组合网架结构的发展和应用

1.组合网架结构的发展和应用以钢筋混凝土上弦板代替一般钢网架结构的上弦，以钢和钢筋混凝土的组合节点代替钢上弦节点。20世纪80年代发展起来的新结构。墨西哥早在20世纪60年代曾提出一种空间板结构。实际上是一块将受拉部分混凝土挖去的钢筋混凝土平板，下弦和腹杆由Φ10圆钢制作而成。德国MERO公司在1981年曾提出一种称为MERO-Massiv组合网架体系。1可编辑版1.组合网架结构的发展和应用罗马尼亚在1981年曾设计了一幢斜放四角锥组合网架的多功能体育馆，平面尺寸30m见方，网架高度1.80m，预制上弦板和下弦网格均为3m见方，经详细分析，其用钢量比全钢网架可节省22％，造价可降低1％～2％。1980年江苏徐州夹河煤矿两幢食堂屋盖，平面尺寸分别21m×54m及9m×l8m，与国际上同步率先在我国采用了蜂窝形三角锥组合网格结构，与一般钢网架相比，节省用钢量19.3％。截至2000年底，我国已建成的组合网架结构约40幢，是世界上组合网架用得最多的国家。1987年建成的江西抚州地区体育馆，平面尺寸45.5m×58m，为目前国内外跨度最大的组合网架。2可编辑版1.组合网架结构的发展和应用1988年建成的新乡百货大楼加层扩建工程，平面尺寸为35m×35m，在原两层框架结构上增加4层斜放四角锥组合网架，这是我国首次在多层大跨建筑中采用组合网架楼层及屋盖结构。长沙纺织大厦，地下2层，地上11层，平面尺寸24m×27m，柱网12m×l0m和12m×7m两种，采用正放抽空四角锥组合网架，总建筑覆盖面积约7000m2。这是我国在高层建筑中首次采用组合网架楼层及屋盖结构，也是目前覆盖建筑面积最大的群体组合网架。3可编辑版1.组合网架结构的发展和应用返回4可编辑版2.组合网架的特点

是一种板系、梁系与杆系共同受力的组合结构。可充分发挥混凝土受压，钢材受拉这两种不同材料的强度优势。可使结构的承重功能与围护功能合二为一，如将组合网架用于屋盖，就不需要另行设置屋面板。刚度大，抗震性能好。与同跨度钢网架相比，竖向刚度增加30％~50％。水平刚度更是成倍地增加。用钢量节省。用于屋盖结构时，与同等跨度的钢网架相比(包括混凝土屋面板中的用钢量)，用钢量可节省15％~25％。

5可编辑版2.组合网架的特点

更适用于作为楼层结构。跨度大，室内柱子少，建筑面积利用率高，适宜于作为大跨度多层大型商场、展厅、灵活车间等公共与工业建筑之用。楼层的结构自重小，与6m×6m柱网的无梁楼盖或升板相比可减轻结构自重50％。水平地震作用相应降低约20％，柱和基础的内力减少15~20％。不足之处：上弦节点的构造比较复杂，给制作安装带来一些不便。用作楼层时，结构高度比通常楼盖的结构高度要大。

6可编辑版3.组合网架的形式与分类

按一般网架的分类方法可分成平面桁架系组合网架、四角锥体组合网架、三角锥体组合网架等三大类。按上弦预制板的形式及搁置方向可分为：正放正方形板(板内可设置交叉肋)、斜放正方形板(板内可设置十字肋)、正三角形板、正三角形与六角形相间的板。7可编辑版4.组合网架的计算

组合网架上弦板既有平面内力又有弯曲内力，而肋既有轴力又有弯曲内力(包括扭矩)。分析计算方法归纳起来大致可分为下面三种：1．有限元法。即采用杆元、梁元、板壳元等组合结构有限元法来分析。此时，将上弦板离散成梁元与板壳元，梁元能承受轴力、弯矩和扭矩，板壳元能承受平面内力和弯曲内力。将腹杆和下弦杆仍作为只能承受轴力的杆元。但应指出，对包括上弦节点在内的带肋上弦板的所有节点，要考虑三个线位移和三个角位移，对下弦节点仍可只考虑三个线位移。8可编辑版4.组合网架的计算

2．拟夹层板法。把上弦板作为夹层板的上表层，把腹杆和下弦杆折算成夹层板的夹心层和下表层，由微分方程来描述其受力状态，采用解析法或近似方法求解，进而来计算组合网架的内力和位移。3．简化计算法——等代空间桁架位移法。根据能量原理，把上弦板等代为四组或三组上弦平面内的平面交叉杆系，可采用空间桁架位移法的专用程序进行电算。然后，再由等代平面交叉杆系的内力返回求得上弦板及其肋的内力。我国已建成的组合网架大多数均采用了上述简化计算方法。9可编辑版5.组合网架的节点构造

1.焊接十字板节点。主要用于角钢组合网架。必要时盖板上可焊接U形短钢筋，埋人灌缝中后浇细石混凝土，缝中宜配置通长钢筋。新乡百货大楼扩建工程、长沙纺织大厦等都采用构造类似的这种焊接十字板节点。组合网架的上弦节点可认为是一种在上弦平面内刚接，上弦平面外铰接的半刚半铰节点。主要有下列几种：10可编辑版5.组合网架的节点构造

2.焊接球缺节点。由冲压成型的球缺(一般不足半球)与钢盖板焊接而成。具有刚度大，加工制作简单，腹杆连接方向性强的特点。天津大学曾选用这种焊接球缺节点，进行了6m跨度单向折线形组合网架的实物模型试验，效果良好。11可编辑版5.组合网架的节点构造

3.螺栓环节点。这是我国自己通过试验、试制，到工程应用的组合网架专用的上弦节点。在螺栓环上由工厂预先采取可靠的焊接工艺加焊一块圆形钢板，以便搁置上弦预制板，可调节圆钢板的大小来减少螺栓环的规格和用钢量，增强螺栓环的刚度。这种螺栓环节点首先用于上海国际购物中心组合网架楼层结构，并获得国家专利。已在十多项工程中获得推广应用。12可编辑版5.组合网架的节点构造

4．对锚直焊式节点。曾用于夹河煤矿食堂的蜂窝形三角锥组合网架。三角形的上弦预制板在对角处通过一根螺栓锚接，六角形的上弦预制板支承在三角形板的埋件上。腹杆是与三角形板的埋件直接相连焊接。13可编辑版6.组合网架的制作与安装

组合网架的下弦杆、腹杆及上弦预制板均可在预制厂或预制现场制作，并可根据起重能力和运输条件组装成小拼单元。组合网架的安装方法目前主要有：1.高空散装法。如新乡百货大楼组合网架楼层和屋盖。2.活动支承架。当按条状组装一段组合网架后，活动支承架沿纵向移动一段距离，可组装下一段组合网架。徐州夹河煤矿大食堂组合网架屋盖。14可编辑版6.组合网架的制作与安