空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

1、空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 1、網(wǎng)架的特點和形式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)一般是以大致相同的格子或尺寸較小的單元（重復(fù)）組成的。常應(yīng)用在屋蓋結(jié)構(gòu)。通常將平板型的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)稱為網(wǎng)架，將曲面型的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)簡稱為網(wǎng)殼。 網(wǎng)架一般是雙層的（以保證必要的剛度），在某些情況下也可做成三層，而網(wǎng)殼有單層和雙層兩種。平板網(wǎng)架無論在設(shè)計、計算、構(gòu)造還是施工制作等方面均較簡便，因此是近乎“全能”的適用大、中、小跨度屋蓋體系的一種良好的形式。（1）網(wǎng)架特點網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是高次超靜定空間結(jié)構(gòu)?？臻g剛度大、整體性好、抗震能力強，而且能夠承受由于地基不均勻沉降帶來的不利影響。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的自重輕，用鋼量??；既適用于中小跨度，也適用于大跨度的房屋；同時也適用于

2、各種平面形式的建筑，如：矩形、圓形、扇形及多邊形。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)取材方便，一般采用Q235鋼或Q345鋼，桿件截面形式有鋼管和角鋼兩類，以鋼管采用較多，并可用小規(guī)格的桿件截面建造大跨度的建筑（因為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)能充分發(fā)揮材料的強度，節(jié)省鋼材）。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)其桿件規(guī)格統(tǒng)一，適宜工廠化生產(chǎn)，為提高工程進度提供了有利的條件和保證。由多根桿件按照一定的網(wǎng)格形式通過節(jié)點連結(jié)而成的平板空間結(jié)構(gòu)。具有空間受力、重量輕、剛度大、抗震性能好等優(yōu)點；網(wǎng)架結(jié)構(gòu)廣泛用作體育館、展覽館、俱樂部、影劇院、食堂、會議室、候車廳、飛機庫、車間等的屋蓋結(jié)構(gòu)。具有工業(yè)化程度高、自重輕、穩(wěn)定性好、外形美觀的特點。缺點是匯交于節(jié)點上的桿件數(shù)量較多，

3、制作安裝較平面結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 （2）網(wǎng)架的形式網(wǎng)架按弦桿層的形式：按弦桿層數(shù)不同可分為雙層網(wǎng)架和三層網(wǎng)架。雙層網(wǎng)架的形式a.平面桁架系網(wǎng)架：包括兩向正交正放網(wǎng)架、兩向正交斜放、斜交斜放網(wǎng)架和三向網(wǎng)架。 特點：由平面桁架相互交叉所組成，其上、下弦桿長度相等，桿件類型少，且上、下弦桿和腹桿在同一平面內(nèi)。一般應(yīng)使斜腹桿受拉，豎桿受壓。斜腹桿與弦桿間的夾角宜在40°60°之間。兩向正交正放網(wǎng)架：由兩組分別與邊界平行的平面桁架互成90°交叉組成。同一方向的各平面桁架長度一致。網(wǎng)架本身屬幾何不變體系。適用于建筑平面為正方形或接近正方形且跨度較小的情況。兩個方向的桿件內(nèi)力差別不大，

4、受力較均勻。 兩向正交正放網(wǎng)*兩向正交斜放網(wǎng)架：短桁架對長桁架有嵌固作用，受力有利。角部產(chǎn)生拔力，常取無角部形式。比正交正放網(wǎng)架空間剛度大，受力均勻，用鋼省。適用于建筑平面為矩形的情況。*三向網(wǎng)架特點：幾何不變體系，網(wǎng)架空間剛度大，受力性能好，內(nèi)力分布也較均勻。桿件數(shù)量多，節(jié)點構(gòu)造比較復(fù)雜。三向網(wǎng)架適用于大跨度且建筑平面為三角形、六邊形、多邊形和圓形的情況。 兩向正交正放網(wǎng)架 兩向正交斜放網(wǎng)架b四角錐體系網(wǎng)架 四角錐體系網(wǎng)架包括：正放四角錐網(wǎng)架、正放抽空四角錐網(wǎng)架、棋盤形四角錐網(wǎng)架、斜放四角錐網(wǎng)架和星形四角錐網(wǎng)架。正放四角錐網(wǎng)架：桿件受力較均勻，空間剛度比其它類型的四角錐網(wǎng)架及兩向網(wǎng)架好。適用

