳”) 曲面网架的外形 具有单曲或双曲等各 种曲面形状(图)。它 可以是单层曲面网格, 也可以是双层曲面网 格。曲面网架是利用 一定的起拱度来实现 外力的空间传递。曲 面网架相当于壳体挖 空,它的结构机理与 薄壳差不多,故这种 网架也称“网壳”。
二、两向正交斜放网架
这种网架也是两个方向的桁架组成,两向网架相交 也是成直角(90°)。不过,两个方向的桁架与建筑平面 边线斜交45° (图10—4)。
最长的桁架长度并不因平面长边的增加 而改变,它克服了两向正交正放网架当建筑 平面为长条矩形时接近单向受力状态的缺点。 所以,这种网架不仅可用于正方形建筑平面, 而且尤其适合用于任意尺寸的矩形建筑平面。 它适用于中等跨度和大跨度(60m以上) 的建筑,经济效果比前一种更为明显,应用 范围比前一种更为广泛。
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
网架结构的种类及其性能特点

网架结构已成为现代世界应用较普遍的新型结构之一。
我国从20世纪60年代开始研究和采用,近年来,由于电子计算技术的迅速发展,解决了网架结构高次超静定结构的计算问题,促使网架结构无论在型式方面以及实际工程应用方面,发展都很快。
网架在需要大跨度、大空间的体育场馆、会展中心、文化设施、交通枢纽乃至工业厂房,无不见到空间结构的踪影。
网架结构的优点是用钢量小、整体性好、制作安装快捷,可用于复杂的平面形式。
适用于各种跨度的结构,尤其适用于复杂平面形状。
这些空间交汇的杆件又互为支撑,将受力杆件与支撑系统有机结合起来,因而用料经济。
网架主要用于大、中跨度的公共建筑中,例如体育馆、飞机库、俱乐部、展览馆和候车大厅等,中小型工业厂房也开始推广应用。
跨度越大,采用此种结构的优越性和经济效果也就越显著。
网架结构板型网架结构按组成形式主要分三类: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;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;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。
壳型网架结构按壳面形式分主要有柱面壳型网架、球面壳型网架及双曲抛物面壳型网架。
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。
网架结构可分为双层的板型网架结构、单层和双层的壳型网架结构。
板型网架和双层壳型网架的杆件分为上弦杆、下弦杆和腹杆,主要承受拉力和压力。
单层壳型网架的节点一般假定为刚接,应按刚接杆系有限元法进行计算;双层壳型网架可按铰接杆系有限元法进行计算。
单层和双层壳型网架也都可采用拟壳法简化计算。
单层壳型网架的杆件,除承受拉力和压力外,还承受弯矩及切力。
目前中国的网架结构绝大部分采用板型网架结构。
网架结构是空间网格结构的一种。
网架结构简介

网架结构简介筑龙网w ww .si n oa ec .co m空间网架结构简介一、空间结构二十世纪以来,在全世界范围内空间结构都得到了很大的发展。
空间网架结构是空间网格结构的一种,所谓“空间结构”是相对“平面结构”而言,它具有三维作用的特性,空间结构也可以看作平面结构的扩展和深化。
空间结构问世以来,以其高效的受力性能、新颖美观的形式和快速方便的施工受到人们的欢迎。
在需要大跨度、大空间的体育场馆、会展中心、文化设施、交通枢纽乃至工业厂房,无不见到空间结构的踪影。
空间结构经过一个世纪的不断发展,在结构形式方面,除了网架、网壳之外,膜结构、张拉整体体系、开闭屋盖、可折叠结构等都是空间结构的新成员。
二十世纪初期,钢铁材料为网架结构的发展提供了条件,其后的铝合金则使得网架的杆件更轻巧。
近些年来的复合材料,特别是大量的新型建筑材料被开发出来,对空间结构的发展产生了强烈的影响。
材料应用方面由于钢材品种与强度的不断提升,空间结构也越多地采用了型钢、钢管、钢棒、缆索乃至铸钢制品。
在很大程度上,空间结构成了“空间钢结构”。
随着现代计算机的出现,一些新的理论和分析方法,如有限单元法、非线形分析、动力分析等,在空间结构中得到了广泛应用,以至空间结构的计算和设计更加方便和准确,使得空间结构现在千变万化,种类多样。
