网架结构选型分析及经济性分析

1、网架网壳结构设计课程网架网壳结构设计课程第 一 课 ： 网 架 结 构 选 型 分 析 及 经 济 性 分 析老师QQ：学校网址： 扫码添加客服：本次公开课主要内容：课程内容：两向正交正放、正放四角锥、正放抽空四角锥、棋盘形四角锥、斜放四角锥网架形式众多，结构设计时如何选择结构形式？影响结构选型的因素有哪些？本节将从跨度、下部支承结构形式、敞开或者封闭、风荷载大小等方面展开网架结构选型分析及经济性分析进行讲解。老师QQ：学校网址： 扫码添加客服：目录一、网架基本概念三、四角锥体系网架结构形式四、影响网架结构选型的因素二、交叉桁架体系网架结构形式五、总结老师QQ：学校网址： 扫码添加客服：课程主

2、题：网架结构选型分析课程内容：两向正交正放、正放四角锥、正放抽空四角锥、棋盘形四角锥、斜放四角锥网架形式众多，结构设计时如何选择结构形式本节将从跨度、下部支承结构形式、敞开或者封闭、风荷载大小等方面展开讲解。知识点：网架结构形式选型分析老师QQ：学校网址： 扫码添加客服：一、网架基本概念 “网架” 为按一定规律布置的杆件通过节点连接而形成的平板型或微曲面型空间杆系结构，主要承受整体弯曲内力 。 “网壳” 为按一定规律布置的杆件通过节点连接而形成的曲面状空间杆系或梁系结构 ，主要承受整体薄膜内力。 与桁架类比，桁架是将实腹梁的关键受力部分抽离出来，形成有上弦杆、下弦杆、腹杆组成的结构形式；网架是

3、将平板结构的关键受力部分抽离出来，由上弦杆、下弦杆、腹杆以一定的结构单元组装而成，以杆件轴压力、拉力的表现形式去抵抗平板结构弯矩的一种结构形式。 小结：网架可类比于混凝土楼盖抽离关键构件形成的一种结构形式。江苏轩锐教育老师qq: 3228726605 老师微信： xuanruijy 网址: 福利群: 524850258全国最专业的土木设计类培训网校一、网架基本概念1-收费闸口江苏轩锐教育老师qq: 3228726605 老师微信： xuanruijy 网址: 福利群: 524850258全国最专业的土木设计类培训网校一、网架基本概念1-收费闸口江苏轩锐教育老师qq: 3228726605 老师

4、微信： xuanruijy 网址: 福利群: 524850258全国最专业的土木设计类培训网校一、网架基本概念1-收费闸口问题1：抽离其中一个跨距，水平向B=11.4m，竖直向H=15.9m，哪一个尺寸是网架的跨度？江苏轩锐教育老师qq: 3228726605 老师微信： xuanruijy 网址: 福利群: 524850258全国最专业的土木设计类培训网校一、网架基本概念2-某小学体育场馆问题2：该网架周边由一些列柱子支撑，水平向尺寸B=26m，竖直向尺寸H=31m，哪一个是网架的跨度？江苏轩锐教育老师qq: 3228726605 老师微信： xuanruijy 网址: 福利群: 52485

5、0258全国最专业的土木设计类培训网校一、网架基本概念3-某危险品检测站江苏轩锐教育老师qq: 3228726605 老师微信： xuanruijy 网址: 福利群: 524850258全国最专业的土木设计类培训网校一、网架基本概念4-某交通客运枢纽江苏轩锐教育老师qq: 3228726605 老师微信： xuanruijy 网址: 福利群: 524850258全国最专业的土木设计类培训网校一、网架基本概念4-某交通客运枢纽 网架下支撑柱高差悬殊，最低的支撑点位于2层楼面上，最高的支撑点位于从二层楼面起来的悬臂达18m的混凝土柱上。江苏轩锐教育老师qq: 3228726605 老师微信： xu

6、anruijy 网址: 福利群: 524850258全国最专业的土木设计类培训网校一、网架基本概念4-某交通客运枢纽江苏轩锐教育老师qq: 3228726605 老师微信： xuanruijy 网址: 福利群: 524850258全国最专业的土木设计类培训网校一、网架基本概念6-某检查桥江苏轩锐教育老师qq: 3228726605 老师微信： xuanruijy 网址: 福利群: 524850258全国最专业的土木设计类培训网校一、网架基本概念6-某检查桥（局部三层网架）江苏轩锐教育老师qq: 3228726605 老师微信： xuanruijy 网址: 福利群: 524850258全国最专业

