平板网架结构T63

平板网架结构

Ch9.3•本章主要内容：••••••••1、概述2、平板网架的结构体系及其形式3、网架结构的支承方式4、网架结构的受力特点及其选型5、网架结构主要几何尺寸的确定6、网架结构的构造7、组合网架结构8、网架结构的工程实例PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建••空间网格结构：1、平板网架结构2、网壳结构网架结构是由很多杆件通过节点，按照一定规律组成的网状空间杆系结构。网架结构根据外形可分为平板网架和曲面网架。通常情况下，平板网架简称为网架；曲面网架简称为网壳。

backPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建9.3.1概述•平板网架结构的优点：back餀

•1、平板网架为三向受力的空间结构，比平面结构(如平 面桁架结构)自重轻、节省钢材。

•2、网架结构整体刚度大，稳定性好、安全储备高，能 有效地承受各种非对称荷载、动荷载、集中荷载的作 用，对局部超载、施工时不同步提升和地基不均匀沉降 等有软强的适应能力，并有良好的抗震整体性。通过适 当的连接构造，还能承受悬挂吊车及由于柱上吊车引起 的水平纵横向的刹车力作用。

•3、平板网架是一种无水平推力或拉力的空间结构PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建•4、网架结构应用范围广泛，平面布置灵活•5、网架结构易于实现制作安装的工厂化、标准化•6、网架结构占有的空间小，并可利用网架上、下弦之间的空间布置各种设备及管道等•7、网架的建筑造型新颖、壮观、轻巧，大方，并能直接利用网架上下弦杆件及腹杆的布置形成一些美丽的天花图案，因而为建筑师和业主所乐于采用。back餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建5back•马道是网架上用来悬挂或检修灯具、设备的通道。由于网架杆件不能 受弯，可在下弦节点上布置型钢梁，马道布置在型钢梁上。也有把马 道直接布置在下弦杆上，但布置马道的下弦杆截面和高强螺栓必须考 虑横向荷载的作用，做抗弯、抗剪验算。马道宽b一般取600mm， 高度h一般取1000mm。餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建

9.3.2平板网架的结构体系及其形式•平板网架结构：•交叉桁架体系：两向交叉平面桁架体系三向交叉平面桁架体系••角锥体系：•四角锥、三角锥、六角锥等组成。餀

backPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建网架是由上弦杆、下弦杆两个表面及上下弦面之间的腹杆组成，一般称为双层网架。有时，网架是由上弦、下弦、中弦三个弦杆面，及三层弦杆之间的腹杆组成，为三层网架。当跨度大于50m时，可考虑采用三层网架；当跨度大于80m时，可优先采用三层网架，可降低用钢量。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建•一、交叉桁架体系网架餀

•1、两向正交正放网架

backPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建back当网架两个方向的跨度相等或接近时，两个方向桁架共同传递外荷，且两方向的杆件内力差别不大，受力均匀，空间作用明显。但当两方向边长比变大时，荷载沿短向桁架传力明显，类似于单向板传力，网架的空间作用将大为减弱。这种网架上下弦的网格尺寸相同，同一方向的各平面桁架长度相同，因此构造简单，便于制作安装。这种网架的上下弦网格平面都为方形网格，属于几何可变体系，需要适当设置水平支撑，以保证其在水平力作用下的几何不变性。这种网架适用于正方形，近似正方形的建筑平面，跨度以30～60m的中等跨度为宜。餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建•2、两向正交斜放网架back餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建11back这种种网网架架的的布布置置方方法法，，各各榀榀桁桁架架长长短短不不一一，，但但最最长长桁桁架架长长度等等于于（（为为平平面面短短边边）），，它它的的长长度度并并不不因因平平面面长长边边的的增增加加而改改变变，，而而且且是是两两方方向向传传递递荷荷载载，，因因此此克克服服了了两两向向正正交交正正放网网架架在在建建筑筑平平面面为为长长条条矩矩形形时时接接近近于于单单向向受受力力状状态态的的缺缺点。再再加上上两向向正交交斜放放网架架的周周边区区格为为三角角形，，为几几何不变变体系系，其其刚度度较两两向正正交正正放网网架大大大提提高。。因此，这这类网网架适适用于于建筑筑平面面为正正方形形或长长方形形的中中大跨跨度的情情况，，应用用范围围更广广泛了了。由于各各榀桁桁架长长度不不同，，靠角角部的的短桁桁架刚刚度较较大，，对与与其垂直直的长长桁架架起弹弹性支支承作作用，，可大大大减减小长长桁架架跨中中弯矩，，这是是有利利的；；但同同时会会使长长桁架架的两两端产产生负负弯矩，使使四角角支座座产生生较大大拉力力，可可能使使四角角翘起起，因因此要要特别注注意四四角的的抗拉拉支座座的设设计。。餀PDF文件使使用"pdfFactoryPro"试用版版本创创建3、两向向斜交交斜放放网架架由两组组平面面桁架架斜交交而成成，餀桁架与与建筑筑边界界成一一斜角角。这类网网架由由于构构造复复杂，，受力性能能不好好，因因而很很少采采用，一一般用用于建建筑平平面两两方向柱距距不等等的情情况。。back12PDF文件使使用"pdfFactoryPro"试用版版本创创建•4、三向向交叉网网架back这种网网架由由三组组互成成60夹角的的平面桁桁架相相交而成成。因为其其上下下弦网网格均均为三三角形，故故其刚刚度较较双向向平面面桁架架大，受受力也也较为为均匀匀。但但由于于多了一一个方方向的的桁架架，节节点汇汇交的杆杆件较较多，，节点点构造造比较较复杂，，宜采采用圆圆钢管管杆件件及球球节点。。这种网网架适适用大大跨度度建筑筑（l>60m），特别适适用于于三角角形，多多边形形和圆圆形的的建筑筑平面。餀PDF文件使使用"pdfFactoryPro"试用版版本创创建14back餀PDF文件使使用"pdfFactoryPro"试用版版本创创建155、单向向折线线形网网架back由一系系列平平面桁桁架相互斜斜交成成V字形而而形成。。餀PDF文件使使用"pdfFactoryPro"试用版版本创创建•二、角锥体体系网网架•1、四角角锥网网架•（1）正放放四角角锥网网架网架杆杆件受受力较较均匀匀，空空间刚度较较好，，由于上弦弦平面面均为正方方形网网格，，则屋屋面板板规格统一一，上上下弦弦杆长长度相相同，制制作、、构造造简单单。但但杆件数量量多，，用钢钢量大大些，，适用于建建筑平平面接接近正正方形形平面的中中、小小跨度度周边边支承承的情况，，也适适用于于大柱柱网，，点支承、、设有有悬挂挂吊车车的工工业厂房的的情况况。PDF文件使使用"pdfFactoryPro"试用版版本创创建•（2）正放抽抽空四四角锥锥网架架餀backPDF文件使使用"pdfFactoryPro"试用版版本创创建•（3）斜放四四角锥锥网架架餀这种网网架的的上弦弦与建建筑平平面边边界成45角，下下弦与与建筑筑边界界平行行或垂直。。斜放放四角角锥网网架的的上弦弦杆约为下下弦杆杆长度度的0.7倍。一一般情况下下，上上弦受受压，，下弦弦受拉拉，受力合合理，，可以以充分分发挥挥材料料的强度。。节点点汇集集的杆杆件数数目少少，构造简简单。。这种网网架适适用于于中小小跨度度和矩矩形平面的的建筑筑，当当为点点支承承时，，要注意在在周边边布置置封闭闭的边边桁架架，以保证证网架架的稳稳定。。