可以说空间结构已成为当代建筑结构最重要和最活跃的领域之一。
二、空间网架结构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。
网架的形式较多。
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、三边支承一边开口等形式;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筑龙网w ww .si n oa ec .co m桁架角锥体系等等。
06平板网架结构

空间网格结构
空间网格结构之分类
双层(多层)平板网格结构
网架结构或网架
单层和双层的曲面网格结构
网壳
总称网格结构。
6 平板网架结构
6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 概述 平板网架的结构体系及形式 网架结构的支承方式 网架结构的受力特点及其选型 网架结构主要几何尺寸的确定 网架结构的构造
三角锥网架
定义
三角锥网架上下弦平面均为三角形网格,下弦三 角形网格的顶点对着 上弦三角形网格的形心。
三角锥网架
特点
受力均匀,整体抗扭、抗弯刚度好; 节点构造复杂,上下弦节点交汇杆件数均为9根。 适用于建筑平面为三角形、六边形和圆形的情况。
抽空三角锥网架
定义
在三角锥网架的基础上,抽去部分三角锥单元的腹 杆和下 弦而形成。 下弦由三角形和六边形网格组成时,称为抽空三角 锥网架 Ⅰ型; 下弦全为六边形网格时,为抽空三角锥网架Ⅱ型。
(2) 三角锥体系
定义
网架的基本单元是一倒置的三角锥体。
组成
锥底的正三角形的三边为 网架的上弦杆, 其棱为网架的腹杆。
特点
网架受力均匀,刚度较好, 大跨度建筑中广泛采用的一种型式。 适用于矩形、三角形、梯形、六边形和圆形等建筑平面。
分类
随着三角锥单元体布置的不同,上下 弦网格可为正三角形 或六边形,从而构成不同的三角锥网架
1 概述
2平板网架的分类
按结构组成
双层网架
上下两层弦杆,是最常用的网架结构形式。
三层网架
上中下三层弦杆,强度和刚度都比双层网架提高很大。 跨度l>50m,酌情考虑;当跨度l>80m时,应优先考虑。
组合网架
网架结构分类及特点PPT课件

1.平面桁架系网架
适用跨度较大(L>60m),平面为 三角形、六边形、多边形和圆形
空间刚度大、受力性能好、支座 受力较均匀,节点构造复杂 (Nmax=13)
14 /24
(5)单向折线形网架
1.平面桁架系网架
由一系列平面桁架斜交成V形,也可 看成正放四角锥网架取消了纵向上下 弦杆
单向受力,不需要支撑 周边增设部分联系杆件,增加整体刚
h
5 /24
首都机场四机位机库 1996
(2X153X90m)
h
6 /24
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四、网架结构的分类
1. 平面桁架系网架 2. 四角锥体系网架 3. 三角锥体系网架
h
9 /24
1.平面桁架系网架
支撑杆
上弦杆
下弦杆
斜腹杆应布置成使杆件受拉方向比较有利
h
腹杆
10 /24
(1)两向正交正放网架
1.平面桁架系网架
3. 1981年,《网架结构设计与施工规定》颁布,世界第一个由国 家颁发的网架结构技术规范
4. 80年代初,专业生产网架厂家出现,形成专业化生产
hபைடு நூலகம்
2 /24
首都体育馆
99X112.2m,正交斜放网架,高6m,15X17格,网格尺寸6.6m 16Mn钢角钢杆件,板式螺栓节点(高强M22),65kg/m2
一网架结构在中国的发展80年代初唐山地震灾害重建唐山齿轮厂联合厂房唐山机车车辆厂客车总装车间均采用上万米网架结构具有较好的抗震性能90年代初天津无缝钢管厂管加工车间60000平方米长春第一汽车厂轿车总装厂房80000平方米哈尔滨东安发动机装配车间厂房60000平方米24首都机场四机位机库19962x153x90m24四网架结构的分类10241
钢结构---网架结构分析

钢结构网架结构是目前国内大型体育场馆、工业厂房、影剧院、侯车厅等建筑常用的屋盖形式。
这种新样式结构的方法是依赖钢体自身的受力, 用螺栓球把一根根钢柱连接在一起相互交错支撑, 网结成各种形态不一的屋盖空间。
