(七)网架结构13

1、网架网架结构结构20082008奥运会场馆（正放四角锥）奥运会场馆（正放四角锥） 网架结构一般是以大致相同的格子或尺寸较小的单元（重复）组成的。网架结构一般是以大致相同的格子或尺寸较小的单元（重复）组成的。常应用常应用在屋盖结构在屋盖结构。 通常将通常将平板型平板型的空间网格结构称为的空间网格结构称为网架网架，将，将曲面型曲面型的空间网格结构简称为的空间网格结构简称为网壳网壳。 网架一般是双层的（以保证必要的刚度），在某些情况下也可做成三层，而网网架一般是双层的（以保证必要的刚度），在某些情况下也可做成三层，而网壳有单层和双层两种。平板网架无论在设计、计算、构造还是施工制作等方面均较壳有单层和

2、双层两种。平板网架无论在设计、计算、构造还是施工制作等方面均较简便，因此是近乎简便，因此是近乎“全能全能”的适用大、中、小跨度屋盖体系的一种良好的形式。的适用大、中、小跨度屋盖体系的一种良好的形式。 网架与桁架区别：网架与桁架区别：桁架：一般为跨内平面约束，与其垂直方向为檩条或支撑。或称单向结构。桁架：一般为跨内平面约束，与其垂直方向为檩条或支撑。或称单向结构。 它不考虑平面外限制。它不考虑平面外限制。网架：为双向结构，两向以上支撑并约束。网架：为双向结构，两向以上支撑并约束。 纵横向无差异的即为网架，反之多为桁架。纵横向无差异的即为网架，反之多为桁架。 网架与桁架区别：网架与桁架区别：桁架：

3、桁架：一般为跨内平面约束，与其垂直方向为一般为跨内平面约束，与其垂直方向为 檩条或支撑。或称单向结构。檩条或支撑。或称单向结构。 它不考虑平面外它不考虑平面外限制。限制。网架：网架：为双向结构，两向以上支撑并约束。为双向结构，两向以上支撑并约束。 纵横向无差异的即为网架，反之多为桁架。纵横向无差异的即为网架，反之多为桁架。芜湖体育中心屋盖成都国际机场航站楼，为三角空间曲线行桁架（1）焊接空心球节点）焊接空心球节点 上弦节点上弦节点 下弦节点下弦节点焊接空心球节点焊接空心球节点 （2）螺栓球节点）螺栓球节点螺栓球节点螺栓球节点（3）支座节点）支座节点 平板压力支座平板压力支座平板压力支座平板压力

4、支座平板压力支座平板压力支座平板压力支座平板压力支座（4）屋顶节点）屋顶节点 （5）悬挂吊车节点）悬挂吊车节点 1 1网架结构是网架结构是高次超静定空间结构高次超静定空间结构。空间刚度大、整体性好、抗震能力强，而且能够。空间刚度大、整体性好、抗震能力强，而且能够承受由于地基不均匀沉降带来的不利影响。承受由于地基不均匀沉降带来的不利影响。2 2网架结构的自重轻，用钢量省；网架结构的自重轻，用钢量省；3 3应用范围广既适用于中小跨度，也适用于大跨度的房屋；应用范围广既适用于中小跨度，也适用于大跨度的房屋；4 4同时也适用于各种平面形式的建筑，如：矩形、圆形、扇形及多边形。同时也适用于各种平面形式的

5、建筑，如：矩形、圆形、扇形及多边形。5适用于大柱网的建筑，使结构具有足够大的使用空间，便于按照不同的功能要求分适用于大柱网的建筑，使结构具有足够大的使用空间，便于按照不同的功能要求分配空间配空间6通风采光好，但是不适用对声音要求特别高的建筑通风采光好，但是不适用对声音要求特别高的建筑7上下弦之间由规律的杆件组成，在不增加层高的基础上，满足管道铺设要求。上下弦之间由规律的杆件组成，在不增加层高的基础上，满足管道铺设要求。8结构表现形式直接体现造型美的需求，更好体现理性设计的思想结构表现形式直接体现造型美的需求，更好体现理性设计的思想9 9网架结构取材方便，一般采用网架结构取材方便，一般采用Q23

