第6章平板网架结构

2平板网架的分类
按照跨度分类
跨度 L≤30m 的网架称之为小跨度网架； 跨度30m<L≤60m时为中跨度网架； 跨度L>60m为大跨度网架。 随着网架跨度的不断增大，出现了特大跨度和超 大跨度的说法。
L>90m或120m时称为特大跨度； L>150m或180m时为超大跨度。
6.2 平板网架的结构体系及形式
正放抽空四角锥网架
定义
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 下弦网格尺寸扩大一 倍。
正放抽空四角锥网架
特点
杆件数目较少，降低了用钢量， 下弦内力较正放四角锥约放大一倍，内力均匀性、 刚度有所下降，仍能 满足工程要求。 适用于屋面荷载较轻的中、小跨度网架。
斜放四角锥体网架
定义
斜放
四角锥单元的底边与建筑物周边夹角为45°。
斜放四角锥体网架
特点
比正放三角锥体网架受力更为合理。 因为四角锥体斜放以后，上弦杆短对受压有利， 下弦杆虽长但为受拉杆件，这样可以充分发挥 材料的强度。
斜放四角锥体网架
特点
形式新颖，经济指标好，结点汇集的杆件数目少， 构造简单，因此近年来用的较多。 适用于中小跨度和矩形平面的建筑。
正放四角锥网架
定义
正放
指锥的底边与相应的建筑平面周边平行。
正放四角锥网架
组成
正放四角锥网架可以由倒四角锥（锥尖向下）单 元组成。锥的底边相连成为网架的上弦杆，锥尖 的连杆成为下弦杆，上、下弦杆平面错开半个网 格，锥体的棱角杆件为腹杆
正放四角锥网架
组成
正放四角锥网架也可以由正四角锥单元组成。锥 的底边相连成为网架的下弦杆，锥尖的连杆为上 弦杆，上、下弦杆平面也错开半个网格。
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
根据不同材料各自的物理力学性质，使用不同的材料组成网架的 基本单元，继而形成网架结构。 一般是利用钢筋混凝土板良好的受压性能替代上弦杆。 刚度大，适宜于建造活动荷载较大的大跨度楼层结构
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。
（1）三角锥网架
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。
斜放四角锥体网架
特点
其支承方式可以是周边支承与点支承结合，当为 点支承时，要注意在周边布置封闭的边桁架以保 证网架的稳定性。
棋盘形四角锥体网架
定义
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。平面图 形类似于国际象棋的棋盘。
棋盘形四角锥体网架
特点
上下弦杆错开45度角，且具有短压杆、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。
棋盘形四角锥体网架
特点
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建筑。
星形四角锥体网架
定义
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。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。
三向交叉网架
特点
空间刚度比两向网架好，杆件内力比较均匀。但 结点汇交的杆件较多，结点构造比较复杂。 适用于大跨度建筑，特别是平面为三角形、六边 形和圆形时最为合适。
三向交叉网架
结构布置
6.2.2 角锥体系
定义
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。
特点
锥体网架因为不是桁架交叉组成，故网架的上下 层网格之间没有竖向腹杆。上下网格之间的腹杆 也就是锥体的棱角斜杆。
空间网格结构
空间网格结构之分类
双层（或三层）平板网格结构
网架结构或网架
单层或双层的曲面网格结构
网壳
总称网格结构。
第6章 平板网架结构
6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 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 组合网架结构（略） 网架实例
上弦杆 腹杆
下弦杆
四角锥体系网架
(1) 四角锥Fra Baidu bibliotek系
一般四角锥体网架的上下弦平面均为方形网 格，上、下弦错开半格，用斜腹杆连接上、 下弦的网格交点，形成一个个相连的四角锥 体。四角锥体网架上弦不另设置再分杆。 网格尺寸受限制，不宜太大。 适用于中、小跨度。 常用的四角锥体网架有两种
正放四角锥网架 斜放四角锥体网架
抽空三角锥网架
特点
杆件数量减少，用钢量省，但空间刚度也较三角 锥网架小。 上弦网格较密，便于铺设屋面板，下弦网格较疏， 以节省钢材。 适用于荷载较小、跨度较小的三角形、六边形和 圆形平面的建筑。
按照杆件的布置规律及网格的格构原理
交叉桁架体系
交叉桁架体系由两向或三向交叉的平面桁架组成
角锥体系
角锥体系则分别由四角锥、三角锥、六角锥组成。
两者相比，角锥体系因其良好的受力性能而得到 更广泛的应用。
6.2.1 交叉桁架体系
定义
交叉桁架体系网架结构是由许多上、下弦平行的平面桁架 相互交叉联成一体的网状结构。 网架的结点构造与平面桁架类似。 整个网架可由两向或三向的平面桁架交叉而成。 两向相交的桁架的夹角可为任意角度，一般90°； 三向相交的桁架的夹角一般为60°。
两向正交正放网架
结构布置
对于中等跨度（50m）左右的正方形建筑平面， 采用两向正交正放网架较为有利。