从小至几米的会议室到大至跨度几百米的工业厂房, 这些都是空间网架结构所适宜的范围。
1.钢结构网架结构的型态奔放舒展。
它既含概了古典建筑的韵律美, 又有现代造型艺术的浪漫性。
因此, 越来越多的建筑师利用它的坚固性和艺术性来设计构筑大型屋顶骨架。
这种新颖美观的网架结构。
为现代建筑构筑了新的物体形像。
2.钢结构网架是一种多次超稳定空间结构。
正是由于结构的多次超稳特征和相对其它结构它所特有的造型灵活程度。
结构内力计算通常采用矩阵位移法。
矩阵介次要根据工程情况而定, 简单的工程其矩阵介次也要达上万次。
复杂一些的工程其矩阵介次难以数计。
即使用计算机采用高斯迭代法, 计算一次也要数小时。
因为结构内力计算工作量大, 施工图设计难度高, 在计算机辅助设计程度未完成之前, 大大限制了网架结构的推广使用。
钢结构网架结构在今天诸多的大型场馆中得以施用, 从建筑学的角度讲, 这是建筑结构和建筑材料上的一场革命。
从建筑物体的艺术观感上讲, 网架结构的多样性造型变化。
为人民群众的生产、生活空间, 增添了艺术感。
空间网架结构, 还有施工材料轻, 安装便利等优点。
同时, 由于建筑材料是组合受力, 它还有抗震性能好的特异功效。
钢结构网架是现代建筑科学百花园中的一支奇花。
近十多年来, 它在我国得以大面积的应用和推广, 放眼望去, 这道亮丽的城市风景线, 正向着更加辽阔的地域伸延。
网架结构特点:1.网架是由许多杆架组成的网状结构。
是高次超静定的空间结构。
网架结构可分为平板网架和曲面网架两种。
2.平板网架采用较多, 其优点是: 空间受力体系, 杆件主要承受轴向力, 受力合理, 节约材料整体性能好, 刚度大, 抗震性能好。
杆件类型较少, 适于工业化生产。
建筑结构选型知识点

建筑结构选型知识点一、填空部分:1网架结构的分类:网架结构按外形的不同,可分为曲面网架和平面网架两类.曲面网架又称“网壳",可以是单层曲面网格,也可以是双层曲面网格。
平面网架又称“平板网架" ,是双层平面网格.2、平板网架的结构形式:平板网架通常由平行弦桁架交叉组成,根据桁架交叉方式的不同有下述几种型式.两向正交正放网架、两向正交斜放网架、三向交叉网架、锥体网架。
前面三种网架都是由平行弦桁架相互交叉组成,故属于交叉桁架体系网架。
锥体网架是由三角锥、四角锥或六角锥的锥体单元组成的空间网架结构,故属于角锥体系网架。
3、筒体结构的类型:(1)筒体-框架结构(2)框筒结构(3)筒中筒结构(4)多筒体结构4、薄壳结构:薄壳必须具备两个条件:一是“曲面的",二是“刚性的”。
薄壳可以简单理解为四边支承的曲板。
薄壳的结构组成一般包括曲面的壳板和周边的边缘构件两部分。
薄壳的型式很多,诸如球面壳、圆柱壳、双曲扁壳、幕结构、折结构等,都是由曲面变化而创造出的各种型式。
薄壳的型式是可以千变万化的。
不过,其基本曲面形式的几何形成不外乎下述几类而已。
旋转曲面、平移曲面、直纹曲面、复杂曲面。
在上述的基本几何曲面上任意切取一部分,或将曲面进行不同的组合,便可得到各种各样复杂的曲面.实际常用的薄壳型式是下面讨论的:圆顶薄壳型式、圆柱形薄壳、双曲扁壳5、折板的型式:折板结构的型式主要分为有边梁和无边梁的两种。
分别讨论如下.(一)无边梁的折板——预制v形板无边梁的折板结构由V形折板和横隔构件组成。
(二)有边梁的析板—筒壳式析板结构有边梁的折板结构由折板、边梁和横隔构件三部分组成,是现浇结构,型式与筒壳相似.二、名词解释部分:建筑结构:是形成一定空间及造型,并具有承受人为和自然界施加于建筑物的各种荷载作用,使建筑物得以安全使用的骨架。
结构选型:在建筑设计中,空间组合和建筑造型的主要环节是选择最佳结构方案,即结构选型.基础:基础是建筑物与地基相联系的部分,承受建筑物的全部荷载并传至地基.砖混结构:又称墙体结构,是以墙体作为支撑水平构件及承担水平力的结构.框架结构:由梁和柱刚性连接的骨架结构。
10第十章 网架结构

四、锥体网架
前面三种网架都是由平行弦桁架相互交叉 组成,故属于交叉桁架体系网架。 锥体网架是由三角锥、四角锥或六角锥的 锥体单元组成的空间网架结构,故属于角锥体 系网架(角锥单元如图10—8)。 锥体网架因不是桁架交叉组成,故网架的 上、下层网格之间设有竖向腹杆。 上、下层 网格之间的腹杆,也就是锥体的棱角斜杆。
