空间网架结构设计全解
空间网架结构设计全解
拱式结构(5)
拱脚构造处理 构造不便 空间利用
网架和网壳结构(1)
特点
多向传力，空间刚度大，抗震性能好 适应性强 经济指标好 网架类别(以网架构成方式分类) 由平面桁架构成(四种)
网架表示法
两向正交正放
网架和网壳结构(2)
两向正交斜放
两向斜交斜放 两向正交斜放 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 两向斜交斜放 适用于两个方向网格尺寸不同的情形 受力性能欠佳，节点构造较复杂
自由边
网架和网壳结构(8)
网架屋面排水
网架起拱 适于双坡排水；抗震性好；起拱高度过大，内力分析应计及 网架变高度 可降低弦杆内力，使其趋于均匀；抗震性好；杆件种类增多 上弦节点设置小立柱(常用) 可构造双坡，四坡或其它复杂的多坡排水屋面；跨度大时要作稳定和抗震计算
网架几何尺寸
网架形式 两向正交正放，正放四角锥 正放抽空四角锥 两向正交斜放，棋盘形四角锥 斜放四角锥，星形四角锥 钢筋混凝土屋面体系 网格数 跨高比 钢檩条屋面体系 网格数 跨高比
d)联方型球面网壳
e)三向网格型球面网壳
网架和网壳结构(12)
a)肋环型四角锥球面网壳
b)联方型四角锥球面网壳
c)联方型三角锥球面网壳
双层球面网壳的网格形式 1.交叉桁架体系 只需将单层球面网壳中的杆件用平面网片代替(略) 2.角锥体系(常见四种) a):肋环型四角锥球面网壳， b):联方型四角锥球面网壳 c):联方型三角锥球面网壳， d):平板组成式球面网壳 d)平板组成式球面网壳
812m
4050m 简单式
5070m 复杂式
梁式结构(2)
结构型式
跨度较小时，可采用实腹式梁 (常用工字形截面) 跨度在5070m及更大时，采用桁架形式(吊顶与下弦设间隙)
空间网架结构设计浅析
空间网架结构设计浅析摘要：随着空间网架结构的应用越来越广泛，网架设计已经成为工程师提升自身设计水平及竞争力的必备能力之一。
本文以实际工程案例作为对象对空间网架的设计，计算以及施工要点进行简要的阐述和分析。
关键词：空间网架设计施工前言：近些年随着行业技术的发展及建筑多样化需求的增长，大跨度结构的应用逐渐增多，尤其是以公共建筑为主，大跨度屋面不仅要保证在地震作用和风作用下的结构安全性，同时要能发挥体现建筑风格的功能，并兼具排水甚至采光等一系列建筑功能，同时要具备较高的经济效益，复杂屋面设计还要能够保证施工的顺利进行；大型公共建筑因为大空间，密集人员交通疏散等建筑功能的需要，采用厚重的钢筋混凝土结构往往达不到理想的效果，空间网架结构通过多年的发展很好的满足这类空间建筑的需求，并得到了广泛的推广。
网架结构是一种空间网状杆系结构，由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连接在一起形成的空间受力结构，其往往具备较小的尺寸单元以及相似风格的网格；通常情况下，平板网架简称为网架，曲面网架简称为网壳。
空间网架结构是一种具备三维受力特点的高次超静定结构，除关键杆件外局部单个杆件的失效由于具备一定的超静定次数可引起内力重分布而使结构继续承担荷载，因此具备较高的安全储备。
网架结构的节点一般假定为铰接，在承担外部荷载作用力时，能将所受荷载传递至所有杆件并将这些荷载均匀的分配到空间结构的支座。
平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，主要是拉压杆，仅承担拉力和压力，充分利用材料的物理性能；单层壳型网架的杆件除承受拉力和压力以外还承受弯矩和切力，此时节点不再是单纯的铰接节点而且具备一定的刚度来承担弯矩和变形；腹杆一般相对于弦杆截面较小，作为支撑杆件，对结构整体稳定起到一定的作用。
1.设计背景本工程为某地一中学综合楼，地上四层，地下一层，建筑高度16.8米，顶层作为运动场，屋面采用网架结构。
