平板网架结构PPT（63页）[详细]

1、,平板网架结构,Ch 9.3 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 pdfFactory Pro 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。,back PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,9

2、.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 pdfFactory Pro 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

3、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 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,5,back, 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

4、般取 1000mm 。,餀,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 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,back PDF 文件使用 pdfFactory Pro 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

5、使用 pdfFactory Pro 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 back PDF 文件使用 pdfFactory Pro 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

6、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 3060m的中等跨度为宜。,餀,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 , 2、两向正交斜放网架,back,餀,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,11,back,这种网架的布置方法，各榀桁架长短不一，但最长桁架长 度等于（为平面短边），它的长度并不因平面长边的增加 而改变，而且是两方向传递荷载，因此克服了两向正交正 放网架在建筑平面为长条矩形时接近于单向受力状态的缺 点。再加上两向正交斜放网架的周边区格为三角形，为几 何不变体系，其刚度较两向正交正放网架大大提高。因 此，这类网架适

7、用于建筑平面为正方形或长方形的中大跨 度的情况，应用范围更广泛了。,由于各榀桁架长度不同，靠角部的短桁架刚度较大，对与 其垂直的长桁架起弹性支承作用，可大大减小长桁架跨中 弯矩，这是有利的；但同时会使长桁架的两端产生负弯 矩，使四角支座产生较大拉力，可能使四角翘起，因此要 特别注意四角的抗拉支座的设计。,餀,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,3、两向斜交斜放网架,由两组平面桁架斜交而成，,餀,桁架与建筑边界成一斜角。 这类网架由于构造复杂，受 力性能不好，因而很少采 用，一般用于建筑平面两方 向柱距不等的情况。 back 12 PDF 文件使用 pdfFactor

8、y Pro 试用版本创建 , 4、三向交叉网架,back,这种网架由三组互成60夹角的 平面桁架相交而成。,因为其上下弦网格均为三角 形，故其刚度较双向平面桁架 大，受力也较为均匀。但由于 多了一个方向的桁架，节点汇 交的杆件较多，节点构造比较 复杂，宜采用圆钢管杆件及球 节点。,这种网架适用大跨度建筑,（l60m），特别适用于三角 形，多边形和圆形的建筑平 面。,餀,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,14,back,餀,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,15,5、单向折线形网架,back,由一系列平面桁架 相互斜交成V字形而 形成。

9、,餀,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,二、角锥体系网架, 1、四角锥网架 （1）正放四角锥网架 网架杆件受力较均匀，空间 刚度较好，由于上弦平面均 为正方形网格，则屋面板规 格统一，上下弦杆长度相 同，制作、构造简单。但杆 件数量多，用钢量大些，适 用于建筑平面接近正方形平 面的中、小跨度周边支承的 情况，也适用于大柱网，点 支承、设有悬挂吊车的工业 厂房的情况。 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,（2）正放抽空四角锥网架,餀,back PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,（3）斜放四角锥网架,餀,这种网

10、架的上弦与建筑平面边界 成45角，下弦与建筑边界平行或 垂直。斜放四角锥网架的上弦杆 约为下弦杆长度的0.7倍。一般 情况下，上弦受压，下弦受拉， 受力合理，可以充分发挥材料的 强度。节点汇集的杆件数目少， 构造简单。 这种网架适用于中小跨度和矩形 平面的建筑，当为点支承时，要 注意在周边布置封闭的边桁架， 以保证网架的稳定。 back PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,19,（4）棋盘形四角锥网架,back,这种网架是将斜放四角锥 网架水平转动45，并加设 平行于边界的周边下弦而 形成的。,这种网架受力合理，受力 均匀，杆件较少，屋面板 规格统一，适用于小跨度

11、周边支承的情况。,餀,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,（5）星形四角锥网架,这种网架的单元体由两个倒置的三角形小桁架相互交叉 而成，两个三角形小桁架底边构成网架上弦，与边界成 45。两个小桁架交汇处设有竖杆，各单元顶点相连即为 下弦杆，下弦为正交正放。星形网架上弦杆比下弦杆 短，受力合理。但在角部上弦杆可能受拉，该处支座可 能出现拉力。 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 , 2、三角锥网架 （1）三角锥网架,back,餀,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 , （2）抽空三角锥网架,PDF 文件使用 pdfF

12、actory Pro 试用版本创建 ,23,抽空三角锥网架 （天津塘沽车站 候车室）,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,（3）蜂窝形三角锥网架,餀,网架上弦平面为三角 形和六边形，下弦平 面为六边形网格。 上弦平面的六边形网 格增加了屋面板布置 与屋面找坡的困难。 这种网架适用于中、 小跨度的周边支承的 六边形、矩形和圆形 平面的建筑。 back PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 , 3、六角锥网架,back,（锥尖向下）,餀,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,26,back,（锥尖向上）,餀,PDF 文件

