空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

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網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)一般是以大致相同的格子或尺寸較小的單元（重復(fù)）組成的。常應(yīng)用在屋蓋結(jié)構(gòu)。通常將平板型的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)稱為網(wǎng)架，將曲面型的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)稱為網(wǎng)殼。網(wǎng)架一般是雙層的（以保證必要的剛度），在某些情況下也可做成三層，而網(wǎng)殼有單層和雙層兩種。平板網(wǎng)架無論在設(shè)計(jì)、計(jì)算、構(gòu)造還是施工制作等方面均較簡(jiǎn)便，因此是近乎“全能”的適用大、中、小跨度屋蓋體系的一種良好的形式。10空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 10.1網(wǎng)架特點(diǎn)及適用范圍1網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是高次超靜定空間結(jié)構(gòu)?？臻g剛度大、整體性好、抗震能力強(qiáng)，而且能夠承受由于地基不均勻沉降帶來的不利影響。2網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的自重輕，用鋼量??；3應(yīng)用范圍廣既適用于中小跨度，也適用于大跨度的房屋；4同時(shí)也適用于各種平面形式的建筑，如：矩形、圓形、扇形及多邊形。一、網(wǎng)架特點(diǎn) 5適用于大柱網(wǎng)的建筑，使結(jié)構(gòu)具有足夠大的使用空間，便于按照不同的功能要求分配空間6通風(fēng)采光好，但是不適用對(duì)聲音要求特別高的建筑7上下弦之間由規(guī)律的桿件組成，在不增加層高的基礎(chǔ)上，滿足管道鋪設(shè)要求。8結(jié)構(gòu)表現(xiàn)形式直接體現(xiàn)造型美的需求，更好體現(xiàn)理性設(shè)計(jì)的思想 二、適用范圍網(wǎng)架結(jié)構(gòu)既可用于體育館、俱樂部、展覽館、影劇院、車站候車大廳等公共建筑，近年來也越來越多地用于倉(cāng)庫(kù)、飛機(jī)庫(kù)、廠房等工業(yè)建筑中。9網(wǎng)架結(jié)構(gòu)取材方便，一般采用Q235鋼或Q345鋼，桿件截面形式有鋼管和角鋼兩類，以鋼管采用較多，并可用小規(guī)格的桿件截面建造大跨度的建筑（因?yàn)榫W(wǎng)架結(jié)構(gòu)能充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度，節(jié)省鋼材）。10另外，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)其桿件規(guī)格統(tǒng)一，適宜工廠化生產(chǎn)，為提高工程進(jìn)度提供了有利的條件和保證。 一、分類按結(jié)構(gòu)組成，通常分為雙層網(wǎng)架和三層網(wǎng)架；按支承情況分，有周邊支承、點(diǎn)支承、周邊支承和點(diǎn)支承混合等形式；按照網(wǎng)架組成情況，可分為由兩向或三向平面桁架組成的交叉桁架體系、由三角錐體或四角錐體組成的空間角錐體系等等。10.2網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式 網(wǎng)架按弦桿層數(shù)不同可分為雙層網(wǎng)架和三層網(wǎng)架。雙層網(wǎng)架是由上弦、下弦和腹桿組成的空間結(jié)構(gòu)，是最常用的網(wǎng)架形式。 三層網(wǎng)架是由上弦、中弦、下弦、上腹桿和下腹桿組成的空間結(jié)構(gòu)。當(dāng)網(wǎng)架跨度較大時(shí)，三層網(wǎng)架用鋼量比雙層網(wǎng)架用鋼量省。但由于節(jié)點(diǎn)和桿件數(shù)量增多，尤其是中層節(jié)點(diǎn)所連桿件較多，使構(gòu)造復(fù)雜，造價(jià)有所提高。 