5、于建筑平面接近正方形的周邊支承及點支承情況。正放抽空四角錐網(wǎng)架除周邊網(wǎng)格錐體不動外，跳格地抽掉一些四角錐單元中的腹桿和下弦桿，使下弦網(wǎng)格尺寸擴大一倍。適用于中、小跨度或屋面荷載較輕的周邊支承、點支承以及周邊支承與點支承結(jié)合的網(wǎng)架。棋盤形四角錐網(wǎng)架：正放四角錐網(wǎng)架周邊四角錐不變，中間四角錐間隔抽空，下弦桿呈正交斜放，上弦桿呈正交正放。上弦桿比下弦桿短，受力合理。克服了斜放四角錐網(wǎng)架屋面板類型多，屋面組織排水較困難的缺點。適用于中、小跨度周邊支承方形或接近方形平面的網(wǎng)架。 棋盤形四角錐網(wǎng)架 斜放四角錐網(wǎng)架斜放四角錐網(wǎng)架：上弦桿比下弦桿短，受力合理。桿件數(shù)量少，屋面板類型多，屋面組織排水較困難。適用

6、于中、小跨度周邊支承，或周邊支承與點支承相結(jié)合的矩形平面情況。 星形四角錐網(wǎng)架 星形四角錐網(wǎng)架 三角錐網(wǎng)架c. 三角錐體系網(wǎng)架包括：三角錐網(wǎng)架、抽空三角錐網(wǎng)架和蜂窩形三角錐網(wǎng)架。三角錐網(wǎng)架：上、下弦平面均為三角形網(wǎng)格。桿件受力均勻，本身為幾何不變體，整體抗扭、抗彎剛度好。適用于大中跨度及重屋蓋建筑物，當(dāng)建筑平面為三角形、六邊形和圓形時最為適宜。 抽空三角錐網(wǎng)架：抽去部分三角錐單元的腹桿和下弦桿。下弦桿內(nèi)力較大，用鋼量省，但空間剛度較三角錐網(wǎng)架小。適用于中、小跨度的三角形、六邊形和圓形等平面的建筑。蜂窩形三角錐網(wǎng)架：上弦為正三角形和正六邊形網(wǎng)格，下弦為正六邊形網(wǎng)格。本身幾何可變。其上弦桿短，下弦

7、桿長，受力合理。適用于中、小跨度周邊支承的情況，可用于六邊形、圓形或矩形平面。 蜂窩形三角錐網(wǎng)架2、網(wǎng)架選型根據(jù)建筑平面形狀和跨度大小，支承方式、荷載大小、屋面構(gòu)造和材料、制作安裝方法等因素進行選型。 按照網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程JGJ 7-91，網(wǎng)架劃分為：大跨度網(wǎng)架（為60m跨以上）、中跨度網(wǎng)架(3060m跨)和小跨度網(wǎng)架(30m跨以下)。（1）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的支承及其選型A支承方式：分為周邊支承、點支承、周邊支承與點支承相結(jié)合和兩邊和三邊支承等。點支承 周邊支承 周邊支承與點支承結(jié)合 點支承網(wǎng)架受力與鋼筋混凝土無梁樓蓋相似。 為減小跨中正彎矩及撓度，設(shè)計時應(yīng)盡量帶有懸挑，多點支承網(wǎng)架的懸挑長度可