结构设计使用年限为50年，建筑结构安全等级为二级，抗震设防类别采用乙类，所处地区为抗震设防烈度7度区，地震加速度0.1g，第一组，场地类别为II类场地，特征周期0.35s，框架结构，按政策相关要求，学校医院等乙类建筑抗震等级按所属地区抗震设防烈度提高一度确定，框架抗震等级为二级，计算地震作用加速度采用0.1g，所处场地地面粗糙类别为B类，基本风压0.55KN/ m2,基本雪压0.50KN/ m2；根据地勘报告项目所在场地为抗震一般场地，无不良地质作用。
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。
网架结构设计
（4－1）
如果将网架作为刚体考虑，则最少的支座约束链杆数为 6，故 r ≥6。
由此可知，当 m ≥ 3J − r 时，为超静定结构的必要条件；当 m ＝
3J − r 时，为静定结构的必要条件；当 m ≤ 3J − r 时，为几何可变体系。
3．网架几何不变的充分条件 分析网架结构几何不变的充分条件时，应先对组成网架的基本单元进 行分析，进而对网架的整体作出评价。 三角形是几何不变的。如果网架基本单元的外表面是由三角形所组 成，则此基本单元也将是几何不变的。在对组成网架的基本单元进行分析 时，一般有以下两种类型和两种分析方法。 1）两种类型： 自约结构体系 自身就为几何不变体系； 它约结构体系 需要加设支承链杆，才能成为几何不变体系。 2）两种分析方法：
图 4－16 棋盘形四角锥网架
图 4－17 三角锥网架
3）三角锥体系 这类网架的基本单元是一倒置的三角锥体。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。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 三角锥网架 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（图 4－17）。三角锥网架受力均匀，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。 上海徐汇区工人俱乐部剧场（六边形，外接圆直径 24m）采用了这种 网架结构型式。
的平面桁架相交而成（图 4－11）。
这类网架受力均匀，空间刚度大。
但也存在一定的不足，即在构造上
汇交于一个节点的杆件数量多，最
多可达 13 根，节点构造比较复杂，
宜采用圆钢管杆件及球节点。
三向网架适用于大跨度 （L>60m），而且建筑平面为三角形、
空间网架结构设计
为点支承时，可在周边布置封闭的边桁架。适用于中、小跨度周边支承，
或周边支承与点支承相结合的方形或矩形平面情况。
上海体育馆练习馆（35×35m，周边支承）和北京某机库（48×54m，
三边支承，开口）采用了这种网架结构型式。
图 4－14 斜放四角锥网架
④ 星形四角锥网架
图 4－15 星形四角锥网架 7
这种网架的单元体形似星体，星体单元由两个倒置的三角形小桁架相 互交叉而成（图 4－15）。两个小桁架底边构成网架上弦，它们与边界成 45 º角。在两个小桁架交汇处设有竖杆，各单元顶点相连即为下弦杆。因此， 它的上弦为正交斜放，下弦为正交正放，斜腹杆与上弦杆在同一竖直平面 内。上弦杆比下弦杆短，受力合理。但在角部的上弦杆可能受拉。该处支 座可能出现拉力。网架的受力情况接近交叉梁系，刚度稍差于正放四角锥 网架。
4
两向正交正放网架是由两组平面桁架互成 90º交叉而成，弦杆与边界 平行或垂直。上、下弦网格尺寸相同，同一方向的各平面桁架长度一致， 制作、安装较为简便（图 4－8）。由于上、下弦为方形网格，属于几何可 变体系，应适当设置上下弦水平支撑，以保证结构的几何不变性，有效地 传递水平荷载。
平面
上弦
剖面
下弦
星形四角锥网架适用于中、小跨度周边支承的网架。 杭州起重机械厂食堂（28×36m）和中国计量学院风雨操场（27×36m） 采用了这种网架结构型式。 ⑤ 棋盘形四角锥网架 棋盘形四角锥网架是在斜放四角锥网架的基础上，将整个网架水平旋 转 45º角，并加设平行于边界的周边下弦（图 4－16）；也具有短压杆、长 拉杆的特点，受力合理；由于周边满锥，它的空间作用得到保证，受力均 匀。棋盘形四角锥网架的杆件较少，屋面板规格单一，用钢指标良好。适 用于小跨度周边支承的网架。 大同云岗矿井食堂（28×18m）采用了这种网架结构型式。
