第6章_平板网架结构

1、System and Selection of Building Structures土木工程学院第6章 平板网架结构第6章 网壳结构6.1 6.1 概述概述6.26.2平板网架的结构体系及型式平板网架的结构体系及型式6.3 6.3 网架结构的支承方式网架结构的支承方式6.4 6.4 网架结构的受力特点及选型网架结构的受力特点及选型6.5 6.5 网架结构的主要结构尺寸网架结构的主要结构尺寸6.6 6.6 网架结构的构造网架结构的构造Central South University of Forestry & Technology 6.7 6.7 组合网架结构组合网架结构6.8 6.8

2、 网架结构工程实例网架结构工程实例第6章 平板网架结构6.1 概述Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.1 概述平板网架结构的优点 Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.1 概述平板网架结构的优点 Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.1 概述平板网架结构的优点 Central South University of

3、 Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.2 平板网架结构的结构体系及其形式Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.2 平板网架结构的结构体系及其形式Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.2 平板网架结构的结构体系及其形式6.2.1 交叉桁架体系Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.

4、2 平板网架结构的结构体系及其形式6.2.1 交叉桁架体系Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.2 平板网架结构的结构体系及其形式6.2.1 交叉桁架体系Central South University of Forestry & Technology 两向正交正放网架两向正交斜放网架第6章 平板网架结构6.2 平板网架结构的结构体系及其形式6.2.1 交叉桁架体系2、Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结

5、构6.2 平板网架结构的结构体系及其形式6.2.1 交叉桁架体系Central South University of Forestry & Technology 两向斜交斜放网架网架结构布置图例第6章 平板网架结构6.2 平板网架结构的结构体系及其形式6.2.1 交叉桁架体系Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.2 平板网架结构的结构体系及其形式6.2.1 交叉桁架体系Central South University of Forestry & Technology 三向交叉网架单线

6、折线形屋架第6章 平板网架结构6.2 平板网架结构的结构体系及其形式6.2.1 交叉桁架体系n 定义：由一系列相互平行的平面桁架相互斜交成V字形而形成n 特点：呈单向受力，比单纯的平面桁架刚度大，不需要支撑系统，杆件内力均匀，适用于较小跨度的狭长平面Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.2 平板网架结构的结构体系及其形式6.2.2 角锥体系网架Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.2 平板网架结构的结构体系及

7、其形式6.2.2 角锥体系网架正放四角锥网架正放四角锥网架 四角锥底边及连接锥尖的连杆均与建筑平面边线相平行，称四角锥底边及连接锥尖的连杆均与建筑平面边线相平行，称为正放四角锥网为正放四角锥网架。架。2 2 正放抽空四角锥网架正放抽空四角锥网架在正放四角锥网架的基础上，根据网架的支撑条件和内力分布情况，适当抽掉一些四角锥体，成为正放四角锥网架。 3 3 斜放四角锥体网架斜放四角锥体网架 斜放四角锥网架，由锥尖向下的四角锥体组成，锥底的角与角相接，网架的上弦与建筑平面边线成45角，而连接各锥顶的下弦杆仍平行于建筑边线。Central South University of Forestry &a

8、mp; Technology 第6章 平板网架结构6.2 平板网架结构的结构体系及其形式6.2.2 角锥体系网架4 4 棋盘形四角锥体网架棋盘形四角锥体网架 在斜放四角锥网架的基础上，将整个网架水平旋转45角，四角锥体的连接方式不变。5 5 星形四角锥体网架星形四角锥体网架 星体单元可以看成由两个倒置的三角形小桁架相互正交形成，在交点处共用一根竖杆。Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.2 平板网架结构的结构体系及其形式6.2.2 角锥体系网架1 1 三角锥网架三角锥网架 此网架是由倒置的三角锥排列而