6、5Q235钢或钢或Q345Q345钢，杆件截面形式有钢管和角钢两类，钢，杆件截面形式有钢管和角钢两类，以钢管采用较多，并可用小规格的杆件截面建造大跨度的建筑（以钢管采用较多，并可用小规格的杆件截面建造大跨度的建筑（因为网架结构能因为网架结构能充分发挥材料的强度，节省钢材充分发挥材料的强度，节省钢材）。）。1010另外，网架结构其杆件规格统一，适宜工厂化生产，为提高工程进度提供了有利的另外，网架结构其杆件规格统一，适宜工厂化生产，为提高工程进度提供了有利的条件和保证。条件和保证。 网架结构既可用于网架结构既可用于体育馆、俱乐部、展览馆、影剧院、车站候车大厅体育馆、俱乐部、展览馆、影剧院、车站候车

7、大厅等公共建筑，等公共建筑，近年来也越来越多地用于近年来也越来越多地用于仓库、飞机库、厂房仓库、飞机库、厂房等工业建筑中。等工业建筑中。一、分类一、分类按结构组成，通常分为双层网架和三层网架；按结构组成，通常分为双层网架和三层网架；按支承情况分，有周边支承、点支承、周边支承和点支承混合等形式；按支承情况分，有周边支承、点支承、周边支承和点支承混合等形式；按照网架组成情况，可分为由两向或三向平面桁架组成的按照网架组成情况，可分为由两向或三向平面桁架组成的交叉桁架体系交叉桁架体系、由三角锥体、由三角锥体或四角锥体组成的或四角锥体组成的空间角锥体系空间角锥体系等等。等等。 网架按弦杆层数不同可分为双

8、层网架和三层网架。网架按弦杆层数不同可分为双层网架和三层网架。双层网架是由上弦、下弦和腹杆组成的空间结构，是最常用的网架形式。双层网架是由上弦、下弦和腹杆组成的空间结构，是最常用的网架形式。三层网架是由上弦、中弦、下弦、上腹杆和下腹杆组成的空间结构。三层网架是由上弦、中弦、下弦、上腹杆和下腹杆组成的空间结构。当网架跨度较大时，三层网架用钢量比双层网架用钢量省。但由于节点和杆件数量增当网架跨度较大时，三层网架用钢量比双层网架用钢量省。但由于节点和杆件数量增多，尤其是中层节点所连杆件较多，使构造复杂，造价有所提高多，尤其是中层节点所连杆件较多，使构造复杂，造价有所提高vvvv 平面桁架网架平面桁架

9、网架 四面锥体系网架四面锥体系网架 三角锥体体系网架三角锥体体系网架 两向正交正放网架两向正交正放网架 两向正交斜放网架两向正交斜放网架 三向网架三向网架 正放四角锥网架正放四角锥网架 正放抽空四角锥网架正放抽空四角锥网架 斜放四角锥网架斜放四角锥网架 星形四角锥网架星形四角锥网架 棋盘四角锥网架棋盘四角锥网架 三角锥网架三角锥网架 抽空三角锥网架抽空三角锥网架 蜂窝形三角锥网架蜂窝形三角锥网架交叉桁架体交叉桁架体系系角锥体角锥体系系正交：两个方向桁正交：两个方向桁架互相垂直架互相垂直正放：两个方向桁正放：两个方向桁架都与建筑平面架都与建筑平面的边线平行的边线平行一、两向正交正放网架一、两向正

10、交正放网架特点：特点：1 1、两个方向桁架跨度相等或接近时，两个方向桁架受力、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才比较均匀，且能发生整体空间作用2 2、如建筑平面为长方形，空间作用不明显、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，需设斜撑网格平面为几何可变体型，刚度差，需设斜撑3 3、适用范围：建筑平面为正方形或接近正方形、适用范围：建筑平面为正方形或接近正方形中等跨度：中等跨度：30603060米米两向正交正放网架两向正交正放网架 水平斜撑杆水平斜撑杆选用原则：选用原则：在矩在矩形建筑平面中，形建筑平面中，网架的弦杆垂直网架