第十章 网 架 结 构
第一节 网架结构的特点、优点与适用范围
网架是一种新兴的屋盖结构,它是由平面桁架发展起来 的。 大家已经知道,把梁的中间受力不大的部分适当挖空就 形成桁架,桁架的支承跨度比梁就可增大几倍。但桁架毕竟 还是单向受力的平面结构,如果利用几个平面桁架互相交叉 结合起来就形成网架(图10—1)。所以,网架就是由复杂的 杆件系统组成的超静定次数极高的空间结构。它具有各向受 力性能,其支承跨度就比桁架进一步增大,而材料消耗却比 桁架减少。所以,网架结构是大、中跨度屋盖结构的一种理 想的结构型式。
这种网架构造简单。 这种网架构造简单。因为正交正放的 缘故,只有两个方向的桁架跨度相等或接 缘故,只有两个方向的桁架跨度相等或接 近时,两向格架的受力才比较均匀, 近时,两向格架的受力才比较均匀,才能 共同发挥空间作用。所以, 共同发挥空间作用。所以,它适用于正方 形或接近正方形的建筑平面。 形或接近正方形的建筑平面。如果建筑平 面为长方形时. 面为长方形时.其受力状态将类似单向板 此时主要受力是短向格架, ,此时主要受力是短向格架,面长向桁架 受力却很小, 受力却很小,因此网架的空间作用就不明 显了。 显了。
北京国际俱乐部网球馆的网架结构采 用两向正交斜放网架,为了不使四角拉力 过大,设计时把角柱去掉,使拉力分散, 由角部两个柱于来共同承担.避免了拉力 集中,简化了支座构造,见图10—5。
网架结构

1.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 。
水平斜撑杆
选用原则:在矩 形建筑平面中, 网架的弦杆垂直 于及平行于边界。 图3.4两向正交正放网架
即四面体。三角锥体可以顺置,也可以倒置。
三角锥网架 :将三角锥体的角与角连接,使上下弦杆组成 的平面图均为正三角型,即称三角锥网架 。
蜂窝型三角锥网架:这种网架也也由三角锥体单元组成,
但其连接方式为上弦杆与腹杆位于同一垂直平面内,上下
弦节点均汇集六根杆件,是常见网架中节点汇集杆件最少 的一种。
由于其受压上弦杆的长度比受压下弦杆杆的长度短,
水平斜撑杆
水平斜撑杆
图3.5 周边支承网架水平斜撑布置方式之一
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90°,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。
焊接空心球节点
焊接空心球节点构造 简单,适用于连接钢 管杆件(图3.30)球 面与管件接时,只需 将钢管沿正截切断, 施工方便。
图3.30 焊接空心球节点
图3.28 焊接钢管节点
图3.29 管件直接汇交节点
螺栓球结点 螺栓球结点的构造 螺栓球结点由钢球、螺栓、套筒、销钉(或螺钉) 和锥头(或封板)等零件组成(图3.34),适用 于连接钢管杆件。
图3.7 三向网架
三向网架 三个方向的平面桁架 相互交角60 比两向网架刚度大, 适合大跨度 常用于正三角形,正 六三角形平面 在某些平面形状会出 现不规则杆件
网架结构可以分为哪几种及性能特点

网架结构可以分为哪几种及性能特点网架结构可分为双层的板型网架结构、单层和双层的壳型网架结构。
板型网架和双层壳型网架的杆件分为上弦杆、下弦杆和腹杆,主要承受拉力和压力。
单层壳型网架的节点一般假定为刚接,应按刚接杆系有限元法进行计算;双层壳型网架可按铰接杆系有限元法进行计算。
单层和双层壳型网架也都可采用拟壳法简化计算。
单层壳型网架的杆件,除承受拉力和压力外,还承受弯矩及切力。
目前中国的网架结构绝大部分采用板型网架结构。
网架结构是空间网格结构的一种。
所谓“空间结构”是相对“平面结构”而言,它具有三维作用的特性。
空间结构问世以来,以其高效的受力性能、新颖美观的形式和快速方便的施工受到人们的欢迎。
空间结构也可以看作平面结构的扩展和深化。
网架结构是空间杆系结构,杆件主要承受轴力作用,截面尺寸相对较小。
网架结构已成为现代世界应用较普遍的新型结构之一。
我国从20世纪60年代开始研究和采用,近年来,由于电子计算技术的迅速发展,解决了网架结构高次超静定结构的计算问题,促使网架结构无论在型式方面以及实际工程应用方面,发展都很快。
网架在需要大跨度、大空间的体育场馆、会展中心、文化设施、交通枢纽乃至工业厂房,无不见到空间结构的踪影。