9、成，其上下弦杆形成的网格图案均为正三角形，锥体间的连接方式是锥体的角与角相连。2 2 抽空三角锥网架抽空三角锥网架 抽空三角锥网架是在三角锥网架的基础上，有规律的抽掉部分锥体而成。3 3 蜂窝形三角锥网架蜂窝形三角锥网架 由各倒置的三角锥体底面的角与角相接而形成。上弦平面为正三角由各倒置的三角锥体底面的角与角相接而形成。上弦平面为正三角形和正六边形网格，下弦平面为正六边形网格，腹杆与下弦杆在同一形和正六边形网格，下弦平面为正六边形网格，腹杆与下弦杆在同一垂直平面内垂直平面内。Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板

10、网架结构6.2 平板网架结构的结构体系及其形式6.2.2 角锥体系网架Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.3 平板网架的支承方式6.3.1 周边支承网架Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.3 平板网架的支承方式6.3.2 三边支承网架Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.3 平板网架的支承方式6.3.3 两边支承

11、网架Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.3 平板网架的支承方式6.3.4 点支承网架Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.3 平板网架的支承方式6.3.5 周边支承与点支承相结合网架Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.4 平板网架的受力特点及选型Central South University of Forest

12、ry & Technology 第6章 平板网架结构6.4 平板网架的受力特点及选型6.4.1 周边支承网架1、周边支承网架的受力特点Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.4平板网架的受力特点及选型6.4.1 周边支承网架1、周边支承网架的受力特点Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.4平板网架的受力特点及选型6.4.1 周边支承网架1、周边支承网架的受力特点Central South Univers

13、ity of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.4平板网架的受力特点及选型6.4.1 周边支承网架2、周边支承网架结构的选型Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.4平板网架的受力特点及选型6.4.2 四点支承及多点支承网架结构Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.4平板网架的受力特点及选型6.4.3 三边支承的网架结构Central South University

14、of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.5 平板网架结构的主要尺寸Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.5 平板网架结构的主要尺寸6.5.1 在可能的条件下，网格尺寸宜取大些。采用钢筋混凝土屋面板时，网格尺寸不宜超过3m。否则屋面构件较重，吊装不易。采用轻型屋面材料时，网格尺寸可为檩条间距的倍数。Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.5 平板网架结构的主要尺寸6.5.

15、2 n 确定网架高度时主要影响因素：Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.5 平板网架结构的主要尺寸6.5.2 Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.5 平板网架结构的主要尺寸6.5.3 Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.5 平板网架结构的主要尺寸6.5.4 Central South University of

16、 Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.5 平板网架结构的主要尺寸6.5.5 Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.6 网架结构的构造6.6.1 Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.6 网架结构的构造6.6.2 n 网架节点的型式和构造应与杆件形式相配合。网架节点的型式和构造应与杆件形式相配合。网架的节点上交汇的杆件多，且呈立体几何关系节点构造的好坏，对结构的受力性能、

17、制造安装、工程进度、耗钢量和工程造价有相当大的影响。n 合理的节点构造合理的节点构造首先要在坚固可靠的前提下使各方向的杆件轴线准确交汇于一点，避兔因构造的缺陷产生偏心，同时还要尽量使节点构造与计算假定相符合，否则会造成计算上的误差过大。特别是支座节点的构造，如果与计算假定的边界条件不符时，会造成很大的误差，甚至影响结构安全。构造简单，制作容易，便于安装和节省材料。Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.6 网架结构的构造1、焊接钢板节点、焊接钢板节点杆件为角钢时，应与钢板连接。连接方法可以采用焊接、螺栓

18、连接，或焊接与螺栓连接同时配合应用的方式。节点刚度大，整体性好，制造加工简单，质量易保证，成本低，适用于两向正交网架。Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.6 网架结构的构造2、焊接空心球节点、焊接空心球节点杆件为钢管时，节点宜用钢球来连接。各杆件轴线易汇交于结点上的球心，构造简单，连接方便，用钢量少，结点体型小，形式轻巧美观。为了加强球的刚度，球内可焊上一个加劲环。Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.6

19、网架结构的构造Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.6 网架结构的构造3、螺栓球节点、螺栓球节点螺栓球结点是在实心钢球上钻出螺丝孔，用螺栓连接杆件。节点不需焊接，避免了焊接变形，同时加快了安装速度，也有利于构件的标准化，适于工业化生产。节点构造复杂，机械加工量大。Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.6 网架结构的构造螺栓球节点螺栓球节点Central South University of Forestry