7、的土木设计类培训网校一、网架基本概念7-某大跨度网壳江苏轩锐教育老师qq: 3228726605 老师微信： xuanruijy 网址: 福利群: 524850258全国最专业的土木设计类培训网校一、网架基本概念7-某大跨度网壳老师QQ：学校网址： 扫码添加客服：二、交叉桁架体系网架结构形式 交叉桁架系网架是由平面桁架交叉组成 。这类网架一般上 、下弦杆长度相等，而且其上、下弦杆和腹杆位于同一垂直平面内 。一般设计为斜腹杆受拉、竖杆受压，斜腹杆与弦杆 夹角宜在 4060之间。这类网架一般有如下形式。两向正交正放网架两向正交斜放网架两向斜交斜放网架单向折线形网架老师QQ：学校网址： 扫码添加客服

8、：二、交叉桁架体系网架结构形式两向正交正放网架 为能有效传递水平荷载，对于周边支承网架，宜在支承平面内沿周边设置水平斜杆 ；对于点支承网架 ，应在支承平面内沿主桁架 （通过支承的桁架） 的两侧（或一侧） 设置水平斜杆。老师QQ：学校网址： 扫码添加客服：二、交叉桁架体系网架结构形式两向正交正放网架 两向正交正放网架的受力类似于两向等刚度交叉梁。对于周边支承 ，平面尺寸越接近正方形 ，两个方向桁架杆件内力越接近，空间作用越显著。但随着边长比的增大，单向传力作用明显增大。对于点支承网架，支承附近的杆件及主和架杆件内力较大 ，其他部位杆件的内力较小，两者差别较大 。老师QQ：学校网址： 扫码添加客服

9、：二、交叉桁架体系网架结构形式两向正交正放网架 两向正交斜放网架的两个方向桁架的跨度长短不 一，节间数有多有少，靠近角部的短桁架刚度较大 ，对与其垂直的长桁架起支承作用 ，减少了长桁架跨中弦杆受力 ，对网架受力有利 。 对于矩形平面，周边支承时，可处理成长桁架通过角柱和长桁架不通过角柱，前者将使四个角柱产生较大的拉力，后者可避免角柱产生过大拉力， 但需在长桁架支座处设两个边角柱。两向正交斜放网架老师QQ：学校网址： 扫码添加客服：二、交叉桁架体系网架结构形式两向正交正放网架两向正交斜放网架老师QQ：学校网址： 扫码添加客服：二、交叉桁架体系网架结构形式两向正交正放网架单向折线形网架 单向折线形

10、网架是由一系列平面桁架互相斜交成 V 形而成 ，也可以看作是将正放四角锥网架取消纵向上 、下弦杆。它只有沿跨度方向的上 、下弦杆 ，呈单向受力状态 。但它比单纯的平面桁架刚度大 ，不需要布置支撑体系 。为加强其整体刚度 ，其周边还需增设部分上弦杆件 。老师QQ：学校网址： 扫码添加客服：三、四角锥体系网架结构形式 四角锥体系网架由许多四角锥按一定规律组成 ，组成的基本单元为倒置四角锥。这类网架上 、下平面均为方形网格 ，下弦节点均在上弦网格形心的投影线 上，与上弦网格的四个节点用斜腹杆相连 。若改变上 、下弦错开的平移值 ，或相对地旋转上 、下弦杆，并适当抽去一些弦杆和腹杆 ，即可获得各种形式

11、的四角锥网架 。这类网架共有如下几种形式。正放四角锥网架正放抽空四角锥网架斜放四角锥网架棋盘形四角锥网架星形四角锥网架老师QQ：学校网址： 扫码添加客服：三、四角锥体系网架结构形式 正放四角锥网架是由倒置的四角锥体为组成单元，锥底的四边为网架上弦杆，锥棱为腹杆，各锥顶相连即为下弦杆 。建筑平面为矩形时 ，上、下弦杆均与边界平行（垂直） 。 上 、下节点分别连接 8 根杆件 ，节点构造较统一 。如果网格两个方向尺寸相等 ，腹杆与下弦平面夹角为 45，上、下弦与腹杆长度均相等 ，杆件易于实现标准化 。 正放四角锥 网架的空间刚度较之其他类型四角锥网架及两向网架为大 。因其便于工厂化生产 ，得到广泛

