網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建筑課件

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

一、含義二、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及適用范圍三、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式四、網(wǎng)架主要幾何尺寸的確定五、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的支撐方式與節(jié)點(diǎn)六、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在中國的發(fā)展及實(shí)例七、結(jié)語八、參考文獻(xiàn)

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(jì)、計(jì)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。

一、含義

空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)二、網(wǎng)架特點(diǎn)及適用范圍網(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(qiáng)，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(shí)也適用于各種平面形式的建筑，如：矩形、圓形、扇形及多邊形。1、網(wǎng)架特點(diǎn)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?yàn)榫W(wǎng)架結(jié)構(gòu)能充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度，節(jié)省鋼材）。另外，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(jìn)度提供了有利的條件和保證。2、適用范圍網(wǎng)架結(jié)構(gòu)既可用于體育館、俱樂部、展覽館、影劇院、車站候車大廳等公共建筑，近年來也越來越多地用于倉庫、飛機(jī)庫、廠房等工業(yè)建筑中。

三、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式1、分類按結(jié)構(gòu)組成，通常分為雙層或三層網(wǎng)架；按支承情況分，有周邊支承、點(diǎn)支承、周邊支承和點(diǎn)支承混合等形式；按照網(wǎng)架組成情況，可分為由兩向或三向平面桁架組成的交叉桁架體系、由三角錐體或四角錐體組成的空間角錐體系等等。

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)，是最常用的網(wǎng)架形式。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)。當(dāng)網(wǎng)架跨度較大時(shí)，三層網(wǎng)架用鋼量比雙層網(wǎng)架用鋼量省。但由于節(jié)點(diǎn)和桿件數(shù)量增多，尤其是中層節(jié)點(diǎn)所連桿件較多，使構(gòu)造復(fù)雜，造價(jià)有所提高。2、雙層網(wǎng)架的常見形式

平面桁架網(wǎng)架四面錐體系網(wǎng)架

三角錐體體系網(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

斜放四角錐網(wǎng)架

星形四角錐網(wǎng)架

棋盤四角錐網(wǎng)架

三角錐網(wǎng)架

抽空三角錐網(wǎng)架

蜂窩形三角錐網(wǎng)架交叉桁架體系角錐體系兩向正交正放網(wǎng)架

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。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兩向正交斜放網(wǎng)架兩向正交斜放短桁架對(duì)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。兩向斜交斜放適用于兩個(gè)方向網(wǎng)格尺寸不同的情形，受力性能欠佳，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造較復(fù)雜三向網(wǎng)架三個(gè)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，正六邊形平面三向網(wǎng)架正放四角錐網(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。2008奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)館（正放四角錐）特點(diǎn)：將正放四角錐網(wǎng)架適當(dāng)抽掉一些腹桿和下弦桿。正放抽空四角錐網(wǎng)架特點(diǎn)：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?？朔诵狈潘慕清F網(wǎng)架屋面板類型多，屋面組織排水較困難的缺點(diǎn)。棋盤形四角錐網(wǎng)架斜放四角錐網(wǎng)架特點(diǎn)：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(diǎn)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(diǎn)荷載。星形網(wǎng)架一般用于中小跨度周邊支承情況。

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(diǎn)各連9根桿件。當(dāng)上、下弦桿和腹桿等長時(shí)，三角錐網(wǎng)架受力最均勻：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。

三角錐網(wǎng)架

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(diǎn)、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。

蜂窩三角錐網(wǎng)架

角錐體網(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(jià)等因素綜合分析確定。按照《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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、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(shí)，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(duì)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(shí)，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(shí)，也可用斜放四角錐網(wǎng)架。平面形狀為矩形、多點(diǎn)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(duì)多點(diǎn)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(duì)中小跨度也可選用蜂窩形三角錐網(wǎng)架。