backPDF文件使使用"pdfFactoryPro"试用版版本创创建19（4）棋盘形形四角角锥网网架back这种网网架是是将斜斜放四四角锥锥网架水水平转转动45，并加加设平行于于边界界的周周边下下弦而而形成的。。这种网网架受受力合合理，，受力力均匀，，杆件件较少少，屋屋面板板规格统统一，，适用用于小小跨度度周边支支承的的情况况。餀PDF文件使使用"pdfFactoryPro"试用版版本创创建•（5）星形四四角锥锥网架架这种网网架的的单元元体由由两个个倒置置的三三角形形小桁桁架相相互交交叉而成，，两个个三角角形小小桁架架底边边构成成网架架上弦弦，与与边界界成45。两个个小桁桁架交交汇处处设有有竖杆杆，各各单元元顶点点相连连即为为下弦杆杆，下下弦为为正交交正放放。星星形网网架上上弦杆杆比下下弦杆杆短，受受力合合理。。但在在角部部上弦弦杆可可能受受拉，，该处处支座座可能出现现拉力力。PDF文件使使用"pdfFactoryPro"试用版版本创创建•2、三角角锥网网架•（1）三角角锥网网架back餀PDF文件使使用"pdfFactoryPro"试用版版本创创建•（2）抽空空三角锥网网架PDF文件使使用"pdfFactoryPro"试用版版本创创建23抽空三三角锥锥网架架（天津津塘沽沽车站站候车室室）PDF文件使使用"pdfFactoryPro"试用版版本创创建•（3）蜂窝形形三角角锥网网架餀网架上上弦平平面为为三角角形和六六边形形，下下弦平平面为六六边形形网格格。上弦平平面的的六边边形网网格增加加了屋屋面板板布置置与屋面面找坡坡的困困难。。这种网架适适用于中、、小跨度的周周边支承的的六边形、矩矩形和圆形形平面的建筑筑。backPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创创建•3、六角锥网架back（锥尖向下下）餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创创建26back（锥尖向上上）餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创创建•9.3.3网架结构的的支承方式式一、周边支支承网架所有边界节节点都支承承在周边柱柱上时，虽虽柱子布置置较多，但但传力直接明确，，网架受力力均匀，适适用于大、、中跨度的的网架。所有边界节节点支承于于梁上，这这种支承方方式，柱子子数量较少少，而且柱距布置置灵活，从从而便于建建筑设计，，且网架受受力均匀，，它一般适用于中中小跨度的的网架。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创创建•二、三边支支承网架自由边必须须设边梁或或桁架梁，适用范围：：飞机库或或飞机修理装配配车间backPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创创建ÿ三、两边支支承网架back餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创创建back支承在四个个支•四、点支承承网架适用范围：：这种支承方方式一般将将网架大柱距的厂厂房或仓库点或多个支支点上，柱柱子数量少，建建筑平面布置灵灵活，建筑筑使用方便便，特别对对于大柱距距的厂房和仓仓库较适用用。为了减减少网架跨跨中的内力力或挠度，，网架周边宜设置置悬挑，而而且建筑外外形轻巧美美观。•五、周边支支承与点支支承相结合合的网架PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创创建ã319.3.4网架结构的的选型网架的形式式很多，如如何结合具具体工程合合理地选择择网架形式式是首先面面临的问题。网架的的选型应根根据建筑平平面形状和和跨度大大小、网网架的支承承方式、荷荷载大小、屋面面构造和和材料、、制作作安装方法法等，结合合实用与与经济的原原则综合分分析确定。