平板网架结构的结构形式及支承方式

第六章平板网架结构目录6.1结构形式6.2网架的结构形式6.3网架的支承方式广州新白云机场钢构工程新加坡滨海艺术中心

6.1结构形式大跨度结构的分类

平面结构体系空间结构体系梁式结构（平面、空间桁架）平面刚架结构拱式结构

平板网架结构

网壳结构

悬索结构

斜拉结构

张拉整体结构梁式结构平面刚架结构拱式结构返回平面结构体系平板网架网壳结构图1(a)平行布置预应力双层索系；斜拉结构(图1c)MaysvilleBridge图2张拉整体结构6.1概述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。在节点荷载作用下，各杆件主要承受轴力，经济指标较好。网架结构构优点：：1、三向受力力空间体体系，自自重轻，，节约钢钢材。2、网架结结构组合合有规律律，大量量杆件和和节点的的形状、、尺寸相相同,并且杆件件和节间间规格较较少，便便于大批批量生产产，现场场进行拼拼接容易易，提高高施工速速度。3、网架结结构是一一种无水水平推力力或拉力力的空间间结构，，支座构构造简单单，简支支即可。。便于下下部支承承结构的的处理。。4、整体刚刚度大，，稳定性性好，安安全储备备高，抗抗震性能能好。5、网架占占用空间间小，可可利用网网架上下下弦之间间的空间间布置各各种设备备和管道道，更有有效利用用空间，，使用方方便。6、建筑造造型新颖颖、壮观观、轻巧巧、大方方，并能能直接利利用网架架上下弦弦杆和腹腹杆的布布置形成成一些美美丽的天天花图案案。6.2网架的结结构体系系及形式式网架分两两大类：：1、有不同同方向的的平行弦弦桁架相相互交叉叉组成，，称为交叉桁架架体系网网架。2、由三、、四、六六角锥等等锥体单单元组成成的空间间网架结结构，称称为角锥体系系网架。。在网架结结构应用用早期，，交叉桁桁架比角角锥容易易推广。。因为交交叉桁架架体系可可先拼装装成平面面桁架，，然后进进行总拼拼，施工工简单。。但在网网架制作作越来越越专业的的时候，，角锥体体系因其其良好的的受力性性能而更更具有竞竞争力。。网架按弦弦杆层数数不同可可分为双层网架架和三层网架架。双层网架架是由上弦、下下弦和腹腹杆组成的空空间结构构(图1），是最最常用的的网架形形式。图1双层网架架特点：三层网架架是由上弦、中中弦、下下弦、上上腹杆和和下腹杆杆组成的空空间结构构(图2)。特点是增增加网架架高度，，减小弦弦杆内力力，减小小网格尺尺寸和腹腹杆长度度。当网架跨跨度较大大时，三三层网架架用钢量量比双层层网架用用钢量省省。但由由于节点点和杆件件数量增增多，尤尤其是中中层节点点所连杆杆件较多多，使构构造复杂杂，造价价有所提提高。选用原则则：网架跨度度较大时时，采用用。图2三层网架架双层网架架的常见见形式平面桁架架网架四面锥体体系网架架三角锥体体体系网网架两向正交交正放网网架两向正交交斜放网网架三向网架架正放四角角锥网架架正放抽空空四角锥锥网架棋盘四角角锥网架架斜放四角角锥网架架星形四角角锥网架架三角锥网网架抽空三角角锥网架架蜂窝形三三角锥网网架一、平面桁架架网架（（交叉桁桁架体系系网架））由平面桁桁架交叉叉组成。。这类网网架上下下弦长度度相等，，而且上上下弦和和腹杆位位于同一一垂直面面内，一一般可计计为斜腹腹杆受拉拉，竖杆杆受压，，斜腹杆杆与弦杆杆的角度度在40-60之间，这这类网架架有四种种形式：：1、两向正交交正放网网架由两个方方向的平平面桁架架交叉而而成，交交叉角为为90度，故称称正交。