网架结构解析
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。
II.四角锥体系网架 这类网架是由若干倒置的四角锥（图5.1.8）按一定规律组成。 网架上下弦平面均为方形网格，上、下弦网格相互错开半格，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，并适当地抽取一些弦杆和腹 杆，可得到各种形式的四角锥网架。这类网架的腹杆一般不设竖 杆，只有斜杆。仅当部分上、下弦节点在同一竖直直线上时，才需 要设置竖腹杆。
（2）点支承网架：可以置于4个或多个支承上，前者称为四点支承 网架，后者称为多点支承网架。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，多点支承网架的悬挑长度可 取跨度的1/4~1/3(图5.1.18)。 点支承网架与柱子相连宜设柱帽以减小冲剪作用。
(3)周边支承与点支撑混合网架:是指在点支承网架中，当周边没有 维护结构和抗风柱时，可采用周边支承与点支承混合的形式。这种 支承方式适用于厂房和展览厅等公共建筑。（图5-20）。
(4)三边支承或两边支承网架（图5.1.21） 在矩形平面建筑中，由于考虑扩建的可能性或由于建筑功能的要
网架结构的设计与分析
网架结构的设计与分析摘要：网架结构在我国广泛用作厂房、体育馆、展厅、俱乐部等的屋盖结构。
本文详细阐述了网架结构的特点和设计过程，最后呈现了一组钢网架结构、火力发电厂的设计案例。
关键词：网架结构；结构设计；钢结构1.网架结构特点分析网架结构的结构特点决定了网架作为一种空间杆系结构系统，具有三向受力强度，可以承受不同方向的荷载。
网架结构的特点具体包括以下几个方面：1.网架结构刚度大，材料强度高，抗震性强。
（2）网架结构重量轻，节约钢材。
（3）网架结构适合工厂化生产。
由于网架结构的构件是标准化的，也可以提前组装，适合工厂化生产，为加快项目进程提供了有利条件和保障。
2.网架结构设计流程网架结构的设计必须符合我国相关法律法规的要求。
同时，具体设计必须结合各自项目的特点来实现。
一般来说，可分为方案分析、网架计算、施工图深化三个阶段。
2.1方案分析阶段要注意确定关键点，如网架的高度不能过大，以保证下方设备的使用高度；初始杆件规格尺寸、网架高度、连接方式的选择等。
应当本专业的规范规程以及各个专业的使用功能等原则。
其次，即既要满足网架结构的特点，又要满足承载力的要求，并考虑现场施工安装的便利性。
2.2网架结构计算阶段在结构计算过程中，应注意设置网架支座的支撑条件、设计工况和调整计算结果。
针对于真实情况下的支座构件情况的模拟是否准确，各个工况组合中子荷载及其分项系数的取值是否合适；或计算结构内力或挠度的修正方法是否正确，是否符合结构的安全性和规范的构造要求；检查网架结构的连接节点，如螺栓布置或焊缝尺寸是否合适等。
2.3施工图深化阶段施工图深化阶段大部分是节点施工图的计算和施工图的过程。
水平网架一般选择水平面作为基准面，弧形网架一般使用合适的布局，但计算中网架图案计算多条弧线的交点最好使用其他数据布局。
平面的位置一定要移到基点，否则画图的时候会有很多小的角度差异，影响网架球的组成。
3.设计实例3.1工程概况项目建设规模为2x 1000 MW模块化热电厂设计。
空间网架结构设计分析
空间结构
加强连接平面结构的纵向构件以形成一个整体结构，共同承载 克服荷载层层重复传递，经济性好，整体刚度大，抗震性能好 悬索结构，网架和网壳结构
空间作用(diaphragm，蒙皮效应)
梁式结构(1)
特点
不产生水平推力(可支承于墙壁，砖石或混凝土柱上) 制造和安装较简单
结构布置
檩条 68m 屋架 檩条 主檩条 屋架
网架和网壳结构(13)
双曲面网壳
a) 正交正放类
b) 正交斜放类
c) 正交斜放设斜杆类
d) 正交斜放设斜杆类
e) 正交斜放设斜杆类