网架结构的优点是用钢量小、整体性好、制作安装快捷,可用于复杂的平面形式。
适用于各种跨度的结构,尤其适用于复杂平面形状。
这些空间交汇的杆件又互为支撑,将受力杆件与支撑系统有机结合起来,因而用料经济。
网架主要用于大、中跨度的公共建筑中,例如体育馆、飞机库、俱乐部、展览馆和候车大厅等,中小型工业厂房也开始推广应用。
跨度越大,采用此种结构的优越性和经济效果也就越显著。
网架结构板型网架结构按组成形式主要分三类: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;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;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。
网架结构的种类及性能特点

网架结构已成为现代世界使用较普遍的新型结构之一。
我国从20世纪60年代开始研究和采用,近年来,由于电子计算技术的迅速发展,解决了网架结构高次超静定结构的计算问题,促使网架结构无论在型式方面以及实际工程使用方面,发展都很快。
网架在需要大跨度、大空间的体育场馆、会展中心、文化设施、交通枢纽乃至工业厂房,无不见到空间结构的踪影。
网架结构的优点是用钢量小、整体性好、制作安装快捷,可用于复杂的平面形式。
适用于各种跨度的结构,尤其适用于复杂平面形状。
这些空间交汇的杆件又互为支撑,将受力杆件和支撑系统有机结合起来,因而用料经济。
网架主要用于大、中跨度的公共建筑中,例如体育馆、飞机库、俱乐部、展览馆和候车大厅等,中小型工业厂房也开始推广使用。
跨度越大,采用此种结构的优越性和经济效果也就越显著。
网架结构板型网架结构按组成形式主要分三类: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;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;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。
壳型网架结构按壳面形式分主要有柱面壳型网架、球面壳型网架及双曲抛物面壳型网架。
网架结构按所用材料分有钢网架、钢筋混凝土网架以及钢和钢筋混凝土组成的组合网架,其中以钢网架用得较多。
网架结构可分为双层的板型网架结构、单层和双层的壳型网架结构。
板型网架和双层壳型网架的杆件分为上弦杆、下弦杆和腹杆,主要承受拉力和压力。
单层壳型网架的节点一般假定为刚接,应按刚接杆系有限元法进行计算;双层壳型网架可按铰接杆系有限元法进行计算。
单层和双层壳型网架也都可采用拟壳法简化计算。
单层壳型网架的杆件,除承受拉力和压力外,还承受弯矩及切力。
目前中国的网架结构绝大部分采用板型网架结构。
网架结构是空间网格结构的一种。
浅谈平板网架结构的应用与优势

浅谈平板网架结构的应用与优势平板网架结构主要是从连续体平板演化而来,可以帮助其在周边简支过程中发挥出作用,并通过其尺寸高度来确定屋面具体构造形式。
本文根据以往工作经验,对平板网架结构的应用形式进行总结,并从平面桁架系平板网架、空间桁架系平板网架、平板网架的抗震性能三方面,论述了平板网架结构形式及优势,希望可以对相关工作起到一定帮助作用。
标签:平板网架结构;抗震性能;空间桁架系在网架结构应用过程中,主要是由一系列杆件朝着几个方向有规律的进行组合合成,最终将网状空间杆系结构展示出来,这也是大跨度结构之中的主要形式。
站在外形角度来说,主要包括曲面网壳以及平面平板网架两种形式,平板網架结构应用最为常见。
除此之外,平板网架在应用过程中可以承受较高的动载荷,在构件规格化的同时,还能为制造和安装工作的开展奠定基础。
一、平板网架结构的应用形式(一)网格尺寸的确定在网格尺寸代销的确定上,可以对整个网架的经济性产生极大影响,由于网格较大,相应的节点数量也会降低,为整个施工工作的开展提供方便,如果网格较小,则会与上述情况刚好相反。
另外,如果在房屋建筑之中使用钢筋混凝土进行屋面设计,整个网架尺寸不能过大,否则将会引起整个屋面板的重量提升,增加节点载荷,让网架的耗钢量和吊装难度相应提升。
在使用压型锥板和预制铝合金等轻型屋面制作方案时,网格尺寸也要尽量增大,这样可以降低节点数量,让杆件断面发挥出更大作用,降低钢材的使用量。