11、的弦杆垂直于及平行于边界。于及平行于边界。周边支承网架水平斜撑布置方式之一周边支承网架水平斜撑布置方式之一水平斜撑杆水平斜撑杆水平斜撑杆水平斜撑杆正交：两个方向桁架互相垂直斜放：两个方向桁架都与建筑平面的边线成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：故采用图示结构，由角部两个柱故采用图示结构，由角部两个柱子共同承担，避免拉力集中子共同承担，避免拉力集中.适用范围：适用范围

12、：任意尺寸的矩形建筑平面任意尺寸的矩形建筑平面中等跨度：中等跨度：3060米米大跨度：大跨度：60米以上米以上两向正交斜放网架两向正交斜放网架两向正交斜放两向正交斜放 短桁架对长桁架有嵌固短桁架对长桁架有嵌固作用，受力有利，角部产生拔力，常取作用，受力有利，角部产生拔力，常取无角部形式。无角部形式。两向斜交斜放两向斜交斜放 适用于两个方向网格尺适用于两个方向网格尺寸不同的情形，受力性能欠佳，节点构寸不同的情形，受力性能欠佳，节点构造较复杂造较复杂适用范围：任意尺寸的矩形建筑平面中等跨度：3060米大跨度：60米以上三个方向的桁架相互交叉60度而成三、三向交叉网架特点：1、上下弦网格均为三角形2

13、、空间刚度比两向网架好3、杆件内力更均匀4、结点汇交杆件多，构造复杂适用范围：大跨度 ，建筑平面为三角形、六边形、圆形比两向网架刚度大，比两向网架刚度大，适合大跨度适合大跨度三向网架三向网架由三角锥、四角锥或六角锥单元组成棱角斜杆作竖向腹杆四、锥体网架正放四角锥网架正放四角锥网架 正放四角锥网架空间刚度较好，正放四角锥网架空间刚度较好，但杆件数量较多，用钢量偏大。适但杆件数量较多，用钢量偏大。适用于接近方形的中小跨度网架，宜用于接近方形的中小跨度网架，宜采用周边支承。采用周边支承。 正放四角锥体网架特点：正放四角锥体网架特点：（1）杆件内力均匀，点支承时除支座处杆件内力较大，其他杆件内力均匀）

14、杆件内力均匀，点支承时除支座处杆件内力较大，其他杆件内力均匀（2）屋面板规格比较统一，上下弦杆等长，构造简单）屋面板规格比较统一，上下弦杆等长，构造简单适用范围：适用范围：（1）平面接近于正方形的中小跨度周边支承的建筑）平面接近于正方形的中小跨度周边支承的建筑（2）大柱距的点支承、有悬挂吊车的工业厂房）大柱距的点支承、有悬挂吊车的工业厂房四角锥体网架四角锥体网架20082008奥运会场馆（正放四角锥）奥运会场馆（正放四角锥）特点：特点：将正放四角锥将正放四角锥网架适当抽掉一些腹网架适当抽掉一些腹杆和下弦杆。杆和下弦杆。正放抽空四角锥网架正放抽空四角锥网架u特点：特点：保持正放四角锥网架保持正放

15、四角锥网架周边四角锥不变，中周边四角锥不变，中间四角锥间隔抽空，间四角锥间隔抽空，下弦杆下弦杆呈正交斜放呈正交斜放，上弦杆上弦杆呈正交正放呈正交正放。克服了斜放四角锥网克服了斜放四角锥网架屋面板类型多，屋架屋面板类型多，屋面组织排水较困难的面组织排水较困难的缺点。缺点。棋盘形四角锥网架棋盘形四角锥网架斜放四角锥网架斜放四角锥网架u特点：特点：上弦网格呈正交斜放，上弦网格呈正交斜放，下弦网格为正交正放。下弦网格为正交正放。网架上弦杆短，下弦网架上弦杆短，下弦杆长，杆长，受力合理受力合理。 适用于中小跨度周边适用于中小跨度周边支承，或周边支承与支承，或周边支承与点支承相结合的矩形点支承相结合的矩形

