空间网架结构

1、空间网格结构1、网格的特征和形式网格结构通常由大致相同的网格或更小的单元(重复)组成。它常用于屋顶结构。一般来说，平面空间网格结构称为网格，曲面空间网格结构简称为网壳。通常，网格是双层的(以确保必要的刚度)，在某些情况下，它可以被制成三层，而网壳可以是单层或双层的。平板网架设计、计算、施工和施工简单，是大跨度、中跨度和小跨度屋盖体系的良好形式。(1)网格的特性网格结构是一种高阶超静定空间结构。空间刚度高，整体性好，抗震能力强，能承受地基不均匀沉降带来的不利影响。(2)网格结构自重轻，节约钢材；适用于中小跨度房屋和大跨度房屋；同时，它也适用于各种平面建筑，如矩形、圆形、扇形和多边形。网格结构材料

2、易得，一般采用Q235钢或Q345钢。钢筋有两种类型：钢管和角钢。钢管的使用越来越多，大跨度建筑可以用小尺寸的杆件来建造(因为网格结构可以充分发挥材料的强度，节约钢材)。网格结构具有统一的杆件规格，适合工业化生产，为提高工程进度提供了有利条件和保证。由几个构件按照一定的网格形式通过节点连接而成的平面空间结构。它具有空间受力、重量轻、刚度高、抗震性能好的优点；网格结构广泛用作体育馆、展览馆、俱乐部、剧院、食堂、会议室、候车室、机库、车间等的屋顶结构。它具有工业化程度高、自重轻、稳定性好、外形美观的特点。缺点是节点处有大量的杆件相遇，制作和安装比平面结构复杂。(2)网格的形式网格可根据弦的不同层次

3、分为两层网格和三层网格。双层网格的形式A.平面桁架体系网格：包括双向正交竖网格、双向正交斜网格、斜斜网格和三向网格。特点：由相互交叉的平面桁架组成，上下弦杆长度相同，构件种类少，上下弦杆和腹杆在同一平面。一般来说，斜腹杆应该被拉，而竖腹杆应该被压缩。斜腹杆和弦杆之间的夹角应在40和60之间。双向正交垂直网格：由两组平行于90交叉边界的平面桁架组成。每个平面桁架在同一方向的长度是一致的。网格本身是一个几何不变的系统。适用于建筑平面为正方形或接近正方形、跨度较小的情况。杆件在两个方向上的内力相差不大，且力比较均匀。双向正交前向网*双向正交斜网架：短桁架对长桁架有嵌固作用，受力良好。拐角产生拉力，通

4、常采用无拐角的形式。与正交网格相比，它具有更高的空间刚度、更均匀的应力和更少的钢材消耗。适用于建筑平面为矩形的情况。*三向网格特点：几何不变系统，空间刚度大，力学性能好，内力分布均匀。杆件多，连接结构复杂。三维网格适用于大跨度，建筑平面为三角形、六边形、多边形和圆形。双向正交垂直网格和双向正交对角网格B.四角金字塔系统网格四角锥系网格包括：四角锥网格、四角锥网格、棋盘网格、四角锥网格和星形四角锥网格。正交放置的四角锥网架：杆件受力均匀，空间刚度优于其他四角锥网架和双向网架。适用于建筑平面接近正方形的周边支撑和点支撑。除了周围的网格锥体没有被移动，一些四角锥单元的腹杆和下弦杆被移除棋盘形四角锥网

5、格：四角锥网格周围的四角锥是不变的，而中间的四角锥是抽真空的，下弦正交倾斜，上弦正交放置。上弦比下弦短，应力合理。克服了斜四角锥网架多种屋面板的缺点，以及屋面排水的困难。适用于周围支撑正方形或近正方形平面的中小跨度网格。带有斜四角锥网格的棋盘形四角锥网格斜四角锥网格：上弦比下弦短，受力合理。钢筋数量少，屋面板种类多，难以组织屋面排水。适用于中小跨度周边支撑，或周边支撑与点支撑组合的矩形平面。星形四棱锥网格星形四棱锥网格C.三角形金字塔系统网格包括三角锥网格、真空三角锥网格和蜂窝三角锥网格。三角锥网格：上下弦平面是三角网格。构件受力均匀，几何不变，具有良好的整体抗扭和抗弯刚度。它适用于大、中跨度

6、的大屋顶建筑，尤其适用于建筑平面为三角形、六边形和圆形的情况。疏散三角锥网格：一些三角锥单元的腹杆和下弦杆被移除。下弦杆的内力较大，用钢量较小，但空间刚度小于三角锥网格。适用于中小跨度的三角形、六边形和圆形建筑。蜂窝三角锥网格：上弦为正三角形和正六边形网格，下弦为正六边形网格。它的几何形状是可变的。上弦短，下弦长，受力合理。适用于中小跨度周边支撑，可用于六边形、圆形或矩形平面。蜂窝三角金字塔网格2.网格类型选择根据建筑平面形状和跨度大小、支撑方式、荷载大小、屋面结构和材料、制造和安装方法等。根据网架结构设计与施工规程 JGJ 7-91，网架分为大跨度网架(跨度60m以上)、中跨度网架(跨度30