实际工程中，这种型式的网架用得较少。
当网架周边支承时，不如两向正交斜放网架刚度 大，用钢量也较多。 四点支承时，比正交斜放的网架有利，但此时其 周边一般均向外悬挑，以减小桁架的跨中内力和 挠度，悬挑长度以1/4柱距为宜。
1平板网架结构的优点
1.空间受力，较平面结构自重轻，节省钢材(相比桁 架节省可达30%)。 2.整体刚度大，稳定性好，安全储备高，能有效地承 受各种非对称荷载，集中荷载、动荷载的作用。对 局部超载、施工时的提升差异和地基不均匀沉降有 较强的适应能力，并具有良好的抗震整体性。 3.网格尺寸小，上弦便于设置轻屋顶，下弦便于设置 悬挂吊车。 4.平板网架无水平推力或拉力，一般简支在支座上， 使边梁大为简化，也便于下部承重结构的布置，构 造简单，节省材料。
两向斜交斜放网架
定义
两向斜交
由两个方向的桁架斜向相交组成，
斜放
桁架弦杆与其相应的建筑平面边线成斜角。
两向斜交斜放网架
特点
这类网架在网格布置、构造、计算分析和制作安 装上都比较复杂，而且受力性能也比较差，除了 特殊情况外，一般不宜使用。
三向交叉网架
定义
由三个方向的桁架互相交叉夹角60°而成的，上 下弦网格均为三角形。
1 概述
1平板网架结构的优点
5.应用范围广，对建筑的适应性强。
对于各种跨度的公共建筑、工业建筑、体育建筑， 平面无论是方形、矩形、多边形、圆形、扇形等 都能进行合理的结构布置。 它既适用于周边支承，也适用于三边支承一边开 口，或两边支承两边开口、或四点及不规则多点 支承的情况。 用于大柱网的工业厂房，可灵活布置工艺流程。
星形四角锥体网架
特点
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； 具有短压杆、长拉杆的特点，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；
星形四角锥体网架
特点
网架的受力情况接近交叉梁系，刚度稍差于正放 四角锥。 适用于中、小跨度周边支承的网架。
空间网格结构
空间网格结构之定义
由多根杆件根据建筑体型的要求，按照一定规律进行布置， 通过节点连接起来的三维空间杆系结构。
空间网格结构之特点
与平面桁架、刚架不同之处在于连接构造是空间的，具有 各向受力的性能，各杆件之间相互支撑，具有较好的空间 整体性，是一种高次超静定结构。 主要承受节点荷载，各杆件主要承受轴力，能够充分发挥 材料强度和空间传力的优越性，结构的技术经济指标较好。 适宜于覆盖大跨度建筑。 绝大部分网格结构采用钢管或型钢材料制作而成。
6.1 概述
网架结构在最近30年来得到了很大的发展，在国内 外度得到了广泛的应用。网架结构平面布置灵活， 空间造型美观，便于建筑造型处理和装饰、装修， 能适应不同跨度，不同平面形状、不同支承条件， 不同功能需求的建筑物。特别在大中跨度的屋盖结 构中，网架结构更显示出其优越性，大量应用于体 育建筑（体育馆、训练馆、体育场看台罩棚等）、 公共建筑（展览馆、影剧院、车站、码头、候机楼 等）、工业建筑（仓库、厂房、飞机库等）以及一 些景观造型设施等。 近年来，随着计算机的广泛应用和计算技术的发展， 使网架结构的设计效率大大提高。网架结构的施工 安装和质量检测技术日益进步。为网架结构的发展 提供了物质和技术上的保证。
1 概述
6.占用空间小，并可利用上、下弦之间的空间 布置各种设备及管道，从而降低层高，降低 造价，获得良好的经济效果。
1平板网架结构的优点
7.建筑造型美观、大方、轻巧，形式新颖。 8.采光方便，可设置点式采光、块式采光或井式采光， 采光的方式可设置升起的平天窗或侧天窗，采光材 料一般用玻璃钢制品或玻璃制品。 9.网架结构的屋盖通风方便，既可采用侧窗通风，也 可在屋面上开洞设轴流风机。 10.便于定型化、工业化、工厂化、商品化生产，便 于集装箱运输，零件尺寸小，重量轻，便于存放、 装卸、运输和安装，现场安装不需要大型起重设备。
分类
两向正交正放网架（井字形网架） 两向正交斜放网架 两向斜交斜放网架 三向交叉网架
两向正交正放网架
定义
两向正交
由两个相互交叉成90°方向的桁架组成。
正放
两个方向的桁架分别平行于建筑平面边线。
网架结构平面布置图例 两向正交正放网架
两向正交正放网架
特点
构造比较简单。一般适用于正方形或接近正方形 的矩形建筑平面。 其受力与混凝土楼盖体系中的井字梁体系类似。 两个方向的桁架跨度相等或接近，才能共同受力 发挥空间作用。
两向正交斜放网架
结构布置
两向正交斜放网架用于较长的矩形建筑平而时， 布置方法如图所示。
结构布置
其平面桁架长度为其相 应的直角边的 2倍，桁 架最大的长度为建筑短 边长度 2 l1的倍。 即：桁架长度与平面长 边的长度无关。
L1
两向正交斜放网架
结构布置
屋面起坡脊线的构造处理较为复杂。当需四坡起 拱时，长桁架通往角柱是有利的。
四点支承的两向正交正放网架，从平面图形看是几何 可变的，为了保证网架的几何不变性和有效传递水平 力，必须适当设置水平支撑。
两向正交斜放网架
定义
两向正交
由两个方向相互交叉成90°的桁架组成，
斜放
两个方向的桁架与其相应的建筑平面边线的交角为 45°。
两向正交斜放网架
特点
不仅适用于正方形建筑平面，而且也适用于任意尺寸的矩 形建筑平面。使用范围较广泛。 桁架长度不等，从受力角度看，短桁架对长桁架其支承作 用，从而降低长桁架的内力。 在周边支承的情况下，与正交正放网架相比，不仅空间刚 度较大，而且用钢量也较省。特别在大跨度时，其优越性 更为明显。
(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