8、取跨度的1413 。 各種柱帽形式點支承網(wǎng)架與柱子相連宜設(shè)柱帽以減小沖剪作用。柱帽可設(shè)置于下弦平面之下(圖a)，也可設(shè)置于上弦平面之上(圖b)。當(dāng)柱子直接支承上弦節(jié)點時，也可在網(wǎng)架內(nèi)設(shè)置傘形柱帽(圖c)，這種柱帽承載力較低，適用于中小跨度網(wǎng)架。B網(wǎng)架選型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)選型的基本原則：對于大跨度結(jié)構(gòu)：優(yōu)選三向交叉網(wǎng)架和三角錐網(wǎng)架；對于平面交叉桁架體系而言，平面形狀為方形或接近方形宜采用正交正放形式；平面形狀為矩形時，宜采用正交斜放形式；不推薦采用斜交斜放形式；對四角錐體系網(wǎng)架而言，正放受力均勻，剛度最好；正放抽空節(jié)約鋼材，便于采光、通風(fēng)；斜放和星形有利于充分發(fā)揮材料的強度；當(dāng)平面形狀為三邊形、六邊形或

9、圓形時，三角錐體系網(wǎng)架是首選。其中，三角錐網(wǎng)架剛度最大；抽空三角錐次之，但用料節(jié)省、構(gòu)造簡單；蜂窩形剛度最差，選用時應(yīng)與周邊支承相結(jié)合。平面形狀為矩形的周邊支承網(wǎng)架，當(dāng)其邊長比(長邊短邊)小于或等于1.5時，宜選用正放或斜放四角錐網(wǎng)架，棋盤形四角錐網(wǎng)架，正放抽空四角錐網(wǎng)架，兩向正交斜放或正放網(wǎng)架。對中小跨度，也可選用星形四角錐網(wǎng)架和蜂窩形三角錐網(wǎng)架。平面形狀為矩形的周邊支承網(wǎng)架，當(dāng)其邊長比大于1.5時，宜選用兩向正交正放網(wǎng)架，正放四角錐網(wǎng)架或正放抽空四角錐網(wǎng)架。當(dāng)邊長比不大于2時，也可用斜放四角錐網(wǎng)架。平面形狀為矩形、多點支承的網(wǎng)架，可選用正放四角錐網(wǎng)架、正放抽空四角錐網(wǎng)架，兩向正交正放網(wǎng)架。

10、對多點支承和周邊支承相結(jié)合的多跨網(wǎng)架還可選用兩向正交斜放網(wǎng)架或斜放四角錐網(wǎng)架。平面形狀為圓形、正六邊形及接近正六邊形且為周邊支承網(wǎng)架，可選用三向網(wǎng)架，三角錐網(wǎng)架或抽空三角錐網(wǎng)架。對中小跨度也可選用蜂窩形三角錐網(wǎng)架。 支承方式選擇：周邊支承適用于大、中跨網(wǎng)架；點支承布置靈活，適用于大柱距的廠房、倉庫；混合支承適用于飛機庫或裝配車間。E.網(wǎng)架節(jié)點網(wǎng)架節(jié)點型式主要有：按節(jié)點在網(wǎng)架中的位置可分為：中間節(jié)點和支座節(jié)點；按節(jié)點的連接方式可分為：焊接連接節(jié)點、高強螺栓連接節(jié)點、焊接和高強螺栓混合連接節(jié)點；按節(jié)點的構(gòu)造形式可分為：焊接空心球節(jié)點；螺栓球節(jié)點；焊接鋼板節(jié)點；焊接鋼管節(jié)點；桿件直接匯交節(jié)點。我國常