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)選型的基本原則對(duì)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(duì)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(shí)，宜采用正交斜放形式；不推薦采用斜交斜放形式。對(duì)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(qiáng)度。當(dāng)平面形狀為三邊形、六邊形或圓形時(shí)，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(shí)應(yīng)與周邊支承相結(jié)合。支承方式選擇：周邊支承適用于大、中跨網(wǎng)架；點(diǎn)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(jī)庫或裝配車間。四、網(wǎng)架主要幾何尺寸的確定網(wǎng)架的高度與屋面荷載、跨度、平面形狀、支承條件及設(shè)備管道等因素有關(guān)。屋面荷載較大、跨度較大時(shí)，網(wǎng)架高度應(yīng)選得大一些。平面形狀為圓形、正方形或接近正方形時(shí)，網(wǎng)架高度可取得小一些，狹長平面時(shí)，單向傳力明顯，網(wǎng)架高度應(yīng)大一些。點(diǎn)支承網(wǎng)架比周邊支承的網(wǎng)架高度要大一些。當(dāng)網(wǎng)架中有穿行管道時(shí)，網(wǎng)架高度要滿足要求。1、網(wǎng)架高度確定原則網(wǎng)架的網(wǎng)格尺寸與高度關(guān)系密切，斜腹桿與弦桿夾角應(yīng)控制在40°～55°之間為宜。如夾角過小，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造困難。網(wǎng)格尺寸要與屋面材料相適應(yīng)，網(wǎng)架上直接鋪設(shè)鋼筋混凝土板時(shí)，網(wǎng)格尺寸不宜過大，一般不超過3m，否則安裝困難。對(duì)周邊支承的各類網(wǎng)架高度及網(wǎng)格尺寸可按下表選用。2、網(wǎng)格尺寸確定原則注：1．L2為網(wǎng)架短向跨度，單位為米；

2．當(dāng)跨度在18m以下時(shí)網(wǎng)格數(shù)可適當(dāng)減少。3、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)架屋面排水坡度一般為1％～4％，可采用下列辦法找坡：(a)在上弦節(jié)點(diǎn)上加設(shè)不同高度的小立柱(圖a)，當(dāng)小立柱較高時(shí)，須注意小立柱自身的穩(wěn)定性；(b)對(duì)整個(gè)網(wǎng)架起拱(圖b)；(c)采用變高度網(wǎng)架，增大網(wǎng)架跨中高度，使上弦桿形成坡度，下弦桿仍平行于地面，類似梯形桁架。有起拱要求的網(wǎng)架(為消除網(wǎng)架在使用階段的撓度)，其拱度可取不大于短向跨度的1／300。網(wǎng)架屋面找坡（a）用小立柱（b）起拱施工中的網(wǎng)架五、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的支承方式與節(jié)點(diǎn)

1、網(wǎng)架的支承方式：

周邊支承

點(diǎn)支承

周邊支承與點(diǎn)支承相結(jié)合

兩邊和三邊支承周邊支承是在網(wǎng)架四周全部或部分邊界節(jié)點(diǎn)設(shè)置支座(圖a，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(c)周邊支承點(diǎn)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(jì)時(shí)應(yīng)盡量帶有懸挑，多點(diǎn)支承網(wǎng)架的懸挑長度可取跨度的1／4～1／3(如圖)。

點(diǎn)支撐周邊支撐與點(diǎn)支承結(jié)合

特點(diǎn)：

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2、網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)構(gòu)造（1）焊接空心球節(jié)點(diǎn)

上弦節(jié)點(diǎn)下弦節(jié)點(diǎn)焊接空心球節(jié)點(diǎn)（2）螺栓球節(jié)點(diǎn)螺栓球節(jié)點(diǎn)

（3）支座節(jié)點(diǎn)平板壓力支座平板壓力支座平板壓力支座平板壓力支座（4）屋頂節(jié)點(diǎn)六、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在中國的發(fā)展及實(shí)例1.

第一個(gè)網(wǎng)架，1964年，上海師范大學(xué)球類館屋蓋（31.5m×40.5m、角鋼桿件）2.