一一般情况应应选择几个个方案经优优化设计计而确定。。在优化设设计中，，不能单纯考虑虑耗钢量量，应考虑虑杆件与节节点间的造造价差别别、屋面面材料与与围护结结构费用、安安装费用用、结构构的整整体刚度、、网架的外外观效果等等综合经济济指标。。对于周边支支承情况的的矩形平平面，当当其边长长比小于或或等于1.5时，宜选选用斜放四角锥网网架、棋棋盘形四四角锥网网架、正放抽空四四角锥网架架，也可考考虑选用两向正交斜斜放网架、、两向正交交正放网架架。正放四四角锥网架架耗钢量量较其他网网架高，但杆杆件标准化化程度比比其他网架架好，结结构的整体体刚度及及网架的外外观效果好，是目目前采用用很多的的一种网网架形式。。对于中中小跨度，，也可选用用星形四四角锥网架和和蜂窝形形三角锥网网架。当当边长比大大于1.5时，宜宜选用两向向正交正正放网架、正正放四角角锥网架和和正放抽抽空四角锥锥网架。。当平面面狭长时，，可采用用单向折线形形网架。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创创建ÿ32back餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创创建33back对于点支承承情况矩形形平面，宜宜采用两向向正交正放放网架、正放四四角锥网架架、正放抽抽空四角锥锥网架。对于平面形形状为圆形形、多边形形等，宜选选用三向网网架、三角锥网架架、抽空三三角锥网架架。由于三三角锥网架架的整体刚度及网网架的外观观效果好，，也是目前前采用较多多的一种网架形式式。对于大跨度度建筑，尤尤其是当跨跨度近百米米时，实际际工程的经验证明明，三角锥锥网架和三三向网架其其耗钢量反反而比其他网架省省。因此，，对于这样样大跨度的的屋盖，三三角锥网架和三向向网架是一一个适宜的的选型。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创创建9.3.5网架结构主主要几何尺尺寸的确定定•一、网架的的网格尺寸寸•••网格尺寸的的大小，主主要是上弦弦网格尺寸寸。网格尺尺寸主要与与网架的跨跨度，屋面面材料，网架架的型式，，网架高度度，荷载大大小等因素素有关。当屋面采用用钢筋混凝凝土屋面板板、钢丝网网水泥板时时，网格尺尺寸一般为为2~4m；当采用轻型屋屋面材料时时，网格尺尺寸一般可可取3~6m。通常斜腹杆杆与弦杆的的夹角为45~60，否则，节节点构造麻麻烦，因此此网格尺寸寸与网餀架高度应有有合适的比比例关系。。backPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创创建35•二、网架的的高度back平板网架受受力性质从从整体上来来说是一个个受弯构件件，网架高度越大，，弦杆内力力就较小，，弦杆用钢钢量减少，，但腹杆长度增长，，腹杆用钢钢量增多，，并且围护护结构材料料增多；因而，网架架高度应适适当。同时，网架架的高度还还与屋面荷荷载的大小小，建筑要要求，建筑平平面面的的形形状状，，节节点点形形式式，，支支承承条条件件有有关关。。当当屋屋面面荷荷载载较大大时时，，网网架架高高度度应应大大些些；；反反之之，，则则网网架架高高度度可可小小些些；；当网网架架中中有有管管道道穿穿行行时时，，网网架架高高度度要要满满足足此此要要求求；；当当建建筑平平面面为为圆圆形形、、正正方方形形或或接接近近方方形形时时，，网网架架高高度度可可小小些。。一一般般采采用用螺螺栓栓球球节节点点的的网网架架高高度度可可比比采采用用焊焊接接空空心心球节节点点的的网网架架高高度度小小些些。。周周边边支支承承时时，，网网架架高高度度可可取取小小些；；点点支支承承时时，，网网架架高高度度应应取取大大些些。。餀PDF文件件使使用用"pdfFactoryPro"试用用版版本本创创建建36三、、网网架架弦弦杆杆的的层层数数当网网架架跨跨度度大大于于50米时时，，三三层层网网架架的用用钢钢量量比比两层层网网架架小小，，且且跨跨度度越越大大，，上上述述优优点点越越明明显显。。