12、应用。正放四角锥网架老师QQ：学校网址： 扫码添加客服：三、四角锥体系网架结构形式 正放抽空四角锥网架是在正放四角锥网架基础上 ，适当抽掉一些四角锥单元中的腹杆和下弦杆，使下弦网格尺寸比上弦大 一倍 。 这种网架的杆件数量少，腹杆总数为正放四角锥网架腹杆总数的 3/4 左右 ，下弦杆减少1/2 左右，故构造简单，经济效果较好。由于周边网格不宜抽杆 ，两个方向网格数宜取奇数。正放抽空四角锥网架老师QQ：学校网址： 扫码添加客服：三、四角锥体系网架结构形式斜放四角锥网架老师QQ：学校网址： 扫码添加客服：三、四角锥体系网架结构形式 其形状与国际棋盘相似。在正放四角锥基础上，除周边四角锥不变外，中间

13、四角锥间隔抽空，下弦杆呈正交斜放，上弦杆呈正交正放，下弦杆与边界呈45夹角，上弦杆与边界平行或垂直。 具有上弦短、下弦长的特点，两个方向网格数一般为奇数，节点交汇处杆件数量较少，用钢量相对较省，空间刚度比斜放四角锥好，适合于周边支承的情况。棋盘形四角锥网架老师QQ：学校网址： 扫码添加客服：三、四角锥体系网架结构形式 由两个倒置的三角形小桁架相互交叉而成。两个小桁架的底边构成网架上弦，上弦正交斜放，各单元顶点相连为下弦。下弦正交正放，在两个小桁架交汇处设有竖杆。 具有上弦短、下弦长的特点，适用于周边支承的情况。星形四角锥网架老师QQ：学校网址： 扫码添加客服：四、影响网架结构选型的因素 经济性

14、（用钢量指标）要求 荷载因素 网架跨度 下部结构支承条件 平面形状 施工条件等老师QQ：学校网址： 扫码添加客服：四、影响网架结构选型的因素经济性要求（以周边支承网架为例）序号形式跨度网格高度节点数杆件数杆件最大拉力杆件最大压力挠度杆用钢量节点用钢量总用钢量1正放四角锥2436331.921376844-446.317.15.722.82斜放四角锥2436331.930895641-17817.03.720.73星形四角锥2436331.9309108033-15819.33.222.54正放抽空四角锥24.335.12.71.923373684-12715.45.720.85棋盘形四角锥24

15、.335.12.71.921870129-34816.64.120.76折板四角锥2436331.921365432-335.816.34.620.9老师QQ：学校网址： 扫码添加客服：四、影响网架结构选型的因素两向正交正放-2436m（用钢量18347kg）老师QQ：学校网址： 扫码添加客服：四、影响网架结构选型的因素正放四角锥-2436m（用钢量13009kg）老师QQ：学校网址： 扫码添加客服：四、影响网架结构选型的因素斜放四角锥-2436m（用钢量16969kg）老师QQ：学校网址： 扫码添加客服：四、影响网架结构选型的因素两向正交正放-3636m（用钢量30031kg）老师QQ：学校

16、网址： 扫码添加客服：四、影响网架结构选型的因素正放四角锥-3636m（用钢量27780kg）老师QQ：学校网址： 扫码添加客服：四、影响网架结构选型的因素斜放四角锥-3636m（用钢量25567kg）老师QQ：学校网址： 扫码添加客服：四、影响网架结构选型的因素经济性要求（以周边支承网架为例） 当网架的平面形状为方形成接近于方形（边长比小于1:1.5）且跨度不大或荷载较轻时，正放抽空四角锥、棋盘形四角锥及斜放四角锥网架的节点平均配杆数较少, 受力合理, 能充分发挥杆件的承载力。 棋盘形四角锥或正放抽空四角锥, 这两种网架都受到网格必须是奇数的限制, 此时可考虑采用斜放四角锥网架。老师QQ：学

17、校网址： 扫码添加客服：四、影响网架结构选型的因素经济性与高跨比、网格尺寸的关系u根据空间网格规程，网架的厚度一般取跨度的1/101/18；u常规情况下，经济跨度一般取1/121/15；网架形式网格数网格尺寸/网架厚度两向正交正放、正放四角锥、正放抽空四角锥、两向正交斜放、棋盘形四角锥、斜放四角锥等（68）+0.07L2老师QQ：学校网址： 扫码添加客服：四、影响网架结构选型的因素荷载因素与网架跨度u四面敞开式或曲面造型网架，当风吸力起控制作用时，正放抽空四角锥网架、斜放四角锥网架、棋盘形四角锥网架等网架的优点（上弦短杆受压、下弦长杆受拉）变成了缺点，此时可采用正放四角锥网架等满锥形式的网架。