总而言之,网格尺寸需要根据网架结构跨度情况和柱网尺寸等数据和要求,对整个网架进行综合设计,很多时候,这些因素与屋面板的规格和种类息息相关,具体表示形式如下:(1/20-1/6)L2其中,L2代表网架的短向跨度。
(二)网架高度的确定为了确保网架高度与应用要求相符,需要以实际工程做对比,选择合适的高度,一般来说,网架的短向跨度范围主要集中在1/20到1/10之间,具体大小与下列因素存在直接关系:首先是屋面荷载,当屋面荷载提升之后,整个网架的挠度数据将会全面提升,为了将网架的挠度数据保持在L2/200以下,所选择的网架需要具备一定高度。
(七)网架结构13

注意小立柱自身的稳定性;
(b)对整个网架起拱(图b); (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。
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。
(a)用小立柱 网架屋面找坡
(b)起拱
施工中的网架
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。
蜂窝三角锥网架
角锥体网架
网架结构的支承方式与节点
一、网架的支承方式: 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
周边支承
周边支承是在网架四周全部或部分边界节点设
置支座(图a,b),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。
芜湖体育中心屋盖
成都国际机场航站楼,为三角空间曲线行桁架
网架节点构造
(1)焊接空心球节点
上弦节点
下弦节点
焊接空心球节点
(2)螺栓球节点
螺栓球节点
(3)支座节点
平板压力支座
平板压力支座
平板压力支座
平板压力支座
(4)屋顶节点
(5)悬挂吊车节点
网架特点及适用范围
一、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应用范围广既适用于中小跨度,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适用于大柱网的建筑,使结构具有足够大的使用空间,便于按照不同的功能要求分 配空间 6通风采光好,但是不适用对声音要求特别高的建筑 7上下弦之间由规律的杆件组成,在不增加层高的基础上,满足管道铺设要求。 8结构表现形式直接体现造型美的需求,更好体现理性设计的思想 9 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)。 10另外,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。
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网架结构已成为现代世界应用较普遍的新型结构之一。
我国从20世纪60年代开始研究和采用,近年来,由于电子计算技术的迅速发展,解决了网架结构高次超静定结构的计算问题,促使网架结构无论在型式方面以及实际工程应用方面,发展都很快。
网架在需要大跨度、大空间的体育场馆、会展中心、文化设施、交通枢纽乃至工业厂房,无不见到空间结构的踪影。
网架结构的优点是用钢量小、整体性好、制作安装快捷,可用于复杂的平面形式。
适用于各种跨度的结构,尤其适用于复杂平面形状。
这些空间交汇的杆件又互为支撑,将受力杆件与支撑系统有机结合起来,因而用料经济。
网架主要用于大、中跨度的公共建筑中,例如体育馆、飞机库、俱乐部、展览馆和候车大厅等,中小型工业厂房也开始推广应用。
跨度越大,采用此种结构的优越性和经济效果也就越显著。
网架结构板型网架结构按组成形式主要分三类: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;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;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。