双曲面网壳的网格形式 1.正交正放类 a):单层时在方格内设斜杆 双层时组成四角锥体 2.正交斜放类 b):抗剪强度弱 c):第三方向局部设斜杆 d):全部方格内设双斜杆 e):第三方向全局设斜杆
日本古川市民会馆
悬索结构(7)
双层悬索
瑞典斯德哥尔摩约翰尼绍夫滑冰场
芬兰赫尔辛基冰上运动场
德国法兰克福机动车检修场
罗马尼亚布加勒斯特文体宫
悬索结构(8)
鞍形索网
前南斯拉夫莱士科瓦克纺织博览馆
加拿大卡尔加里滑冰构(11)
球面网壳
a)肋环型球面网壳
b)Schwedler型球面网壳
c)Schwedler型球面网壳 单层球面网壳的网格形式 a):刚度差，适用于中，小跨度 b):刚度好，适用于大，中跨度 c):交叉斜杆Schwedler型 还有其它Schwedler型 d):菱形网格，造型美观 e):适用于中，小跨度
网架和网壳结构(10)
a)正放四角锥柱面网壳
b)正放抽空四角锥柱面网壳
c)斜置正放四角锥柱面网壳 双层柱面网壳的网格形式 1.交叉桁架体系(略) 2.四角锥体系 a)：刚度大，杆件少，最常用 b)：适用于小跨度，轻屋面 c)：系将a)斜置 3.三角锥体系 常用d) ， e) 两种
《网架结构》课件
承载能力测试
在规定的荷载下测试网架 结构的承载能力，确保其 满足设计要求。
网架结构的加固与修复
损伤评估
对网架结构进行详细检查，评估其损 伤程度和影响范围。
加固方案制定
施工与验收
按照加固方案进行施工，完成后进行 验收，确保网架结构的安全性和稳定 性。
根据评估结果，制定合理的加固和修 复方案。
05
网架结构的发展趋 势与展望
根据施工需要，采购合格的原材料和 设备，并进行严格的质量检验。
网架结构的拼装
网架拼装前的准备
根据施工图纸和工艺要求，准备拼装所需的 材料和设备。
网架拼装精度控制
采用高精度的测量仪器和工具，确保拼装的 精度和稳定性。
网架拼装顺序
按照一定的顺序进行拼装，确保拼装质量和 进度。
拼装过程中的质量检查
对拼装过程中的关键节点进行质量检查，及 时发现并处理问题。
网架结构的应用场景
总结词
网架结构广泛应用于各种建筑和桥梁工程中，如体育 场馆、会展中心、工业厂房、高速公路桥梁等。
详细描述
由于网架结构具有受力性能好、承载能力高、结构自 重轻、抗震性能好等特点，因此被广泛应用于各种建 筑和桥梁工程中。例如，体育场馆的屋顶、会展中心 的展厅、工业厂房的屋顶和墙体、高速公路桥梁等都 可以采用网架结构作为主要承重结构。此外，在民用 建筑中，网架结构也可以用于大跨度跨越的桥梁和大 型工业厂房的承重体系中。
网架结构的日常维护
01
02
03
日常清洁
定期清理网架结构表面， 保持其外观整洁。
检查紧固件
确保所有连接螺栓、铆钉 等紧固件紧固，无松动现 象。
防腐处理
对网架结构进行防锈、防 腐蚀处理，延长其使用寿 命。
网架结构建筑的设计与分析
网架结构建筑的设计与分析[摘要] 网架结构在我国被广泛用作厂房、体育馆、展览馆、俱乐部等的屋盖结构。
文章详细阐述了网架结构建筑的特点和设计流程，文章最后给出了一套网架钢结构火电厂房建筑的设计案例。
[关键词] 网架结构建筑设计钢结构网架结构是一种平板型,由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连接而形成的空间结构, 属于空间铰接杆系,多次超稳定空间结构,具有工业化程度高、自重轻、稳定性好、外形美观的特点。
构成网架的基本单元包括三角锥、三棱体、正方体、截头四角锥等,由这些基本单元可组合成平面桁架系网架,四面锥体系网架,三角锥体系网架等不同网架形式;根据网架连接节点形式不同,一般可以分为焊接球节点,螺栓球节点,钢板节点三大类。
1.网架结构特点分析网架结构的结构形式特点决定了网架作为一种空间杆系结构,具有三维受力特点, 能承受各方向的作用,具体体现为以下几个方面:1)网架结构的刚度大, 整体性好, 抗震能力强。
2)网架结构的自重轻, 节约钢材。
3)网架结构适应于各种平面形式的建筑。
4)网架结构取材方便。