20、 & Technology 第6章 平板网架结构6.6 网架结构的构造6.6.3 n 网架结构的支座节点一般采用铰网架结构的支座节点一般采用铰支座支座铰支座的构造应该符合它的力学假定，允许转动，否则网架的实际内力相变形就可能与计算值出人较大，容易造成事故。根据网架的跨度大小、支座受力特点和温度应力等因素的差别，一般可做成不动饺支座或半滑动的铰支座。有的网架（如两向正交斜放网架）角部对支座产生拉力，因此角部应做成能够抵抗拉力的铰支座。Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.6 网架结构的构造6.6

21、.3 Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.6 网架结构的构造6.6.3 Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.6 网架结构的构造6.6.4 四点或多点支撑的网架，支点处反力集中，设计施工困难。设置柱帽以扩散反力。形式：下弦斜支撑 上弦平支撑 下弦平支撑Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.6 网架结构的构造6.6.

22、5 n 网架屋面排水的特点网架屋面排水的特点网架覆盖的面积大，小坡度也会形成大的气魄高度。网架结构的屋面坡度一般取2%5%，多雨地区宜选用大值。当屋面结构采用有檩体系时，还应考虑檩条挠度对泄水的影响。对于荷载、跨度较大的网架结构，还应考虑网架竖向挠度对排水的影响。 Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.6 网架结构的构造6.6.5 1、屋面排水坡度的形成 上弦节点加小立柱找坡 网架变高度找坡 整个网架起坡 支承柱变高度 2、天窗架：做成锥体，局部形成三层网架；设计成平面结构，仅局部布置支承；锯齿形天窗

23、架。3、屋面构造有檩体系钢丝网水泥板、钢筋混凝土肋形板，其自重大；无檩体系-薄壁型钢檩条，压型钢板、充气膜。Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.7 组合网架结构6.7.1 组合网架是一种新型的三维空间结构；组合网架是一种新型的三维空间结构； 在一般网架基础上以杆件混凝土肋板代替网架上弦和覆盖在一般网架基础上以杆件混凝土肋板代替网架上弦和覆盖在弯矩上面的屋面板；在弯矩上面的屋面板； 腹杆和下弦仍为钢杆件。腹杆和下弦仍为钢杆件。组合网架优点：提高压杆的抗失稳性能； 增加网架整体刚度，竖向刚度增加3050

24、%；材料强度得以充分发挥；自重轻，地震力小，抗震性能好；省材，用钢量省1525%；结构高度小，网架高度范围内布置管线。Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.7 组合网架结构6.7.1 组合网架缺点：上弦节点构造复杂，施工安装不便； 网架边缘节点均须与竖向构件连接，以保证水平力传递。Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.7 组合网架结构6.7.2 受力特点：下弦和腹杆与一般网架相同； 上弦受力差异较大：压、弯、

25、剪、扭可能都存在；上弦节点为半刚半铰节点。Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.7 组合网架结构6.7.3 上弦板的型式：正放正方形； 斜放正方形；正三角形；正多边形与六角形相间。组合网架分类：两向正放类组合正交正放、正放及正放抽空四角锥、棋盘形四角锥组合网架； 两向斜放类组合正交斜放、斜放及星形四角锥组合；三向类组合三向组合、三角锥组合、抽空三角锥组合；蜂窝形三角锥组合只有一种。Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网

26、架结构6.7 组合网架结构6.7.4 工厂预制，现场的施工方法：高空散装法； 高空滑移法；状整体提升法；Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.7 组合网架结构6.7.5 节点构造：焊接十字板节点；主要用于角钢组合网架 焊接球缺节点；冲压成型的球缺与钢盖板焊接而成螺旋盘节点；正放四角锥组合网架用对锚直焊式节点；主要用于三角锥组合网架Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.7 组合网架结构6.7.6 1、山东金乡影

27、视中心2、新乡百货大楼Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.8 网架结构的工程实例1、 Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.8 网架结构的工程实例Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.8 网架结构的工程实例Central South University of Forestry & Technology 第