壳型网架结构按壳面形式分主要有柱面壳型网架、球面壳型网架及双曲抛物面壳型网架。
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。
网架结构可分为双层的板型网架结构、单层和双层的壳型网架结构。
板型网架和双层壳型网架的杆件分为上弦杆、下弦杆和腹杆,主要承受拉力和压力。
单层壳型网架的节点一般假定为刚接,应按刚接杆系有限元法进行计算;双层壳型网架可按铰接杆系有限元法进行计算。
单层和双层壳型网架也都可采用拟壳法简化计算。
单层壳型网架的杆件,除承受拉力和压力外,还承受弯矩及切力。
目前中国的网架结构绝大部分采用板型网架结构。
网架结构是空间网格结构的一种。
所谓“空间结构”是相对“平面结构”而言,它具有三维作用的特性。
空间结构问世以来,以其高效的受力性能、新颖美观的形式和快速方便的施工受到人们的欢迎。
空间结构也可以看作平面结构的扩展和深化。
网架结构是空间杆系结构,杆件主要承受轴力作用,截面尺寸相对较小。
网架结构根据外形不同,可分为双层的板型网架结构、单层和双层的壳型网架结构。
板型网架和双层壳型网架的杆件分为上弦杆、下弦杆和腹杆,主要承受拉力和压力;单层壳型网架的杆件,除承受拉力和压力外,还承受弯矩及切力。
目前中国的网架结构绝大部分采用板型网架结构。
按实际用途:钢结构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。
具有空间受力、重量轻、刚度大、抗震性能好等优点;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、双向大柱网架结构距车间等建筑的屋盖。
网架具有重量轻、强度高、整体刚性好、变形能力强等特点,目前对于网架的需求量也越来越大.结构屋顶全部采用冷弯薄壁钢构件体系组成,钢骨采用超级防腐高强冷轧镀锌板制造,有效避免钢板在施工和使用过程中的锈蚀的影响,增加了轻钢构件的使用寿命。
结构寿命可达100年。
钢结构的网架采用的保温隔热材料以玻纤棉为主,具有良好的保温隔热效果。
用以外墙的保温板,有效的避免墙体的“冷桥”现象,达到了更好的保温效果。
100mm左右厚的R15保温棉热阻值可相当于1m厚的砖墙。
网架结构的拼装一般在现场进行。
在出厂前对于螺栓球节点网架宜进行预拼装,以检查零部件尺寸和偏差情况。
网架的拼装应根据施工安装方法不同,采用分条拼装,分快拼装或整体拼装。
网架拼装应在平整的刚性平台上进行。
对于焊接空心球节点的网架在拼装时,应正确选择拼装次序,以减少焊接变形和焊接应力,根据国内多数工程经验,拼装焊接顺序应从中间向两边或四周发展,最好是由中间向两边发展,因为网架在向前拼装时,两端及前边可自由收缩。
钢结构产品在焊完一条节间后,可检查一次尺寸和几何形状,以便由焊工在下一条定位焊时给予调整。
网架拼装中应避免形成封闭圈,在封闭圈中施焊,焊接应力将很大。
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,材料消耗大二、平面网架(平板网架)平行玄桁架交叉而成,双层平面网格特点:空间受力,无推力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一、两向正交正放网架特点: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。
厦门国际会展中心正交: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度角二、两向正交斜放网架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,使四角有可能翘起特点: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米以上三个方向的桁架相互交叉60度而成三、三向交叉网架特点: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结点汇交杆件多,构造复杂适用范围:大跨度,建筑平面为三角形、六边形、圆形由三角锥、四角锥或六角锥单元组成棱角斜杆作竖向腹杆四、锥体网架三角锥体网架型式:1上下玄均为三角形网格---空间刚度好2跳格三角锥体网格