网架结构一般取材于Q235 或Q345 钢,杆件截面形式多采用钢管或型钢, 有钢板节点网架、螺杆球节点网架、支座节点网架、焊接球节点网架多种节点网架形式,取材方便, 方便施工。
5) 网架结构适宜于工厂化生产。
由于网架结构的杆件或部件规格划一, 适应工厂化生产, 从而为加快工程进度提供了有利条件和保证。
2.网架结构设计流程网架结构的设计应符合我国相关规范的要求,同时结合网架结构的特点,进行具体设计, 一般可以分为模型分析, 网架计算、施工图调整3个阶段。
1) 模型分析阶段。
应当注意初期网格尺寸的划分, 网架厚度的选取,平面上调整支座位置等关键点的确定;对于网架边缘,支座位置的调整,应当遵守两个满足,反复调整的原则, 即既要满足网架受力的结构特点,又要满足建筑外形,同时调整模型接近至图纸要求水平;应CAD三维命令及相应的空间建模工具熟悉,以加快建模速度。
《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。
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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。
空间网架结构设计
07
空间网架结构应用案例分享
典型案例分析：成功案例剖析
案例一
某大型体育场馆网架结构设计。该案例采用了大跨度空间网架结构，通过优化节点设计和材料选择， 实现了结构的安全性和经济性。同时，设计中充分考虑了建筑功能需求和美学要求，使得整个结构既 实用又具有观赏性。
案例二
某会展中心网架结构设计。该案例采用了复杂的空间网架结构形式，通过精细化建模和分析，确保了 结构的稳定性和承载能力。设计中还注重了与建筑、机电等专业的协同配合，实现了多专业之间的无 缝对接。
要点三
注重细节设计
空间网架结构的细节设计对于整体结 构的性能表现至关重要。在设计中应 注重节点连接、构造措施等细节问题 的处理，确保结构的整体性和耐久性 。同时，还应关注施工可行性和经济 性等方面的考虑，提高设计的综合效 益。
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刚度
材料的刚度影响网架结构的变 形和振动特性。
耐腐蚀性
材料的耐腐蚀性对网架结构的 使用寿命和维护成本具有重要 影响。
加工性能
材料的加工性能决定了网架结 构的制造难度和成本。
材料选用建议和注意事项
01
02
03
04
根据网架结构的跨度、荷载和 使用环境等因素，选择合适的
材料类型。
在满足强度、刚度等基本要求 的前提下，尽量选用质量轻、 耐腐蚀性好、加工性能优良的
验收程序
网架结构验收应按以下程序进行：施工单位自检合格→提交验收申请报告→监理单位组织初验→建设单位组织正式验 收→办理竣工验收手续。
文件要求
网架结构验收应提交以下文件资料：原材料和构配件的质量证明文件和检验报告；网架加工制作的质量 检验记录和合格证明；网架安装的质量检验记录和合格证明；网架结构测量记录和偏差处理记录；其他 必要的文件和资料。
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主要特点 跨度大
120m 160m(长春体育馆，网壳结构，1998) 主跨1385m (江阴长江大桥，悬索结构，1999)
个性化(非大量建设项目，方案的极其个性化)
大跨度房屋钢结构的类型
平面结构
由一些强度不大的纵向构件将平面结构连接起来构成 纵向构件层层重复传递荷载，并不分担荷载 梁式，框架式和拱式结构
812m
4050m 简单式
5070m 复杂式
梁式结构(2)
结构型式
跨度较小时，可采用实腹式梁 (常用工字形截面) 跨度在5070m及更大时，采用桁架形式(吊顶与下弦设间隙)
桁架外形及腹杆体系取决于跨度，屋面形式和吊顶结构 桁架高跨比一般为1/81/6(注：跨度大于50m时，运输超限) 常用梯形桁架；屋面坡度大时，宜用平行弦；吊顶可作弧线形(设拉杆)
(24)+0.2L2 (68)+0.08L2
1014
(68)+0.07L2