28、6章 平板网架结构6.8 网架结构的工程实例Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.8 网架结构的工程实例n 连接方式连接方式Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.8 网架结构的工程实例2、 首都机场A380机库Central South University of Forestry & Technology 概况：A380 机库位于首都机场3 号航站楼的北侧, 其施工单位是北京建工集团, 结构设计方案

29、由中国航空工业规划设计研究院提供。该工程总建筑面积6.4 万m2 , 局部地上3 层, 地下1 层, 由机库大厅和附楼两部分组成, 其中机库大厅跨度2m *176.3m,进深110m, 屋盖顶标高+ 39.800m。建成后可同时容纳4 架A380 空中客机或两架A380 和4 架B747大型客机, 是目前世界上最大的飞机维修库。屋盖结构为屋盖结构为3 层焊接球型钢网架层焊接球型钢网架, 总面积3.9 万m2 , 总质量约为7 000t, 采用地面组拼、一次整体提升到位的采用地面组拼、一次整体提升到位的施工方案施工方案, 其一次提升面积和重量均堪称世界之最。在机库建设中屋盖结构的整体提升无疑是最

30、大的技术难点。第6章 平板网架结构6.8 网架结构的工程实例2、 首都机场A380机库Central South University of Forestry & Technology n首都机场机库能同时容纳四架波音747大型客机进行维修。由于机库功能的特殊性和对空间的特殊要求，平面布局采用大空间在一侧，辅助用房在机库另一侧的布局方式，将机库大空间做整。第6章 平板网架结构6.8 网架结构的工程实例2、 首都机场A380机库Central South University of Forestry & Technology n内部空间：n飞机库内部主空间为供飞机停靠的大空间，高

31、度和跨度都比一般建筑大，而且要求内部没有柱网等障碍。第6章 平板网架结构6.8 网架结构的工程实例2、 首都机场A380机库Central South University of Forestry & Technology n内部空间：n飞机库内部主空间为供飞机停靠的大空间，高度和跨度都比一般建筑大，而且要求内部没有柱网等障碍。第6章 平板网架结构6.8 网架结构的工程实例2、 首都机场A380机库Central South University of Forestry & Technology n立面造型：n飞机库整体造型为方形，立面为通透的玻璃材质。配合结构特点，整个建筑显

32、得轻盈简洁。第6章 平板网架结构6.8 网架结构的工程实例2、 首都机场A380机库Central South University of Forestry & Technology n结构分析：n 屋盖结构设计是大跨度机库设计的关键，方案的制定必须要满足以下要求：根据机场空域高度的限制，机库屋顶最高点不得超过40m；屋顶结构的布置和尺寸应满足工艺使用和设置悬挂吊车的要求，屋盖结构的变形不影响悬挂吊车和机库大门的正常运行；机库能满足8度地震的抗震设防要求；同时还要考虑到屋盖结构制作、运输、吊装合理可靠，加快施工周期。根据以上原则，在经过多种方案比较之后，选用了多层四角锥网架和栓焊钢桥相

33、结合的空间结构体系。第6章 平板网架结构6.8 网架结构的工程实例2、 首都机场A380机库Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.8 网架结构的工程实例2、 首都机场A380机库Central South University of Forestry & Technology n结构平面和立面：n机库结构平面图和结构立面图如图所示，其中机库大门处网架边梁设计成一箱形的空间桁架两跨连续钢梁，宽9.5m，高11.5m。第6章 平板网架结构6.8 网架结构的工程实例2、 首都机场A380机库Cent

34、ral South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.8 网架结构的工程实例2、 首都机场A380机库Central South University of Forestry & Technology n 1、钢结构跨度大、面积大，为国内外之最：、钢结构跨度大、面积大，为国内外之最：本工程钢结构跨度352.60m，进深114.5m，屋盖顶标高+39.800m。屋盖结构采用三层斜放四角锥钢网架，下弦支承，机库大门处屋盖采用焊接箱形钢桁架，宽9.5m，高11.5m。对于如此大跨度结构施工，国内并没有先例和成熟的施工经验可