16、平面。平面。 星形网架上弦杆比下弦杆短，受力合理。竖杆星形网架上弦杆比下弦杆短，受力合理。竖杆受压，内力等于节点荷载。星形网架一般用于中小受压，内力等于节点荷载。星形网架一般用于中小跨度周边支承情况。跨度周边支承情况。 星形四角锥网架星形四角锥网架三角锥体网架型式：1、上下弦均为三角形网格-空间刚度好2、跳格三角锥体网格：上弦为三角形网格，下弦为三角形和六角形网格-用料省适用范围：建筑平面为矩形、三边形、梯形、六边形、圆形的大跨度结构三角锥网架上下三角锥网架上下弦平面均为正三弦平面均为正三角形网格，上下角形网格，上下弦节点各连弦节点各连9 9根根杆件。杆件。当上、下弦杆和当上、下弦杆和腹杆等长

17、时，三腹杆等长时，三角锥网架受力最角锥网架受力最均匀：整体性和均匀：整体性和抗扭刚度好，适抗扭刚度好，适用于平面为多边用于平面为多边形的大中跨度建形的大中跨度建筑。筑。 三角锥网架三角锥网架 抽空三角锥网架抽空三角锥网架 保持三角锥网架的上弦保持三角锥网架的上弦网格不变，按一定规律网格不变，按一定规律抽去部分腹杆和下弦杆。抽去部分腹杆和下弦杆。 抽杆后，网架空间刚度抽杆后，网架空间刚度受到削弱。下弦杆数量受到削弱。下弦杆数量减少，内力较大。减少，内力较大。抽空三角锥网架适用于抽空三角锥网架适用于平面为多边形的中小跨平面为多边形的中小跨度建筑。度建筑。 上弦网格为三角形和上弦网格为三角形和六边形

18、，下弦网格为六边形，下弦网格为六边形。六边形。腹杆与下弦杆位于同腹杆与下弦杆位于同一竖向平面内。节点、一竖向平面内。节点、杆件数量都较少，适杆件数量都较少，适用于周边支承，中小用于周边支承，中小跨度屋盖。跨度屋盖。蜂窝形三角锥网架本蜂窝形三角锥网架本身是几何可变的：借身是几何可变的：借助于支座水平约束来助于支座水平约束来保证其几何不变。保证其几何不变。 蜂窝三角锥网架蜂窝三角锥网架 角锥体网架角锥体网架 周边支承周边支承 点支承点支承 周边支承与点支承相结合周边支承与点支承相结合 两边和三边支承两边和三边支承周边支承是在网架四周全部或部分边界节点设周边支承是在网架四周全部或部分边界节点设置支座

19、置支座( (图图a a，b)b)，支座可支承在柱顶或圈梁上，支座可支承在柱顶或圈梁上，网架受力类似于四边支承板，是常用的支承方网架受力类似于四边支承板，是常用的支承方式。式。为了减小弯矩，也可将周边支座略为缩进，如为了减小弯矩，也可将周边支座略为缩进，如图图(c) (c) 周边支承周边支承点支承网架受力与钢筋混凝土无梁楼盖相似。点支承网架受力与钢筋混凝土无梁楼盖相似。 为减小跨中正弯矩及挠度，设计时应尽量带有悬挑，多点支承网架的为减小跨中正弯矩及挠度，设计时应尽量带有悬挑，多点支承网架的悬挑长度可取跨度的悬挑长度可取跨度的1 14 41 13 (3 (如图如图) )。 点支撑点支撑周边支撑与点

20、支承结合周边支撑与点支承结合 特点：特点： 平面尺寸很大的平面尺寸很大的建筑物，除在网架建筑物，除在网架周边设置支承外，周边设置支承外，可在内部增设中间可在内部增设中间支承，以减小网架支承，以减小网架杆件内力及挠度杆件内力及挠度网架的高度与网架的高度与屋面荷载、跨度、平面形状屋面荷载、跨度、平面形状、支承条件及设备管道支承条件及设备管道等因等因素有关。素有关。屋面荷载较大、跨度较大时，网架高度应选得大一些。屋面荷载较大、跨度较大时，网架高度应选得大一些。平面形状为圆形、正方形或接近正方形时，网架高度可取得小一些，平面形状为圆形、正方形或接近正方形时，网架高度可取得小一些，狭长平面时，单向传力明