11、用的是鋼板節(jié)點、焊接空心球節(jié)點、螺栓球節(jié)點。焊接空心球節(jié)點有： 螺栓球節(jié)點；焊接鋼板節(jié)點；焊接鋼管節(jié)點；桿件直接匯交節(jié)點。 網(wǎng)架的節(jié)點構(gòu)造應(yīng)滿足下列要求：受力合理，傳力明確；保證桿件匯交于一點，不產(chǎn)生附加彎矩；構(gòu)造簡單，制作安裝方便，耗鋼量??；避免難于檢查、清刷、涂漆和容易積留濕氣或灰塵的死角或凹槽，管形截面應(yīng)在兩端封閉。* 焊接空心球節(jié)點焊接空心球節(jié)點是用兩塊圓鋼板（鋼號Q235鋼或Q345鋼）經(jīng)熱壓或冷壓成兩個半球后對焊而成的。鋼球外徑一般為160500。分加肋與不加肋兩種（圖），當(dāng)焊接空心球的直徑大于300，且桿件內(nèi)力較大時，采用加肋球。肋板厚度不應(yīng)小于球壁等厚。 焊接空心球的優(yōu)點是傳力

12、明確，構(gòu)造簡單，造型美觀，連接方便，適應(yīng)性強。* 螺栓球節(jié)點螺栓球節(jié)點由鋼球、高強螺栓、緊固螺栓、套筒、錐頭或封板等零件組成，適合于連接圓鋼管桿件。螺栓球節(jié)點的優(yōu)點是節(jié)點小，重量輕，節(jié)點用鋼量約占網(wǎng)架用鋼量的10?？捎糜谌魏涡问降木W(wǎng)架，特別適合于四角錐、三角錐體系的網(wǎng)架。這種節(jié)點安裝極為方便，可拆卸，安裝質(zhì)量宜達到保證?？梢愿鶕?jù)具體情況采用散裝、分條拼裝和整體拼裝等安裝方法。螺栓球節(jié)點的缺點是，球體加工復(fù)雜，零部件多，加工精度高；價格貴；所需鋼號不一，工序復(fù)雜。l 焊接鋼板節(jié)點 * 鋼板節(jié)點的構(gòu)造及設(shè)計鋼板節(jié)點的節(jié)點板及蓋板所采用的鋼材應(yīng)與網(wǎng)架桿件一致。鋼板節(jié)點的構(gòu)造及設(shè)計要點如下：桿件重心線

13、在節(jié)點處宜交與一點，否則應(yīng)考慮其偏心影響桿件與節(jié)點連接焊縫的分布，應(yīng)使焊縫截面的重心與桿件重心重合，否則應(yīng)考慮其偏心影響；便于制作和拼裝。網(wǎng)架弦桿應(yīng)與蓋板和節(jié)點板共同連接，當(dāng)網(wǎng)架跨度較小時，弦桿也可只與節(jié)點板連接；節(jié)點板厚度的選擇與平面桁架的方法相同，應(yīng)根據(jù)網(wǎng)架最大桿件內(nèi)力確定。節(jié)點板厚度應(yīng)比連接桿件的厚度大2，且不得小于6。節(jié)點板的平面尺寸應(yīng)適當(dāng)考慮制作和裝配的誤差。當(dāng)網(wǎng)架桿件和節(jié)點板間采用高強螺栓或角焊縫連接時，連接計算應(yīng)根據(jù)連接桿件內(nèi)力確定，且宜減少節(jié)點類型。當(dāng)角焊縫強度不足時，在施工質(zhì)量確有保證的情況下，可采用槽焊與角焊縫相結(jié)合并以角焊縫為主的連接方案，槽焊強度應(yīng)由實驗確定。焊接鋼板節(jié)點上，為確保施焊方便，弦桿與腹桿、腹桿與腹桿之間以及弦桿端部與節(jié)點中心線之間的間隙a均不宜小于20mm。十字型節(jié)點板的豎向焊縫為雙向的復(fù)雜受力狀態(tài)，為確保焊縫有足夠的承載力，宜采用V型或K型坡口的對接。* 支座節(jié)點 平板壓力或拉力支座 單面弧形壓力支座角位