二、雙層網(wǎng)架的常見形式平面桁架網(wǎng)架四面錐體系網(wǎng)架三角錐體體系網(wǎng)架兩向正交正放網(wǎng)架兩向正交斜放網(wǎng)架三向網(wǎng)架正放四角錐網(wǎng)架正放抽空四角錐網(wǎng)架斜放四角錐網(wǎng)架星形四角錐網(wǎng)架棋盤四角錐網(wǎng)架三角錐網(wǎng)架抽空三角錐網(wǎng)架蜂窩形三角錐網(wǎng)架交叉桁架體系角錐體系 正交：兩個(gè)方向桁架互相垂直正放：兩個(gè)方向桁架都與建筑平面的邊線平行一、兩向正交正放網(wǎng)架特點(diǎn)：1、兩個(gè)方向桁架跨度相等或接近時(shí)，兩個(gè)方向桁架受力才比較均勻，且能發(fā)生整體空間作用2、如建筑平面為長(zhǎng)方形，空間作用不明顯網(wǎng)格平面為幾何可變體型，剛度差，需設(shè)斜撐3、適用范圍：建筑平面為正方形或接近正方形中等跨度：30~60米 兩向正交正放網(wǎng)架水平斜撐桿選用原則：在矩形建筑平面中，網(wǎng)架的弦桿垂直于及平行于邊界。 周邊支承網(wǎng)架水平斜撐布置方式之一水平斜撐桿水平斜撐桿 正交：兩個(gè)方向桁架互相垂直斜放：兩個(gè)方向桁架都與建筑平面的邊線成45度角二、兩向正交斜放網(wǎng)架1、長(zhǎng)度不統(tǒng)一，最長(zhǎng)的桁架長(zhǎng)度不因平面長(zhǎng)邊的增加而改變2、短桁架對(duì)長(zhǎng)桁架起支承作用，可降低長(zhǎng)桁架的內(nèi)力3、網(wǎng)格平面圖形可維持幾何不變形，空間剛度好4、網(wǎng)架四角的錨拉，使長(zhǎng)桁架在角部產(chǎn)生負(fù)彎矩對(duì)四角支座產(chǎn)生較大的拉力，使四角有可能翹起特點(diǎn)： 故采用圖示結(jié)構(gòu)，由角部?jī)蓚€(gè)柱子共同承擔(dān)，避免拉力集中 適用范圍：任意尺寸的矩形建筑平面中等跨度：30~60米大跨度：60米以上 兩向正交斜放網(wǎng)架兩向正交斜放短桁架對(duì)長(zhǎng)桁架有嵌固作用，受力有利，角部產(chǎn)生拔力，常取無角部形式。兩向斜交斜放適用于兩個(gè)方向網(wǎng)格尺寸不同的情形，受力性能欠佳，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造較復(fù)雜 三個(gè)方向的桁架相互交叉60度而成三、三向交叉網(wǎng)架特點(diǎn)：1、上下弦網(wǎng)格均為三角形2、空間剛度比兩向網(wǎng)架好3、桿件內(nèi)力更均勻4、結(jié)點(diǎn)匯交桿件多，構(gòu)造復(fù)雜適用范圍：大跨度，建筑平面為三角形、六邊形、圓形 比兩向網(wǎng)架剛度大，適合大跨度三向網(wǎng)架 由三角錐、四角錐或六角錐單元組成棱角斜桿作豎向腹桿四、錐體網(wǎng)架 正放四角錐網(wǎng)架正放四角錐網(wǎng)架空間剛度較好，但桿件數(shù)量較多，用鋼量偏大。適用于接近方形的中小跨度網(wǎng)架，宜采用周邊支承。 正放四角錐體網(wǎng)架特點(diǎn)：（1）桿件內(nèi)力均勻，點(diǎn)支承時(shí)除支座處桿件內(nèi)力較大，其他桿件內(nèi)力均勻（2）屋面板規(guī)格比較統(tǒng)一，上下弦桿等長(zhǎng)，構(gòu)造簡(jiǎn)單適用范圍：（1）平面接近于正方形的中小跨度周邊支承的建筑（2）大柱距的點(diǎn)支承、有懸掛吊車的工業(yè)廠房四角錐體網(wǎng)架 2008奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)館（正放四角錐） 特點(diǎn)：將正放四角錐網(wǎng)架適當(dāng)抽掉一些腹桿和下弦桿。正放抽空四角錐網(wǎng)架 特點(diǎn)：保持正放四角錐網(wǎng)架周邊四角錐不變，中間四角錐間隔抽空，下弦桿呈正交斜放，上弦桿呈正交正放?？朔诵狈潘慕清F網(wǎng)架屋面板類型多，屋面組織排水較困難的缺點(diǎn)。棋盤形四角錐網(wǎng)架 斜放四角錐網(wǎng)架特點(diǎn)：上弦網(wǎng)格呈正交斜放，下弦網(wǎng)格為正交正放。網(wǎng)架上弦桿短，下弦桿長(zhǎng)，受力合理。