腹杆杆布布置置原原则则是是尽尽量量使使压压杆杆短短，，拉拉杆杆长长，，使使网网架架受受力力合合理理。。对对交交叉叉桁桁架架体体系网网架架，，腹腹杆杆倾倾角角一一般般在在40~55之间间，，角角锥锥体体系系网网架架，，斜斜腹腹杆杆的的倾倾角角宜宜采采用60，可可以以使使杆杆件件标标准准化化，，便便于于制制作作。。•四、、腹腹杆杆体体系系PDF文件件使使用用"pdfFactoryPro"试用用版版本本创创建建当网网架架跨跨度度较较大大时时，，造造成成网网格格尺尺寸寸较较大大，，上上弦弦一一般般受压压，，需需减减小小上上弦弦长长度度，，宜宜采采用用再再分分式式腹腹杆杆。。PDF文件件使使用用"pdfFactoryPro"试用用版版本本创创建建•五、、悬悬臂臂长长度度back餀PDF文件件使使用用"pdfFactoryPro"试用用版版本本创创建建9.3.6网架架结结构构的的构构造造•一、、杆杆件件截截面面网架架常常采用用圆圆钢钢管管、、角角钢钢、、薄薄壁壁型型钢钢作作为为杆杆件件。。圆圆钢钢管管截截面面封闭闭，，且且各各向向同同性性，，抗抗弯弯刚刚度度各各向向都都相相同同，，回回转转半半径径大大，，抗抗扭刚刚度度大大，，因因此此受受力力性性能能较较好好，，承承载载力力高高。。杆杆件件优优先先选选用用圆圆钢管管，，且且最最好好是是薄薄壁壁钢钢管管。。但但圆圆钢钢管管的的价价格格较较高高。。因因而而对对于于中小小跨跨度度且且荷荷载载较较小小，，也也可可采采用用角角钢钢或或薄薄壁壁型型钢钢。。杆件件的的材材料料一一般般用用Q235钢和和16Mn钢。。16Mn钢强强度度高高，，塑塑性性好，，当当荷荷载载较较大大或或跨跨度度较较大大时时，，宜宜采采用用16Mn钢，，可可以以减减轻轻网架架自自重重和和节节约约钢钢材材。。由于于铝铝合合金金、、不不锈锈钢钢等等材材料料有有减减轻轻结结构构自自重重、、抵抵御御大大气气腐腐蚀和提高建筑筑美学效果等等作用,近年来我国也也兴建了采用用铝合金、不锈锈钢、耐侯钢钢等金属材料料的网架结构构。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建建•二、节点•1、焊接钢板节节点网架中的节点点起着连接各各方向的汇交交杆件，并传递杆件内力力的作用。网网架结构是空空间结构，节点上汇交的的杆件多，最最少也有6根，最多可达13根，而且呈空空间汇交关系系。餀back40PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建建back餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建建2、焊接空心球球节点back它是用两块圆圆钢板经热压或冷压成成的两个半球，然后对对焊成整体。为了加强强球的强度和刚度，可可先在一半球中加焊一一加劲肋，因而焊接接空心球节点又分为加加肋与不加肋两种餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建建3、螺栓球节点点这种节点是在在实心钢球上上钻出螺丝孔孔，然后用高高强螺栓将汇汇交于节点处的焊有有锥头或封板板的圆钢管杆杆件连接而成成的。这种节点具有有焊接空心球球节点的优点点，同时又不不要焊接，能能加快安装速度，缩缩短工期。但但这种节点构构造复杂，机机械加工量大大。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建建back•三、支座形式式•网架结构的支支座一般采用用铰支座•既能承受压力力又能承受拉拉力，允许节节点处的转动动和滑动•1、压力支座•（1）平板压力支支座由于支座底板板与支承面间的摩擦力较较大，支座不能转动、移移动，与计算假定中铰接接假定不太相符，因此只只适用于小餀跨度网架。