13、使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,9.3.3 网架结构的支承方式 一、周边支承网架,所有边界节点都支承在周边柱上时，虽柱子布置较多，但传力 直接明确，网架受力均匀，适用于大、中跨度的网架。 所有边界节点支承于梁上，这种支承方式，柱子数量较少，而 且柱距布置灵活，从而便于建筑设计，且网架受力均匀，它一 般适用于中小跨度的网架。 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,二、三边支承网架,自由边必须设边梁或桁 架梁， 适用范围：飞机库或飞 机修理装配车间 back PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,三、两边支承网架,back,餀

14、,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,back,支承在四个支, 四、点支承网架 适用范围： 这种支承方式一般将网架大柱距的厂房或仓库点或多个支点上，柱子 数量少，建筑平面布置灵活，建筑使用方便，特别对于大柱距 的厂房和仓库较适用。为了减少网架跨中的内力或挠度，网架 周边宜设置悬挑，而且建筑外形轻巧美观。,五、周边支承与点支承相结合的网架 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,31,9.3.4 网架结构的选型,网架的形式很多，如何结合具体工程合理地选择网架形式是首先面临的问 题。网架的选型应根据建筑平面形状 和跨度 大小、网架的支承方式、荷载

15、 大小、屋 面构造 和材料 、制 作安装方法等，结合实 用与经济的原则综合 分 析确定。一般情况应选择几个方案经优化设 计而确定。在优化设 计中，不 能单纯考虑耗钢 量，应考虑杆件与节点间的 造价差别、 屋 面材料与围护 结 构费用、 安装费 用、结 构的 整体刚度、网架的外观效果等综合经济指标 。,对于周边支承情况的矩 形平 面， 当其边长比小于或 等于 1.5 时， 宜选用斜 放四角锥 网架、 棋盘形 四角锥网架、 正放抽空四角锥网架，也可考虑选用 两向正交斜放网架、两向正交正放网架。正放四角锥网架耗钢 量较其他 网 架高，但杆件标准化程度 比其他网架 好，结构的整体刚 度及网架的外观效

16、果好，是 目前采 用很多的一 种网架形式。对 于中小跨度，也可选用星 形 四 角锥网架和蜂窝 形三角锥 网架。当边长比大 于 1.5 时 ， 宜选用两 向正交正 放网架、 正放四角锥网架和 正放抽空四角锥 网架。 当平面狭长时 ，可采用 单向折线形网架。,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,32,back,餀,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,33,back,对于点支承情况矩形平面，宜采用两向正交正放网 架、正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架。,对于平面形状为圆形、多边形等，宜选用三向网架、 三角锥网架、抽空三角锥网架。由于三角锥网架的

17、整 体刚度及网架的外观效果好，也是目前采用较多的一 种网架形式。,对于大跨度建筑，尤其是当跨度近百米时，实际工程 的经验证明，三角锥网架和三向网架其耗钢量反而比 其他网架省。因此，对于这样大跨度的屋盖，三角锥 网架和三向网架是一个适宜的选型。,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,9.3.5 网架结构主要几何尺寸的确定 一、网架的网格尺寸, ,网格尺寸的大小，主要是上弦网格尺寸。网格尺寸主要与网架的跨度，屋面 材料，网架的型式，网架高度，荷载大小等因素有关。 当屋面采用钢筋混凝土屋面板、钢丝网水泥板时，网格尺寸一般为24m；当 采用轻型屋面材料时，网格尺寸一般可取36

18、m。 通常斜腹杆与弦杆的夹角为4560，否则，节点构造麻烦，因此网格尺寸与网,餀,架高度应有合适的比例关系。 back PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,35, 二、网架的高度,back,平板网架受力性质从整体上来说是一个受弯构件，网架 高度越大，弦杆内力就较小，弦杆用钢量减少，但腹杆 长度增长，腹杆用钢量增多，并且围护结构材料增多； 因而，网架高度应适当。,同时，网架的高度还与屋面荷载的大小，建筑要求，建 筑平面的形状，节点形式，支承条件有关。当屋面荷载 较大时，网架高度应大些；反之，则网架高度可小些； 当网架中有管道穿行时，网架高度要满足此要求；当建 筑平面为

19、圆形、正方形或接近方形时，网架高度可小 些。一般采用螺栓球节点的网架高度可比采用焊接空心 球节点的网架高度小些。周边支承时，网架高度可取小 些；点支承时，网架高度应取大些。,餀,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,36,三、网架弦杆的层数,当网架跨度大于50米时，三层网架的用钢量比 两层网架小，且跨度越大，上述优点越明显。,腹杆布置原则是尽量使压杆短，拉杆长，使网架受力合理。对交叉桁架体 系网架，腹杆倾角一般在4055之间，角锥体系网架，斜腹杆的倾角宜采 用60，可以使杆件标准化，便于制作。, 四、腹杆体系,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创

20、建 ,当网架跨度较大时，造成网格尺寸较大，上弦一般 受压，需减小上弦长度，宜采用再分式腹杆。,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 , 五、悬臂长度,back,餀,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,9.3.6,网架结构的构造, 一、杆件截面 网架常采用圆钢管、角钢、薄壁型钢作为杆件。圆钢管截面 封闭，且各向同性，抗弯刚度各向都相同，回转半径大，抗 扭刚度大，因此受力性能较好，承载力高。杆件优先选用圆 钢管，且最好是薄壁钢管。但圆钢管的价格较高。因而对于 中小跨度且荷载较小，也可采用角钢或薄壁型钢。 杆件的材料一般用Q235钢和16Mn钢。1