两个方方向的桁桁架分别别平行于于建筑物物平面的的边线，，故称正放。两个方向向网格数数宜布置置成偶数数，如为为奇数，，则在桁桁架中部部节间应应做成交交叉腹杆杆。两向正交交正放网网架水平斜撑杆选用原则则：在矩形建建筑平面面中，网网架的弦弦杆垂直直于及平平行于边边界。该网架上上下弦组组成的网网格为矩矩形，腹腹杆又在在上下弦弦平面内内，属于于几何可变变。为能有有效传递递荷载，，对于周边支撑撑网架，宜在支支承平面面内沿周周边设置置水平斜斜杆。水平斜撑杆水平斜撑杆对于点支承网网架，应在支支承平面面内沿主主桁架的的两侧设设置水平平斜杆。。水平斜撑杆水平斜撑杆图周边支承承网架水水平斜撑撑布置方方式之一一水平斜撑杆水平斜撑杆两向正交交正放网网架的受受力类似于两两向等刚刚度交叉叉梁，随平面尺尺寸及支支承情况况而变化化。对周边支承承，平面尺尺寸越接接近正方方形，两两个方向向桁架杆杆内力越越接近，，空间作作用越明明显，但但随边长长比的增增大，单单向传力力作用明明显增大大；对于点支承，支承附附近的杆杆件及主主桁架杆杆件内力力较大，，其他部部位内力力较小，，两者差差别较大大。2.两向正交交斜放网网架1）定义：：由两组相相互交叉叉成90度的平面面桁架组组成，但但每片桁桁架与建建筑平面面边线的的交角为为45度。可理解为为两向正正交正放放网架在在建筑平平面上放放置时转转动45度。2）特点：：网架中各各片桁架架长短不不一。节节间数有有多有少少，四角角的短桁桁架刚度度较大，，对长桁桁架有一一定的嵌嵌固作用用，减少少长桁架架跨中弦弦杆受力力，对网网架受力力有力。。对于矩形形平面，，周边支支承时，，可处理成成长桁架架通过角角柱和长长桁架不不通过角角柱。前者将将使四个个角柱产产生较大大的拉力力；后者者可避免免角柱产产生过大大的拉力力，但需需要在长长桁架支支座处设设两个边边角柱。。图两向正交交斜放网网架两向正交交斜放短桁架对对长桁架架有嵌固固作用，，受力有有利角部部产生拔拔力，常常取无角角部形式式。3、两向斜斜交斜放放网架由两个方方向桁架架相交◎◎角交叉叉而成，，形成棱棱形网格格。适用于两个方向向网格尺尺寸不同同，而要要求弦杆杆长度相相等。两向斜交交斜放适用于两两个方向向网格尺尺寸不同同的情形形受力性性能欠佳佳，节点点构造较较复杂。。4、三向网网架三个方向向的平面面桁架相相互交角角60比两向网网架刚度度大，适适合大跨跨度常用于正正三角形形，正六六三角形形平面在某些平平面形状状会出现现不规则则杆件图三向网架架2、四角锥锥体系网网架由许多四四角锥按按一定规规律组成成，组成成的基本本单元为为倒置四角角锥。这类网网架上下下平面均均为方形形网格，，下弦节节点均在在上弦网网格形心心的投影影线上，，与上弦弦网格的的四个节节点用腹腹杆相连连。若改变上上下弦错错开的平平移值，，或相对对旋转上上下弦杆杆，并适适当抽去去一些弦弦杆和腹腹杆，即即可到各各种形式式的四角角锥。图正放四角角锥网架架正放四角角锥网架架空间刚刚度较好好，但杆杆件数量量较多，，用钢量量偏大。。适用于于接近方方形的中中小跨度度网架，，宜采用用周边支支承。1、正放四四角锥网网架2008奥运会场场馆（正正放四角角锥）运动场看看台2、正放抽抽空四角角锥网架架在正放四四角锥的的基础上上，为节节约钢材材，便于于采光和和通风，，可适当当抽去一一些四角角锥单元元中的腹腹杆和下下弦杆，，使下弦弦网格尺尺寸扩大大一倍，，形成正正放抽空空四角锥锥。