房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計 第三章-2

網(wǎng)架按弦桿層數(shù)不同可分為雙層網(wǎng)架和三層網(wǎng)架。雙層網(wǎng)架是由上弦、下弦和腹桿組成的空間結(jié)構(gòu)(圖3a)，是最常用的網(wǎng)架形式。圖3a雙層網(wǎng)架3.2網(wǎng)架的形式

三層網(wǎng)架是由上弦、中弦、下弦、上腹桿和下腹桿組成的空間結(jié)構(gòu)(圖3b)。選用原則：網(wǎng)架跨度較大時，采用。圖3b三層網(wǎng)架特點：①提高網(wǎng)架高度，使網(wǎng)格尺寸減小；②與雙層網(wǎng)架相比，弦桿內(nèi)力降低25%～60%，故L>50m，耗鋼量省。③節(jié)點與桿件數(shù)量增多，中層節(jié)點上連接的桿件較密。

青島極地海洋世界效果圖青島極地海洋世界魚頭部分模型3.2.1網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的幾何不變性分析判別依據(jù)網(wǎng)架為一空間鉸接桿系結(jié)構(gòu)，桿件布置必須保證不出現(xiàn)結(jié)構(gòu)幾何可變性。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)幾何不變的必要條件是：式中J——網(wǎng)架點數(shù)；

m——網(wǎng)架的桿件數(shù)；

r——支座約束鏈桿數(shù)，r≥6當(dāng)W>0網(wǎng)架為幾何可變體系；

W=0網(wǎng)架無多余桿件，如桿件布置合理，為靜定結(jié)構(gòu)；

W<0網(wǎng)架有多余桿件，如桿件布置合理，為超靜定結(jié)構(gòu)。3.2.2雙層網(wǎng)架的常見形式

平面桁架系網(wǎng)架四角錐體系網(wǎng)架三角錐體系網(wǎng)架

兩向正交正放網(wǎng)架

兩向正交斜放網(wǎng)架

三向網(wǎng)架

正放四角錐網(wǎng)架

正放抽空四角錐網(wǎng)架

棋盤四角錐網(wǎng)架

斜放四角錐網(wǎng)架

星形四角錐網(wǎng)架

三角錐網(wǎng)架

抽空三角錐網(wǎng)架

蜂窩形三角錐網(wǎng)架平面桁架系網(wǎng)架由平面桁架交叉而成特點:上下弦桿等長上下弦桿與腹桿在同一平面內(nèi)斜腹桿受拉、豎桿受壓基本單元圖3.4兩向正交正放網(wǎng)架

水平斜撐桿選用原則：在矩形建筑平面中，網(wǎng)架的弦桿垂直于及平行于邊界。圖3.5周邊支承網(wǎng)架水平斜撐布置方式之一水平斜撐桿水平斜撐桿圖3.6兩向正交斜放網(wǎng)架兩向正交斜放

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。三向網(wǎng)架三個方向的平面桁架相互交角60比兩向網(wǎng)架剛度大，適合大跨度常用于正三角形，正六三角形平面在某些平面形狀會出現(xiàn)不規(guī)則桿件圖3.7三向網(wǎng)架圖3.8正放四角錐網(wǎng)架

正放四角錐網(wǎng)架空間剛度較好，但桿件數(shù)量較多，用鋼量偏大。適用于接近方形的中小跨度網(wǎng)架，宜采用周邊支承。

（正放四角錐）特點：將正放四角錐網(wǎng)架適當(dāng)抽掉一些腹桿和下弦桿。圖3.10正放抽空四角錐網(wǎng)架桿件減少，節(jié)點構(gòu)造簡單；下弦桿內(nèi)力增加，剛度有所下降；適用于輕、中小跨度網(wǎng)架特點：保持正放四角錐網(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。圖3.11棋盤形四角錐網(wǎng)架上弦短，下弦長，短桿受壓長桿受拉；桿件較少，節(jié)點簡單，用鋼量省。圖3.12斜放四角錐網(wǎng)架特點：上弦網(wǎng)格呈正交斜放，下弦網(wǎng)格為正交正放。網(wǎng)架上弦桿短，下弦桿長，受力合理。

適用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。

星形網(wǎng)架上弦桿比下弦桿短，受力合理。豎桿受壓，內(nèi)力等于節(jié)點荷載。星形網(wǎng)架一般用于中小跨度周邊支承情況。

用兩個倒置的三角形小桁架相互交叉而成；圖3.13星形四角錐網(wǎng)架三角錐網(wǎng)架上下弦平面均為正三角形網(wǎng)格，上下弦節(jié)點各連9根桿件。當(dāng)網(wǎng)架高度為網(wǎng)格尺寸的倍時，上下弦桿和腹桿等長。三角錐網(wǎng)架受力均勻：整體性和抗扭剛度好，適用于平面為多邊形的大中跨度建筑。

圖3.14三角錐網(wǎng)架

圖3.15抽空三角錐網(wǎng)架

保持三角錐網(wǎng)架的上弦網(wǎng)格不變，按一定規(guī)律抽去部分腹桿和下弦桿。

抽桿后，網(wǎng)架空間剛度受到削弱。下弦桿數(shù)量減少，內(nèi)力較大。抽空三角錐網(wǎng)架適用于平面為多邊形的中小跨度建筑。

上弦網(wǎng)格為三角形和六邊形，下弦網(wǎng)格為六邊形。腹桿與下弦桿位于同一豎向平面內(nèi)。節(jié)點、桿件數(shù)量都較少，適用于周邊支承，中小跨度屋蓋。蜂窩形三角錐網(wǎng)架本身是幾何可變的：借助于支座水平約束來保證其幾何不變。