適用于中小跨度周邊支承，或周邊支承與點(diǎn)支承相結(jié)合的矩形平面。 星形網(wǎng)架上弦桿比下弦桿短，受力合理。豎桿受壓，內(nèi)力等于節(jié)點(diǎn)荷載。星形網(wǎng)架一般用于中小跨度周邊支承情況。星形四角錐網(wǎng)架 三角錐體網(wǎng)架型式：1、上下弦均為三角形網(wǎng)格---空間剛度好2、跳格三角錐體網(wǎng)格：上弦為三角形網(wǎng)格，下弦為三角形和六角形網(wǎng)格---用料省適用范圍：建筑平面為矩形、三邊形、梯形、六邊形、圓形的大跨度結(jié)構(gòu) 三角錐網(wǎng)架上下弦平面均為正三角形網(wǎng)格，上下弦節(jié)點(diǎn)各連9根桿件。當(dāng)上、下弦桿和腹桿等長(zhǎng)時(shí)，三角錐網(wǎng)架受力最均勻：整體性和抗扭剛度好，適用于平面為多邊形的大中跨度建筑。三角錐網(wǎng)架 抽空三角錐網(wǎng)架保持三角錐網(wǎng)架的上弦網(wǎng)格不變，按一定規(guī)律抽去部分腹桿和下弦桿。抽桿后，網(wǎng)架空間剛度受到削弱。下弦桿數(shù)量減少，內(nèi)力較大。抽空三角錐網(wǎng)架適用于平面為多邊形的中小跨度建筑。 上弦網(wǎng)格為三角形和六邊形，下弦網(wǎng)格為六邊形。腹桿與下弦桿位于同一豎向平面內(nèi)。節(jié)點(diǎn)、桿件數(shù)量都較少，適用于周邊支承，中小跨度屋蓋。蜂窩形三角錐網(wǎng)架本身是幾何可變的：借助于支座水平約束來保證其幾何不變。蜂窩三角錐網(wǎng)架 角錐體網(wǎng)架 原則：網(wǎng)架的選型應(yīng)結(jié)合工程的平面形狀、建筑要求、荷載和跨度的大小、支承情況和造價(jià)等因素綜合分析確定。按照《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》JGJ7－91的劃分：大跨度為60m以上；中跨度為30～60m；小跨度為30m以下。三、網(wǎng)架的選型 平面形狀為矩形的周邊支承網(wǎng)架，當(dāng)其邊長(zhǎng)比(長(zhǎng)邊／短邊)小于或等于1.5時(shí)，宜選用正放或斜放四角錐網(wǎng)架，棋盤形四角錐網(wǎng)架，正放抽空四角錐網(wǎng)架，兩向正交斜放或正放網(wǎng)架。對(duì)中小跨度，也可選用星形四角錐網(wǎng)架和蜂窩形三角錐網(wǎng)架。平面形狀為矩形的周邊支承網(wǎng)架，當(dāng)其邊長(zhǎng)比大于1.5時(shí)，宜選用兩向正交正放網(wǎng)架，正放四角錐網(wǎng)架或正放抽空四角錐網(wǎng)架。當(dāng)邊長(zhǎng)比不大于2時(shí)，也可用斜放四角錐網(wǎng)架。 平面形狀為矩形、多點(diǎn)支承的網(wǎng)架，可選用正放四角錐網(wǎng)架、正放抽空四角錐網(wǎng)架，兩向正交正放網(wǎng)架。對(duì)多點(diǎn)支承和周邊支承相結(jié)合的多跨網(wǎng)架還可選用兩向正交斜放網(wǎng)架或斜放四角錐網(wǎng)架。平面形狀為圓形、正六邊形及接近正六邊形且為周邊支承網(wǎng)架，可選用三向網(wǎng)架，三角錐網(wǎng)架或抽空三角錐網(wǎng)架。對(duì)中小跨度也可選用蜂窩形三角錐網(wǎng)架。 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)選型的基本原則對(duì)于大跨度結(jié)構(gòu)：優(yōu)選三向交叉網(wǎng)架和三角錐網(wǎng)架對(duì)于平面交叉桁架體系而言，平面形狀為方形或接近方形宜采用正交正放形式；平面形狀為矩形時(shí)，宜采用正交斜放形式；不推薦采用斜交斜放形式。對(duì)四角錐體系網(wǎng)架而言，正放受力均勻，剛度最好；正放抽空節(jié)約鋼材，便于采光、通風(fēng)；斜放和星形有利于充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度。當(dāng)平面形狀為三邊形、六邊形或圓形時(shí)，三角錐體系網(wǎng)架是首選。其中，三角錐網(wǎng)架剛度最大；抽空三角錐次之，但用料節(jié)省、構(gòu)造簡(jiǎn)單；蜂窩形剛度最差，選用時(shí)應(yīng)與周邊支承相結(jié)合。