特点：将将正放四四角锥网网架适当当抽掉一一些腹杆杆和下弦弦杆。图正正放抽空空四角锥锥网架棋盘形四四角锥网网架保持正放放四角锥锥网架周周边四角角锥不变变，中间间四角锥锥间隔抽抽空，下下弦杆呈呈正交斜斜放，上上弦杆呈呈正交正正放。克服了斜斜放四角角锥网架架屋面板板类型多多，屋面面组织排排水较困困难的缺缺点。图棋盘形四四角锥网网架图斜放放四角锥锥网架斜放四角角锥网架架上弦网格格呈正交交斜放，，下弦网网格为为正交正正放。网网架上弦弦杆短，，下弦杆杆长，受受力合理理。适用于中中小跨度度周边支支承，或或周边支支承与点点支承相相结合的的矩形平平面。星形网架架上弦杆杆比下弦弦杆短，，受力合合理。竖竖杆受压压，内力力等于节节点荷载载。星形形网架一一般用于于中小跨跨度周边边支承情情况。图星形四角角锥网架架三角锥网网架上下下弦平面面均为正正三角形形网格，，上下弦弦节点各各连9根杆件。。当网架高高度为网网格尺寸寸的倍时时，上下下弦杆和和腹杆等等长。三三角锥网网架受力力均匀：：整体性性和抗扭扭刚度好好，适用用于平面面为多边边形的大大中跨度度建筑。。图三角锥网网架图抽空三角角锥网架架保持三角角锥网架架的上弦弦网格不不变，按按一定规规律抽去去部分腹腹杆和下下弦杆。。抽杆后，网架架空间刚度受受到削弱。下下弦杆数量减减少，内力较较大。抽空三角锥网网架适用于平平面为多边形形的中小跨度度建筑。上弦网格为三三角形和六边边形，下弦网网格为六边形形。腹杆与下弦杆杆位于同一竖竖向平面内。。节点、杆件件数量都较少少，适用于周周边支承，中中小跨度屋盖盖。蜂窝形三角锥锥网架本身是是几何可变的的：借助于支支座水平约束束来保证其几几何不变。图蜂窝三角锥网网架原则：网架的的选型应结合合工程的平面形状、建筑要求、荷载和跨度的的大小、支承情况和造价等因素综合分分析确定。按照《网架结构设计计与施工规程程》JGJ7—91的划分：大跨度为60m以上；中跨度为30—60m；小跨度为30m以下。6.2.2网架的选型平面形状为矩矩形的周边支支承网架，当当其边长比(长边／短边)《1.5时，宜选用正放放或斜放四角角锥网架，棋棋盘形四角锥锥网架，正放放抽空四角锥锥网架，两向向正交斜放或或正放网架。。对中小跨度，也可选用星形四角锥网网架和蜂窝形形三角锥网架架。平面形状为矩矩形的周边支支承网架，当当其边长比>1.5时，宜选用两向正交正放放网架，正放放四角锥网架架或正放抽空空四角锥网架架。当边长比《2时，也可用斜放四角锥网网架。平面形状为矩矩形、多点支支承的网架，，可选用正放四角锥网网架、正放抽抽空四角锥网网架，两向正正交正放网架架。对多点支承承和周边支承承相结合的多多跨网架还可可选用两向正交斜放放网架或斜放放四角锥网架架。平面形状为圆圆形、正六边边形及接近正正六边形且为为周边支承网网架，可选用三向网网架，三角锥锥网架或抽空空三角锥网架架。对中小跨度度也可选用蜂窝形三角锥锥网架。网架的支承方方式：周边支承点支承周边支承与点点支承相结合合两边和三边支支承6.3网架结构的支支承周边支承是在在网架四周全部或部分边边界节点设置支座座(图17a，b)，支座可支承承在柱顶或圈圈梁上，网架架受力类似于于四边支承板板，是常用的的支承方式。。为了减小弯矩矩，也可将周周边支座略为为缩进，如图图17(c)图17周边支承点支承网架受受力与钢筋混混凝土无梁楼楼盖相似。为减小跨中正正弯矩及挠度度，设计时应应尽量带有悬悬挑，多点支支承网架的悬悬挑长度可