21、6Mn钢强度高，塑性 好，当荷载较大或跨度较大时，宜采用16Mn钢，可以减轻 网架自重和节约钢材。 由于铝合金、不锈钢等材料有减轻结构自重、抵御大气腐 蚀和提高建筑美学效果等作用,近年来我国也兴建了采用 铝合金、不锈钢、耐侯钢等金属材料的网架结构。 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 , 二、节点 1、焊接钢板节点,网架中的节点起着连接各方向的汇交杆件，并 传递杆件内力的作用。网架结构是空间结构， 节点上汇交的杆件多，最少也有6根，最多可 达13根，而且呈空间汇交关系。,餀,back 40 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,back,餀,

22、PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,2、焊接空心球节点,back,它是用两块圆钢板经 热压或冷压成的两个 半球，然后对焊成整 体。为了加强球的强 度和刚度，可先在一 半球中加焊一加劲,肋，因而焊接空心球 节点又分为加肋与不 加肋两种,餀,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,3、螺栓球节点,这种节点是在实心钢球上钻出螺丝孔，然后用高强螺栓将汇交于 节点处的焊有锥头或封板的圆钢管杆件连接而成的。,这种节点具有焊接空心球节点的优点，同时又不要焊接，能加快 安装速度，缩短工期。但这种节点构造复杂，机械加工量大。,PDF 文件使用 pdfFacto

23、ry Pro 试用版本创建 ,back, 三、支座形式 网架结构的支座一般采用铰支座 既能承受压力又能承受拉力，允许节点处的转动和滑动 1、压力支座 （1）平板压力支座 由于支座底板与支承面 间的摩擦力较大，支座 不能转动、移动，与计 算假定中铰接假定不太 相符，因此只适用于小,餀,跨度网架。 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 , （2）单面弧形压力支座,back,由于支座底板和柱 顶板之间加设一弧 形钢板，支座可产 生微量转动和移,动，与铰接的计算 假定较符合，这种 支座节点适用于中 小跨度的网架。,餀,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建

24、 ,（3）双面弧形压力支座,称为摇摆支座，它是在支座底板与柱,顶板间加设一块上下两面为弧形的铸 钢块，因而支座可以沿钢块的上下两 弧形面作一定的转动和侧移。 当网架跨度大，周边支承约束较强， 且温度影响较显著时，其支座产生的 转动和侧移对网架受力的影响就不能 忽视，此前两种支座节点一般不能满 足计算假定对支座处既能产生自由转 动，又能侧移的要求，而双面弧形压 力支座节点比较适合。但这种支座节 点构造较复杂，加工麻烦，造价高， 而且只能在一个方向转动，不利于抗 震。 46 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 , （4）球形压力支座,这种支座节点是以一个凸出 的实心半球嵌

25、合在一个凹进 半球内，在任意方向都能转 动，不产生弯矩，并在x、 y、z三个方向都不产生线位 移，因而此种支座节点有利 于抗震。,比较适合于多点支承的大跨 度网架，或带悬挑的四点支 承网架。,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,48,（5）板式橡胶支座,这种支座节点是在支 座底板和柱顶板间加 设一块板式橡胶支座 垫板，它是由多层橡 胶与薄钢板制成的。 这种支座不仅可沿切 向及法向移动，还可 绕两向转动。其构造 简单，造价较低，安 装方便，适用于大中 跨度网架。,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 , 2、拉力支座, （1）平板拉力支座,ba

26、ck,平板压力或拉力支座,此种支座节点连接形式同 平板压力支座节点，支座 的垂直拉力由锚栓承受， 这种支座节点适用于较小 跨度的网架。,餀,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,50,（2）单面弧形拉力支座,back,此种支座节点与单面 弧形压力支座节点相 似，适用于中小跨度 网架。,平板拉力支座节点和 单面弧形拉力支座节 点只适用于有些在角 部支座处产生垂直拉 力的网架，如斜放四 角锥网架、两向正交 斜放网架。,餀,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 , 四、柱帽,back,餀,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建

27、, 五、屋面,back,网架的屋面做法,网架结构一般采用轻质、高强、保温、隔热、防水性能良好的屋面材 料，以实现网架结构经济省钢的优点。,由于选择屋面材料的不同，网架结构的屋面有无檩体系和有檩体系屋 面两种。,1无檩体系屋面,当屋面材料选用钢丝网水泥板或预应力混凝土屋面板时，一般它们的 尺寸较大，所需的支点间距较大，因而多采用无檩体系屋面。通常屋 面板的尺寸与上弦网格尺寸相同，屋面板可直接放置在上弦网格节点 的支托上，并且至少有三点与网架上弦节点的支托焊牢。此种做法即 为无檩体系屋面。,无檩体系屋面零配件少，施工、安装速度快，但屋面板自重大，会导 致网架用钢量增加。,餀,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 ,53,back,无檩体系屋面构造,餀,PDF 文件使用 pdfFactory