21、显，网架高度应大一些。狭长平面时，单向传力明显，网架高度应大一些。点支承网架比周边支承的网架高度要大一些。点支承网架比周边支承的网架高度要大一些。当网架中有穿行管道时，网架高度要满足要求。当网架中有穿行管道时，网架高度要满足要求。网架的网格尺寸与高度关系密切，斜腹杆与弦杆夹角应控制在网架的网格尺寸与高度关系密切，斜腹杆与弦杆夹角应控制在40405555之间为宜。如夹角过小，节点构造困难。之间为宜。如夹角过小，节点构造困难。网格尺寸要与屋面材料相适应，网架上直接铺设钢筋混凝土板时，网格尺寸要与屋面材料相适应，网架上直接铺设钢筋混凝土板时，网格尺寸不宜过大，一般不超过网格尺寸不宜过大，一般不超过3

22、m3m，否则安装困难。，否则安装困难。对周边支承的各类网架高度及网格尺寸可按下表选用。对周边支承的各类网架高度及网格尺寸可按下表选用。注：注：1 1L2L2为网架短向跨度，单位为米；为网架短向跨度，单位为米； 2 2当跨度在当跨度在18m18m以下时网格数可适当以下时网格数可适当减少。减少。 网架结构的容许挠度不应超过下列数值：用作屋盖网架结构的容许挠度不应超过下列数值：用作屋盖L L2 2/250/250；用作楼；用作楼面面L L2 2300300。L L2 2为网架的短向跨度。为网架的短向跨度。网架屋面排水坡度一般为网架屋面排水坡度一般为1 14 4，可采用下列办法找坡：，可采用下列办法找

23、坡：(a)(a)在上弦节点上加设不同高度的小立柱在上弦节点上加设不同高度的小立柱( (图图a)a)，当小立柱较高时，须，当小立柱较高时，须注意小立柱自身的稳定性；注意小立柱自身的稳定性；(b)(b)对整个网架起拱对整个网架起拱( (图图b)b)；(c)(c)采用变高度网架，增大网架跨中高度，使上弦杆形成坡度，采用变高度网架，增大网架跨中高度，使上弦杆形成坡度，下弦杆仍平行于地面，类似梯形桁架。下弦杆仍平行于地面，类似梯形桁架。有起拱要求的网架有起拱要求的网架( (为消除网架在使用阶段的挠度为消除网架在使用阶段的挠度) )，其拱度可，其拱度可取不大于短向跨度的取不大于短向跨度的1 1300300

24、。 网架屋面找坡网架屋面找坡（a a）用小立柱）用小立柱（b b）起拱）起拱施工中的网架施工中的网架原则原则：网架的选型应结合工程的网架的选型应结合工程的平面形状平面形状、建筑要求建筑要求、荷载和跨度荷载和跨度的大小的大小、支承情况支承情况和和造价造价等因素综合分析确定。等因素综合分析确定。按照按照网架结构设计与施工规程网架结构设计与施工规程JGJ7JGJ79191的划分：的划分：大跨度大跨度为为60m60m以上；以上；中跨度中跨度为为303060m60m；小跨度小跨度为为30m30m以下。以下。平面形状为矩形的周边支承网架，当其边长比平面形状为矩形的周边支承网架，当其边长比( (长边短边长边

25、短边) )小于或小于或等于等于1.51.5时，宜选用正放或斜放四角锥网架，棋盘形四角锥网架，时，宜选用正放或斜放四角锥网架，棋盘形四角锥网架，正放抽空四角锥网架，两向正交斜放或正放网架。对中小跨度，也正放抽空四角锥网架，两向正交斜放或正放网架。对中小跨度，也可选用星形四角锥网架和蜂窝形三角锥网架。可选用星形四角锥网架和蜂窝形三角锥网架。平面形状为矩形的周边支承网架，当其边长比大于平面形状为矩形的周边支承网架，当其边长比大于1.51.5时，宜选用时，宜选用两向正交正放网架，正放四角锥网架或正放抽空四角锥网架。当边两向正交正放网架，正放四角锥网架或正放抽空四角锥网架。当边长比不大于长比不大于2 2时，也可用斜放四角锥网架。时，也可用斜放四角锥网架。平面形状为矩形、多点支承的网架，可选用正放四角锥网架、正放平面形状为矩形、多点支承的网架，