35、以借鉴，选取的科学的施工方案，确保工程质量、确保结构自身安全与施工安全、有效地控制施工进度、合理的降低施工成本是本工程以及类似工程的重中之重，必须进行深入细致地研究。n工程难点：第6章 平板网架结构6.8 网架结构的工程实例2、 首都机场A380机库Central South University of Forestry & Technology n工程难点：n 2、结构拼装质量要求高：、结构拼装质量要求高：本工程钢结构采用三层斜放四角锥钢网架与钢桁架结合的结构，跨度352.60m，进深114.5m，结构形式复杂，对施工中平面控制网的测量精度要求非常高；如何根据结构自身特点采取正确的拼

36、装方法、拼装精度控制措施以及如何保证拼装完毕后整体结构的最后闭合，需要仔细研究。另外，本工程构件数量巨大，现场节点形式多样，如何结合结构跨度、进深、高度以及结构形式特点，采取有效的焊接工艺和焊接质量控制措施，确保焊接质量以及整体结构拼装质量是本工程的难点。第6章 平板网架结构6.8 网架结构的工程实例2、 首都机场A380机库Central South University of Forestry & Technology n工程难点：n 3、任务、工期紧：、任务、工期紧：首都机场四机位总工期三年。本工程为满足奥运会前投入使用的需要，将常规下的36个月工期缩短为20个月。第6章 平板网

37、架结构6.8 网架结构的工程实例2、 首都机场A380机库Central South University of Forestry & Technology n施工方案的选择：n 现有的施工方案有高空散拼、分段吊装和整体提升三种，但考虑各自的优缺点以及人力物力、安全管理等条件，最终选择了整体提升这一施工技术。其优点是大量工作都可以在地面完成，减少工装脚手架用量，避免了高空作业，降低了工程的安全管理的难度。由于现场场地较大，可以形成多点、多面流水作业，加快地面拼装进度，有利于工程安装精度控制。第6章 平板网架结构6.8 网架结构的工程实例2、 首都机场A380机库Central Sout

38、h University of Forestry & Technology n整体提升技术：n 为了最大限度的满足结构设计的边界条件，确保工程质量；加快工程施工进度、为后续工作创造条件；降低工程成本；确保施工安全。对本工程，采用一次性整体提升就位的施工工艺。采用一次性整体提升结构有如下优点：提升的结构重量重，可达万吨以上；提升结构的尺寸、面积和体积大；计算机控制，自动化程度高；减少高空作业量，施工安全、可靠，降低施工风险；缩短施工周期，降低施工费用。根据以上分析我们决定采用网架与桁架同时提升的方案。第6章 平板网架结构6.8 网架结构的工程实例2、 首都机场A380机库Central

39、South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.8 网架结构的工程实例2、 首都机场A380机库Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.8 网架结构的工程实例2、 首都机场A380机库Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.8 网架结构的工程实例2、 首都机场A380机库Central South University of Forestry &

40、amp; Technology 第6章 平板网架结构6.8 网架结构的工程实例2、 首都机场A380机库Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.8 网架结构的工程实例2、 首都机场A380机库Central South University of Forestry & Technology n总结：n 跨度大，高度高成为机库结构设计的关键；n 选用多层四角锥网架和栓焊钢桥相结合的空间结构体系；n 首都机场A380机库运用一次性整体提升技术，将平板网架结构进行组装；n 造型简洁轻盈；第6章 平板网

41、架结构6.8 网架结构的工程实例3、 厦门国际会展中心 8181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Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.8 网架结构的工程实例4、 上海游泳馆 Central South University of Forestry & Technology 上海游泳馆n 游泳馆平面呈长六角形。n 屋面为比坡，中间低，东西两面随观众席升高。第6章 平板网架结构

42、6.8 网架结构的工程实例4、 上海游泳馆 Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.8 网架结构的工程实例4、 上海游泳馆 Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.8 网架结构的工程实例5、 亚运会石景山体育馆组合双曲抛物面网壳 Central South University of Forestry & Technology 第6章 平板网架结构6.8 网架结构的工程实例5、 亚运会石景山体育馆组合双曲抛物面网壳