圖3.16蜂窩三角錐網(wǎng)架

原則：網(wǎng)架的選型應(yīng)結(jié)合工程的平面形狀、建筑要求、荷載和跨度的大小、支承情況和造價等因素綜合分析確定。按照《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》JGJ7—91的劃分：大跨度為60m以上；中跨度為30—60m；小跨度為30m以下。3.2.3網(wǎng)架的選型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。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。

網(wǎng)架的支承方式：

周邊支承

點支承

周邊支承與點支承相結(jié)合兩邊和三邊支承網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的支承周邊支承是在網(wǎng)架四周全部或部分邊界節(jié)點設(shè)置支座(圖3.17a，b)，支座可支承在柱頂或圈梁上，網(wǎng)架受力類似于四邊支承板，是常用的支承方式。為了減小彎矩，也可將周邊支座略為縮進(jìn)，如圖17(c)

圖3.17周邊支承點支承網(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)架的懸挑長度可取跨度的1／4～1／3(圖3.18)。

圖3.18點支撐圖3.19各種柱帽形式（1）柱帽設(shè)置在網(wǎng)架下弦平面下

在點支承處向下延伸一個網(wǎng)格高度，形成一個倒錐形支座，能很快將柱頂反力擴(kuò)散，但會占據(jù)一部分室內(nèi)空間。（2）柱帽設(shè)置在網(wǎng)架上弦平面上

在支座處向上延伸一個網(wǎng)格高度，形成局部加高網(wǎng)格區(qū)域。不占據(jù)室內(nèi)空間，柱帽上凸部分可兼做采光天窗（3）柱帽設(shè)在網(wǎng)架內(nèi)

將上弦節(jié)點直接擱置在柱頂，使柱帽呈傘形。不占據(jù)室內(nèi)空間，屋面處理簡單，但承載力較低，適用于輕型或中小跨度網(wǎng)架。圖3.20周邊支撐與點支承結(jié)合

特點：

平面尺寸很大的建筑物，除在網(wǎng)架周邊設(shè)置支承外，可在內(nèi)部增設(shè)中間支承，以減小網(wǎng)架桿件內(nèi)力及撓度(圖3.20)

三邊支承或兩邊支承

由于建筑功能要求，網(wǎng)架一邊或兩邊不能設(shè)置柱子。自由邊的存在對網(wǎng)架內(nèi)力分布和撓度都不利，應(yīng)對自由邊進(jìn)行處理以改善網(wǎng)架受力狀態(tài)。將整個網(wǎng)架h提高，開口邊桿件加大，提高網(wǎng)架整體剛度在開口邊局部增加網(wǎng)格層數(shù)，提高開口邊的剛度。網(wǎng)架高度和網(wǎng)格尺寸的確定原則衡量一個網(wǎng)架幾何尺寸選擇的優(yōu)劣，主要指標(biāo)是：網(wǎng)架內(nèi)力分布是否均勻網(wǎng)架的用鋼量在同樣跨度和荷載條件下是否最省網(wǎng)格尺寸S確定原則S與跨度有關(guān)（表3-1）

S大桿件和節(jié)點數(shù)量少桿件長，內(nèi)力大，對壓桿不利用鋼量省S小桿件和節(jié)點數(shù)量多桿件內(nèi)力小，對壓桿有利用鋼量大S與屋面板種類有關(guān)無檁體系，屋面板為鋼筋混凝土重型屋面板，網(wǎng)格尺寸不宜過大；<4m有檁體系，屋面板為壓型鋼板等輕型屋面板，網(wǎng)格為檁距的倍數(shù)，<6m

桿件材料有關(guān)鋼管，截面開展，桿件可長些，S可大些角鋼，需要長細(xì)比控制，桿件不宜太長，S可小些

注：1．L2為網(wǎng)架短向跨度，單位為米；

2．當(dāng)跨度在18m以下時網(wǎng)格數(shù)可適當(dāng)減少。

網(wǎng)格高度h確定原則網(wǎng)架高度直接影響桿件內(nèi)力大小，特別是上下弦桿。

h大，上下弦桿的內(nèi)力明顯減小，腹桿內(nèi)力略有減?。?/p>

h小，上下弦桿的內(nèi)力明顯增大，腹桿內(nèi)力略有增大。所以，選擇網(wǎng)架h，主要是控制上下弦桿的內(nèi)力大小，同時注意充分發(fā)揮腹桿的受力作用，盡量減少構(gòu)造腹桿的數(shù)量。h與跨度有關(guān)（表3-1）

h與屋面板種類有關(guān)

重型屋面板，h高一些；輕型屋面板，h適當(dāng)降低；另外，當(dāng)有懸掛吊車時，為滿足吊車軌道對撓度的要求，h取高一些。

h與節(jié)點形式有關(guān)螺栓球節(jié)點，h取高一些，使弦桿內(nèi)力相對小，與腹桿內(nèi)力相差不大，以便統(tǒng)一桿件與螺栓球的規(guī)格

h與平面形狀有關(guān)正方形平面——h小，長寬比太大——h大

h與支承條件有關(guān)支承不同，網(wǎng)架受力不同。屋面構(gòu)造有檁體系的屋面構(gòu)造無檁體系的屋面構(gòu)造網(wǎng)架的撓度要求及屋面排水坡度

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的容許撓度不應(yīng)超過下列數(shù)值：用作屋蓋——L2／250；用作樓面——L2／300。L2為網(wǎng)架的短向跨度。網(wǎng)架屋面排