支承方式選擇：周邊支承適用于大、中跨網(wǎng)架；點(diǎn)支承布置靈活，適用于大柱距的廠房、倉(cāng)庫(kù)；混合支承適用于飛機(jī)庫(kù)或裝配車間。 10.3網(wǎng)架高度確定原則網(wǎng)架的高度與屋面荷載、跨度、平面形狀、支承條件及設(shè)備管道等因素有關(guān)。屋面荷載較大、跨度較大時(shí)，網(wǎng)架高度應(yīng)選得大一些。平面形狀為圓形、正方形或接近正方形時(shí)，網(wǎng)架高度可取得小一些，狹長(zhǎng)平面時(shí)，單向傳力明顯，網(wǎng)架高度應(yīng)大一些。點(diǎn)支承網(wǎng)架比周邊支承的網(wǎng)架高度要大一些。當(dāng)網(wǎng)架中有穿行管道時(shí)，網(wǎng)架高度要滿足要求。一、網(wǎng)架高度確定原則 網(wǎng)架的網(wǎng)格尺寸與高度關(guān)系密切，斜腹桿與弦桿夾角應(yīng)控制在40°～55°之間為宜。如夾角過小，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造困難。網(wǎng)格尺寸要與屋面材料相適應(yīng)，網(wǎng)架上直接鋪設(shè)鋼筋混凝土板時(shí)，網(wǎng)格尺寸不宜過大，一般不超過3m，否則安裝困難。對(duì)周邊支承的各類網(wǎng)架高度及網(wǎng)格尺寸可按下表選用。二、網(wǎng)格尺寸確定原則 注：1．L2為網(wǎng)架短向跨度，單位為米；2．當(dāng)跨度在18m以下時(shí)網(wǎng)格數(shù)可適當(dāng)減少。 三、網(wǎng)架的撓度要求及屋面排水坡度網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的容許撓度不應(yīng)超過下列數(shù)值：用作屋蓋－L2/250；用作樓面－L2／300。L2為網(wǎng)架的短向跨度。網(wǎng)架屋面排水坡度一般為1％～4％，可采用下列辦法找坡：(a)在上弦節(jié)點(diǎn)上加設(shè)不同高度的小立柱(圖a)，當(dāng)小立柱較高時(shí)，須注意小立柱自身的穩(wěn)定性； (b)對(duì)整個(gè)網(wǎng)架起拱(圖b)；(c)采用變高度網(wǎng)架，增大網(wǎng)架跨中高度，使上弦桿形成坡度，下弦桿仍平行于地面，類似梯形桁架。有起拱要求的網(wǎng)架(為消除網(wǎng)架在使用階段的撓度)，其拱度可取不大于短向跨度的1／300。 網(wǎng)架屋面找坡（a）用小立柱（b）起拱 施工中的網(wǎng)架 一、網(wǎng)架的支承方式：周邊支承點(diǎn)支承周邊支承與點(diǎn)支承相結(jié)合兩邊和三邊支承10.4、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的支承方式與節(jié)點(diǎn) 周邊支承是在網(wǎng)架四周全部或部分邊界節(jié)點(diǎn)設(shè)置支座(圖a，b)，支座可支承在柱頂或圈梁上，網(wǎng)架受力類似于四邊支承板，是常用的支承方式。為了減小彎矩，也可將周邊支座略為縮進(jìn)，如圖(c)周邊支承 點(diǎn)支承網(wǎng)架受力與鋼筋混凝土無梁樓蓋相似。為減小跨中正彎矩及撓度，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量帶有懸挑，多點(diǎn)支承網(wǎng)架的懸挑長(zhǎng)度可取跨度的1／4～1／3(如圖)。點(diǎn)支撐 周邊支撐與點(diǎn)支承結(jié)合特點(diǎn)：平面尺寸很大的建筑物，除在網(wǎng)架周邊設(shè)置支承外，可在內(nèi)部增設(shè)中間支承，以減小網(wǎng)架桿件內(nèi)力及撓度 二、網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)構(gòu)造（1）焊接空心球節(jié)點(diǎn)上弦節(jié)點(diǎn)下弦節(jié)點(diǎn) 焊接空心球節(jié)點(diǎn) （2）螺栓球節(jié)點(diǎn) 螺栓球節(jié)點(diǎn) （3）支座節(jié)點(diǎn)平板壓力支座 平板壓力支座 平板壓力支座 平板壓力支座 （4）屋頂節(jié)點(diǎn) （5）懸掛吊車節(jié)點(diǎn)