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建建•（2）单面弧形压力支座back由于支座底板板和柱顶板之间加设设一弧形钢板，支座座可产生微量转动和和移动，与铰接的的计算假定较符合，，这种支座节点适用用于中小跨度的网架架。餀PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建建（3）双面弧形压力力支座称为摇摆支座座，它是在支支座底板与柱柱顶板间加设一一块上下两面面为弧形的铸铸钢块，因而支支座可以沿钢钢块的上下两两弧形面作一定定的转动和侧侧移。当网架跨度大大，周边支承承约束较强，，且温度影响较较显著时，其其支座产生的的转动和侧移对对网架受力的的影响就不能能忽视，此前两两种支座节点点一般不能满满足计算假定对对支座处既能能产生自由转转动，又能侧移移的要求，而而双面弧形压压力支座节点比比较适合。但但这种支座节节点构造较复杂杂，加工麻烦烦，造价高，，而且只能在一一个方向转动动，不利于抗抗震。46PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建建•（4）球形压力支座这种支座节点点是以一个凸凸出的实心半球嵌嵌合在一个凹凹进半球内，在任任意方向都能能转动，不产生弯弯矩，并在x、y、z三个方向都不不产生线位移，因而此种种支座节点有有利于抗震。比较适合于多多点支承的大大跨度网架，或带带悬挑的四点点支承网架。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建建48（5）板式橡胶支座座这种支座节点点是在支座底板和柱顶顶板间加设一块板式橡橡胶支座垫板，它是由由多层橡胶与薄钢板制制成的。这种支座不仅仅可沿切向及法向移动动，还可绕两向转动。。其构造简单，造价较较低，安装方便，适用用于大中跨度网架。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建建•2、拉力支座•（1）平板拉力支座back平板压力或拉拉力支座此种支座节点点连接形式同同平板压力支座座节点，支座座的垂直拉力由由锚栓承受，，这种支支座节节点适适用于于较小小跨度的的网架架。餀PDF文件使使用"pdfFactoryPro"试用版版本创创建50（2）单面弧弧形拉拉力支支座back此种支支座节节点与与单面面弧形压压力支支座节节点相相似，适适用于于中小小跨度度网架。。平板拉拉力支支座节节点和和单面弧弧形拉拉力支支座节节点只适适用于于有些些在角角部支座座处产产生垂垂直拉拉力的网网架，，如斜斜放四四角锥网网架、、两向向正交交斜放网网架。。餀PDF文件使使用"pdfFactoryPro"试用版版本创创建•四、柱柱帽back餀PDF文件使使用"pdfFactoryPro"试用版版本创创建•五、屋屋面back网架的的屋面面做法法网架结结构一一般采采用轻轻质、、高强强、保保温、、隔热热、防防水性性能良良好的的屋面面材料，以以实现现网架架结构构经济济省钢钢的优优点。。由于选选择屋屋面材材料的的不同同，网网架结结构的的屋面面有无无檩体体系和和有檩檩体系系屋面两种种。1．无檩檩体系系屋面面当屋面面材料料选用用钢丝丝网水水泥板板或预预应力力混凝凝土屋屋面板板时，，一般般它们们的尺寸较较大，，所需需的支支点间间距较较大，，因而而多采采用无无檩体体系屋屋面。。通常常屋面板的的尺寸寸与上上弦网网格尺尺寸相相同，，屋面面板可可直接接放置置在上上弦网网格节节点的支托托上，，并且且至少少有三三点与与网架架上弦弦节点点的支支托焊焊牢。。此种种做法法即为无檩檩体系系屋面面。无檩体体系屋屋面零零配件件少，，施工工、安安装速速度快快，但但屋面面板自自重大大，会会导致网架架用钢钢量增增加。。餀PDF文件使使用"pdfFactoryPro"试用版版本创创建53back无檩体体系屋屋面构构造餀PDF文件使使用"pdfFactoryPro"试用版版本创创建2．有檩檩体系系屋面面当屋面面材料料选用用木板板、水水泥波波形瓦