第一批有影響的網(wǎng)架1967年，首都體育館；

1973年，上海萬人體育館70年代初，遼寧體育館、上海文化廣場(chǎng)4.80年代初，專業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)架廠家出現(xiàn)，形成專業(yè)化生產(chǎn)3.1981年，《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)定》頒布，世界第一個(gè)由國家頒發(fā)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范首都體育館99X112.2m,正交斜放網(wǎng)架，高6m,15X17格，網(wǎng)格尺寸6.6m。16Mn鋼角鋼桿件，板式螺栓節(jié)點(diǎn)（高強(qiáng)M22）65kg/m2上海萬人體育館三向網(wǎng)架，直徑110m,外挑2X7.3m,高6m,網(wǎng)格邊長6.28m16Mn鋼鋼管桿件，空心球節(jié)點(diǎn)，47kg/m25.單層工業(yè)廠房的大面積應(yīng)用，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的發(fā)展進(jìn)入新的階段。80年代初，唐山地震災(zāi)害重建，唐山齒輪廠聯(lián)合廠房、唐山機(jī)車車輛廠客車總裝車間均采用上萬米網(wǎng)架結(jié)構(gòu)（具有較好的抗震性能）。

90年代初，天津無縫鋼管廠管加工車間（60000平方米）、長春第一汽車廠轎車總裝廠房（80000平方米）、哈爾濱東安發(fā)動(dòng)機(jī)裝配車間廠房(60000平方米)90年代后期，年建設(shè)網(wǎng)架100萬平方米以上，“網(wǎng)架王國”。59/24首都機(jī)場(chǎng)四機(jī)位機(jī)庫

1996(2X153X90m)哈爾濱水上世界HarbinWaterWorld

81×81米有柱展廳，屋蓋采用雙向空間鋼桁架結(jié)構(gòu)。桁架下弦標(biāo)高為10.55米，桁架高度H=4.0米，鋼桁架沿縱向間距為27米，沿橫向間距為9米，均支承在鋼筋砼柱柱頂，由于該區(qū)屋面為屋頂花園，屋面活荷載按8.0KN/m2設(shè)計(jì),故屋蓋承重結(jié)構(gòu)選用鋼桁架,并且正交桁架高度相等,弦桿為剛接,在縱向垂直支撐、系桿的保證作用下形成空間桁架結(jié)構(gòu)體系。廈門國際會(huì)展中心

廈門國際會(huì)展中心

上海體育館(上海大舞臺(tái))

上海體育館，坐落在上海西南地區(qū)，著名的華亭賓館對(duì)面，現(xiàn)名上海大舞臺(tái)，一九七五年建成使用。主館呈圓形，高33米，屋頂網(wǎng)架跨度直徑110米，可容納觀眾18000人。一九九九年經(jīng)改建，新增1250平方米的雙層舞臺(tái)，設(shè)施先進(jìn)，是目前國內(nèi)首家劇院式的體育館?？沙薪痈黝愇乃囇莩觥⒋笮腕w育比賽、集會(huì)、大型展覽等等，觀眾容量仍可保持在12000人左右。上海體育館結(jié)構(gòu)體系網(wǎng)架結(jié)構(gòu),屋蓋采用平板三向網(wǎng)架，呈圓形直徑124.6米,由均勻分布在110米直徑圓周上的36根柱子支承,支承點(diǎn)以外懸挑7.30米,網(wǎng)架中部有氣樓。網(wǎng)架高6米,中間起拱2.5米,由11400多根16錳無縫鋼管和90多個(gè)鋼球組成,設(shè)計(jì)總重量60噸。支承方式

網(wǎng)架支承用搖擺支座,網(wǎng)架由36只搖擺座支承。網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)三向球節(jié)點(diǎn)連接方式焊接吊裝后局部補(bǔ)焊七、結(jié)語

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在最近30年來得到了很大的發(fā)展，在過內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)平面布置靈活，空間造型美，便于建筑造型處理和裝飾、裝修，能適應(yīng)不同跨度、不同平面形狀、不同支承條件、不同功能需要的建筑物。特別是在大、中跨度的屋蓋結(jié)構(gòu)中