:上玄为三角形网格,下玄为三角形和六角形网格---用料省适用范围:建筑平面为矩形、三边形、梯形、六边形、圆形的大跨度结构上下玄均为方格,上下玄错开半格适用范围:中小跨度结构型式:1正放四角锥体网架2斜放四角锥体网架四角锥体网架1正放四角锥体网架:锥的底边与相应的建筑平面周边平行A倒四角锥体(锥尖向下):锥的底边相连为上玄杆,锥尖的连杆为上玄杆,上下玄错开半格四角锥体网架1正放四角锥体网架b正四角锥体(锥尖向下)四角锥体网架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四角锥体网架2斜放四角锥体网架:锥的底边与相应的建筑平面周边夹角45度四角锥体网架上玄杆短对受压有利,下玄杆长为受拉杆,受力合理适用范围:中小跨度、矩形平面锥尖向下: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六角锥体网架杆件多,结点构造复杂,屋面板为六边形或三角形,施工困难,较少采用第四节平板网架的主要尺寸短向跨度l<30m时,取(1/8~1/12)l短向跨度l=30~60m时,取(1/11~1/14)l短向跨度l>60m时,取(1/13~1/18)l钢筋混凝土屋面板时,不宜超过 3m*3m轻型屋面:3~6米一、网格尺寸第四节平板网架的主要尺寸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二、网格高度交叉桁架体系:腹杆倾角40~55度角锥网架:腹杆倾角60度大跨度网架:再分式腹杆三、腹杆布置第五节平板网架的受力特点第六节平板网架的支承方式每个结点都设置柱周边不设置边桁架用钢梁省一、周边支承于柱适用范围:大跨度和中等跨度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二、周边支承于圈梁适用范围:中小跨度柱子数量少,建筑物使用灵活三、点支承适用范围:大柱距的厂房或仓库自由边必须设边梁或桁架梁四、三边支承适用范围:飞机库或飞机修理装配车间网架自重计算网架自重ok(KN/m2)可按下式估算:gok=ξ√qw L2/200 (2.0.16)式中qw——除网架自重外的屋面荷载或楼面荷载的标准值(KN/m2);L2——网架的短向跨度(m);ξ——系数,对于钢管网架取ξ=1.0,对于型钢网架取ξ=1.2。
网架屋面排水坡度的形式网架屋面排水坡度的形式,可采用下列办法:一、上弦节点上加小立柱找坡(当小立柱较高时,必须注意小立柱自身的稳定性);二、网架变高度:三、整个网架起坡:四、支承柱变高度。
有起拱要求的网架,其拱度可取不大于短向跨度的1/300。
网架结构的计算一般计算原则网架结构应进行在外荷载作用下的内力、位移计算,并应根据具体情况,对地震、温度变化、支座承降及施工安装荷载等作用下的内力、位移进行计算。
对非抗震设计,荷载及荷载效应组合应按国家标准《建筑结构荷载规范》GBJ9-87进行计算,在截面及节点设计中,应按照荷载的基本情况计算网架的选型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。
网架构件步子必须保证不出现结构几何可变情况。
大、中、小跨度划分系针对屋盖而言;大跨度为60m以上;中跨度为30m-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,宜选用斜放四角锥网架、棋盘型四角锥网架、正放抽空四角锥网架、两向正交斜放网架、两向正交正放网架、正放四角锥网架。
对中小跨度,也可选用星型四角锥网架和蜂窝型三角锥网架。
当建筑要求长宽两个方向不等时,可选用两向斜交斜放网架。
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。
当其边长比小于2时,也可采用斜放四角锥网架。
当平面狭长时,可采用单向折线型网架。
平面形状为矩形,三边支承一边开口的网架,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的边桁架。
平面形状为矩形,多点支承网架,可根据具体情况选用:正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、两向正交正放网架。