7、 60m)和小跨度网架(跨度30m以下)。(1)网格结构的支持和选择A.支撑方式：分为周边支撑、点支撑、周边支撑与点支撑结合、双面支撑与三面支撑等。点支撑外围支撑外围支持和点支持的组合点支网格的应力与钢筋混凝土无梁楼盖的应力相似。为了减小跨度内的弯矩和挠度，设计中应尽可能考虑悬臂，多支撑网架的悬臂长度应为跨度的1/4 1/3。各种瓶盖形式当点支网格与柱连接时，应设置柱帽以减少冲切和剪切作用。帽可以设置在下弦平面下方(图一)或上弦平面上方(图二)。当柱直接支撑上弦节点时，伞形帽(图C)也可安装在网格中，承载力低，适用于中小跨度网格。B.网格框架选择网格结构选择的基本原则；对于大跨度结构；首选三维

8、交叉网格和三角锥网格；对于平面交叉桁架体系，应以正交正字法的形式采用正方形或近似正方形的平面形状；当平面形状为矩形时，应采用正交斜交形式；不建议采用斜交和斜铺设；对于四角锥系统网格，应力均匀，刚度最好；省时省力，方便照明和通风；斜置和星形有利于充分发挥材料的强度；当平面形状为三边形、六边形或圆形时，三角形金字塔系统网格是首选。其中，三角锥网格的刚度最大；抽空的三角锥次之，但节省材料，结构简单；蜂窝结构的刚度最差，因此选择蜂窝结构时应将其与外围支撑结合。当矩形外围支撑网格的边对边比(长边/短边)小于或等于1时当矩形周边支撑网格的边对边比大于1.5时，建议选择双向正交直立网格、直立四棱锥网格或直立

9、四棱锥网格。当边长比不大于2时，也可以使用对角四角锥网格。具有矩形平面形状和多点支撑的网格可以从具有四角锥的网格、具有四角锥的网格和在两个方向上正交的四角锥的网格中选择。对于具有多支撑和周边支撑的多跨网格，也可以选择双向正交对角网格或对角四角锥网格。平面形状为圆形、正六边形，接近正六边形，为外围支撑网格。可以选择三维网格、三角锥网格或真空三角锥网格。对于中小跨度，也可以选择蜂窝三角金字塔网格。支撑方式的选择：周边支撑适用于大、中跨度网架；点支撑布置灵活，适用于柱距较大的工厂和仓库；混合轴承适用于飞机机库或装配车间。E.网格节点网格接头类型主要包括：根据节点在网格中的位置，可分为中间节点和支持节

10、点；根据节点的连接方式，可分为焊接连接节点、高强螺栓连接节点和焊接高强螺栓混合连接节点；根据接头的结构形式，可分为：焊接空心球接头；螺栓球接头。焊接钢板接头。焊接钢管接头；成员直接与节点相遇。钢板接头、焊接空心球接头和螺栓球接头在我国普遍使用。焊接空心球接头有：(1)螺栓球接头；焊接钢板接头；焊接钢管接头；(4)杆件直接与节点相接。网格的节点结构应符合以下要求：(1)受力合理，传力清晰；(2)确保钢筋在一点相遇，而不会产生额外的弯矩；(3)结构简单，制造安装方便，钢材消耗低；避免难以检查、清洁和涂漆且容易积聚水分或灰尘的死角或凹槽。管状部分应在两端封闭。*焊接空心球节点焊接空心球节点由两块圆形

11、钢板(Q235钢或Q345钢)经热压或冷压后对接焊接成两个半球而成。钢球的外径一般为160-500毫米。有两种类型(图):带肋钢球和无肋钢球。当焊接空心球直径大于300，杆件内力较大时，采用带肋球。肋板的厚度不应小于球面壁的等厚。焊接空心球的优点是传力清晰、结构简单、外形美观、连接方便、适应性强。*螺栓球节点螺栓球接头由钢球、高强度螺栓、紧固螺栓、套筒、锥体或密封板组成，适用于连接圆形钢管构件。螺栓球节点的优点是节点小、重量轻，节点用钢量约占网架用钢量的10%。它可以用于任何形式的网格，特别是四角锥和三角锥体系的网格。该节点安装方便，可拆卸，安装质量要有保证。根据具体情况，可采用散装、条装、整

12、体组装等安装方式。螺栓球接头的缺点是球的加工复杂，零件多，加工精度高；昂贵的价格；所需钢种不同，工艺复杂。l焊接钢板接头*钢板接头的结构和设计钢板接头的接头板和盖板所用的钢材应与网格构件一致。钢板接头的结构和设计要点如下：(1)杆件的重心应在节点处给定一点，否则应考虑其偏心影响(2)钢筋与节点之间焊缝的分布应使焊缝截面的重心与钢筋的重心重合，否则应考虑偏心影响；易于制造和组装。网格的弦杆应与盖板和节点板连接。当网格跨度较小时，弦只能与节点板连接；节点板厚度与平面桁架厚度相同在焊接钢板接头上，为保证焊接方便，弦杆与腹杆、腹杆与腹杆、弦杆端部与接头中心线之间的间隙不应小于20毫米。十字接头板的垂直焊缝处于双向复杂应力状态。为了保证焊缝有足够的承载能力，应采用V形或K形坡口对接。*轴承节点平压或张力支撑单面弧形压力支撑角位移受到很大限制，这仅适用于小跨度网格