(1317)+0.03L2
注：L2 是适当减少。
网架和网壳结构(9)
网壳类别(以曲面外形分类)
柱面网壳
单层柱面网壳的网格形式 a)单斜杆柱面网壳：杆件数量少，节点构造简单；刚度差 b)人字形柱面网壳：亦称弗普尔形柱面网壳 c)双斜杆柱面网：壳杆件数量多；刚度好 d)联方网格柱面网壳：杆件组成菱形，夹角为30 50 e)三向网格柱面网壳：联方网格柱面加纵向杆件
平行布置形式
悬索结构(4)
幅射式及网状布置形式
上索既是稳定索，又直接承载 a)双层内环梁 b)双层外环梁 c)双层内外环梁 d)单层外环梁网状布置 e)双层外环梁网状布置
悬索结构(5)
鞍形索网布置形式
a)
悬索结构(6)
一些典型建筑
单层悬索
德国乌柏特市游泳馆
德国多特蒙特展览大厅
前苏联克达斯若牙尔斯克车库
拱式结构(1)
特点
拱式屋盖受力合理 比梁式和框架式屋盖结构经济指标好(跨度超过80m时尤为显著)
结构布置
跨度为4060m时，拱间距可取610m，无檩或型钢檩条
拱式结构(2)
跨度达100m左右时，宜采用相距36m的拱对，拱对间距为915m
拱式结构(3)
侧窗难以开启，且宜积灰；檩条下移，构成横向天窗
点支承的柱帽形式
网架和网壳结构(7)
网架选型
周边支承的矩形平面形状 长短边之比1.5时： 斜放四角锥网架，棋盘形四角锥网架，正放抽空四角锥网架 对于中(30m 60m)小(<30m)跨度，亦可选星形四角锥网架，蜂窝形三角锥网架 长短边之比>1.5时： 宜选正放类网架----两向正交正放网架，正放四角锥网架，正放抽空四角锥网架 点支承的矩形平面形状 两向正交正放网架，正放四角锥网架，正放抽空四角锥网架 圆形，多边形平面形状 宜选三向网架，三角锥网架，抽空三角锥网架 两边或三边支承的矩形平面形状 自由边作处理后可按周边支承情形考虑。自由边的两种处理方法： (a)整个网架高度加大，自由边杆件截面增大 (b)自由边局部增加网架层数(形成反梁) 反梁
d)联方型球面网壳
e)三向网格型球面网壳
网架和网壳结构(12)
a)肋环型四角锥球面网壳
b)联方型四角锥球面网壳
c)联方型三角锥球面网壳
双层球面网壳的网格形式 1.交叉桁架体系 只需将单层球面网壳中的杆件用平面网片代替(略) 2.角锥体系(常见四种) a):肋环型四角锥球面网壳， b):联方型四角锥球面网壳 c):联方型三角锥球面网壳， d):平板组成式球面网壳 d)平板组成式球面网壳
大跨度房屋钢结构简介
大跨度钢结构的应用及其主要特点 大跨度房屋钢结构的类型 梁式结构 框架结构 拱式结构 网架和网壳结构 悬索结构
大跨度钢结构的应用及其主要特点
应用
公共建筑(剧院，展览馆，体育场馆，车站等) 专门用途的建筑 (飞机库，汽车库等) 生产性建筑(飞机制造厂装配车间，造船厂等)
悬索结构(1)
特点
轴向拉伸抵抗外荷作用，充分利用钢材强度 施工方便，费用低 便于建筑造型
单层悬索结构
平行布置形式(跨度可达80m，德国多特蒙特一展览厅，1956)
水平梁和框架一起 承受悬索拉力
水平梁 承受悬索拉力
斜拉索将 悬索拉力 拉向地锚
悬索直接 锚挂于框架
悬索结构(2)
幅射式布置形式(适用于圆形，椭圆形平面)
拱式结构(4)
结构型式
双铰拱(最常见，制作安装方便，较经济，温度应力低) 无铰拱(最经济，须设强支座，温度应力高) 三铰拱(应用不广，拱钥铰使结构复杂化)
亦分为实腹式和格构式 宜设计成等截面 实腹式截面高度可取跨度的1/801/50 格构式截面高度可取跨度的1/601/30 水平推力 拉杆设置 支座设计 框架结构
空间结构
加强连接平面结构的纵向构件以形成一个整体结构，共同承载 克服荷载层层重复传递，经济性好，整体刚度大，抗震性能好 悬索结构，网架和网壳结构
空间作用(diaphragm，蒙皮效应)
梁式结构(1)
特点
不产生水平推力(可支承于墙壁，砖石或混凝土柱上) 制造和安装较简单
结构布置
檩条 68m 屋架 檩条 主檩条 屋架
三(多)层网架
减少弦杆内力(25% 60%)，减小网格尺寸，大跨经济性好；杆件数量多
三层网架示意图
网架和网壳结构(6)
