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。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：两个方向桁架都和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：两个方向桁架都和建筑平面的边线成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