网架的点支承
点支承的设置原则 通过正弯矩和挠度减小，使整个网架的内力趋于均匀 对于单跨多点支承，悬挑长度宜取中间跨的1/3 (下图a) 对于多跨多点支承，悬挑长度宜取中间跨的1/4(下图b)
下凹双曲率碟形屋面 不便于排水，最大的 碟形屋面：美国阿拉 美达比赛馆，跨径 128m(1967)
伞形屋面 最大的伞形屋面： 前苏联伊利姆斯克 汽车库，跨径206m
受拉内环采用钢制，受压外环采用钢筋混凝土制作。可比平行布置做到较大跨度。
网状布置形式(适用于圆形，矩形等各种平面)
设计要点
两向索正交布置 屋面板规格统一 边缘构件弯矩大 于幅射式布置
框架结构(1)
特点 结构布置
与梁式相比，框架结构可降低建筑物高度 结构上比梁式结构经济 横向框架布置(跨度大于60m时，应增大框架间距，常导致复杂布置) 纵向框架布置(跨度较小时，特别有利，可向外悬伸，用于机库等) 跨度在5060m时，常用双铰实腹式框架(常用工字形截面)
减轻基础负担；结构可外露；横梁高度可取跨度的1/201/12 设置预应力拉杆减少跨中弯矩，横梁高度可取跨度的1/401/30
结构型式
框架结构(2)
跨度较大时，常用双铰格构式框架 跨度超过100m时，宜采用无铰格构式框架
框架结构(3)
格构式框架的横梁高跨比宜在跨度的1/201/12范围选取 格构式框架立柱的宽宜取其横梁的节间长度(卸载效应) 折线弓形框架接近于拱形结构的力学性能 常用于高度相对较大(跨度约4050m，高度约1520m)的建筑物 横梁高度和立柱宽度皆在跨度的1/251/15范围选取
日本古川市民会馆
悬索结构(7)
双层悬索
瑞典斯德哥尔摩约翰尼绍夫滑冰场
芬兰赫尔辛基冰上运动场
德国法兰克福机动车检修场
罗马尼亚布加勒斯特文体宫
悬索结构(8)
鞍形索网
前南斯拉夫莱士科瓦克纺织博览馆
加拿大卡尔加里滑冰馆
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。
斜放四角锥网架
由三角锥体构成(三种)
棋盘形四角锥网架
星形四角锥网架
三角锥网架
网架和网壳结构(5)
抽空三角锥网架
蜂窝形三角锥网架
自由边
网架和网壳结构(8)
网架屋面排水
网架起拱 适于双坡排水；抗震性好；起拱高度过大，内力分析应计及 网架变高度 可降低弦杆内力，使其趋于均匀；抗震性好；杆件种类增多 上弦节点设置小立柱(常用) 可构造双坡，四坡或其它复杂的多坡排水屋面；跨度大时要作稳定和抗震计算
网架几何尺寸
网架形式 两向正交正放，正放四角锥 正放抽空四角锥 两向正交斜放，棋盘形四角锥 斜放四角锥，星形四角锥 钢筋混凝土屋面体系 网格数 跨高比 钢檩条屋面体系 网格数 跨高比
网架和网壳结构(10)
a)正放四角锥柱面网壳
b)正放抽空四角锥柱面网壳
c)斜置正放四角锥柱面网壳 双层柱面网壳的网格形式 1.交叉桁架体系(略) 2.四角锥体系 a)：刚度大，杆件少，最常用 b)：适用于小跨度，轻屋面 c)：系将a)斜置 3.三角锥体系 常用d) ， e) 两种
d)三角锥柱面网壳
e)抽空三角锥柱面网壳
网架和网壳结构(11)
球面网壳
a)肋环型球面网壳
b)Schwedler型球面网壳
c)Schwedler型球面网壳 单层球面网壳的网格形式 a):刚度差，适用于中，小跨度 b):刚度好，适用于大，中跨度 c):交叉斜杆Schwedler型 还有其它Schwedler型 d):菱形网格，造型美观 e):适用于中，小跨度
网架和网壳结构(13)
双曲面网壳
a) 正交正放类
b) 正交斜放类
c) 正交斜放设斜杆类
d) 正交斜放设斜杆类
e) 正交斜放设斜杆类
双曲面网壳的网格形式 1.正交正放类 a):单层时在方格内设斜杆 双层时组成四角锥体 2.正交斜放类 b):抗剪强度弱 c):第三方向局部设斜杆 d):全部方格内设双斜杆 e):第三方向全局设斜杆
拱式结构(5)
拱脚构造处理 构造不便 空间利用
网架和网壳结构(1)
特点
多向传力，空间刚度大，抗震性能好 适应性强 经济指标好 网架类别(以网架构成方式分类) 由平面桁架构成(四种)