18、u当网架跨度较大或荷载较重时, 抽空型网架, 将因弦杆内力差异变化悬殊, 给设计和施工都造成较大的困难，此时宜选择刚度较大的满锥形式。老师QQ：学校网址： 扫码添加客服：四、影响网架结构选型的因素下部结构支承条件u周边支承：为四边支承的楼板受力模式（简单理解为典型双向板），按前述内容确定网架形式。u多点支承：多点支承网架的受力特点与无梁楼盖较为相似, 受力较大的各类杆件多集中于通过柱顶的主网带上, 对与其垂直的网架部分起弹性约束作用。从受力特点着来, 正放类型的网架传力线较为简捷合理, 是点支承条件下比较适宜的网架型式，一般采用正放四角锥。不采用棋盘形、斜放四角锥、抽空四角锥等网架形式。老师Q

19、Q：学校网址： 扫码添加客服：四、影响网架结构选型的因素平面形状（主要针对周边支承或横向单跨网架）u前述讲过，当网架的平面形状为方形成接近于方形（边长比小于1:1.5）且跨度不大或荷载较轻时，正放抽空四角锥、棋盘形四角锥及斜放四角锥网架的节点平均配杆数较少, 受力合理, 能充分发挥杆件的承载力。u当网架支承平面长宽比不断增加时，网架传力由双向传力逐渐转变为单向传力，斜放类型的网架失去了短桁架做为长桁架弹性支承的优点, 传力途径变长, 受力很不合理，用钢量随着长宽比的增加迅速增加。正放四角锥网架传力途径短, 较适应长宽比的变化。当平面过于狭长时，可采用折板型四角锥网架（单向传力）。老师QQ：学校

20、网址： 扫码添加客服：四、影响网架结构选型的因素施工条件u施工条件对网架形式确定有一定的影响，如： 当网架施工不具备高空焊接或者高空焊接较为困难时，节点上采用螺栓球而不采用焊接球，此时用控制杆件的最大拉力设计值不超过螺栓的最大承载力。当网架跨度较大或者荷载较大时，应选择内力分布均匀，最大拉力相对较小的网架形式，此时一般不能采用抽空四角锥网架，可选择正放四角锥、星形四角锥或棋盘形四角锥等。老师QQ：学校网址： 扫码添加客服：五、总结u一般网架结构（平面形状圆形或正多边形除外），正放四角锥可以认为是“万能”形式，工程中采用最多，对网架形式没有把握时，建议采用正放四角锥。u周边支承网架结构，风吸力不

21、起控制作用时，若对经济性指标有较高要求，可采用正放抽空四角锥、棋盘形四角锥及斜放四角锥网架（棋盘形四角锥或正放抽空四角锥, 这两种网架都受到网格必须是奇数的限制, 此时可考虑采用斜放四角锥网架）。u风吸力起控制作用时或者多点支承网架，一般采用正放四角锥网架形式。u网架支承平面过于狭长时，可采用正放四角锥或折板型网架（目前工程中对于狭长形平面一般采用桁架或者门刚结构形式）。老师QQ：学校网址： 扫码添加客服：五、总结u一般网架结构（平面形状圆形或正多边形除外），正放四角锥可以认为是“万能”形式，工程中采用最多，对网架形式没有把握时，建议采用正放四角锥。u周边支承网架结构，风吸力不起控制作用时，若

22、对经济性指标有较高要求，可采用正放抽空四角锥、棋盘形四角锥及斜放四角锥网架（棋盘形四角锥或正放抽空四角锥, 这两种网架都受到网格必须是奇数的限制, 此时可考虑采用斜放四角锥网架）。u风吸力起控制作用时或者多点支承网架，一般采用正放四角锥网架形式。u网架支承平面过于狭长时，可采用折板型网架（目前工程中对于狭长形平面一般采用桁架形式）。老师QQ：学校网址： 扫码添加客服：案例：案例一：某高速公路收费闸口，多点支承小跨度网架结构，屋面小立柱找坡；下部结构为独立柱，平面案例一：某高速公路收费闸口，多点支承小跨度网架结构，屋面小立柱找坡；下部结构为独立柱，平面尺寸尺寸55m16m，螺栓球节点，平板支座，

23、基本风压，螺栓球节点，平板支座，基本风压0.35kN/。老师QQ：学校网址： 扫码添加客服：案例：案例案例二二：周边支承网架结构，为小学某体育训练馆，平面尺寸周边支承网架结构，为小学某体育训练馆，平面尺寸30m33m，下部混凝土结构为独立柱，下部混凝土结构为独立柱+局局部框架结构；支座类型板式橡胶支座，基本风压部框架结构；支座类型板式橡胶支座，基本风压0.30 kN/。老师QQ：学校网址： 扫码添加客服：案例：案例案例三三：某客运港口危险品检测站，四面敞开式建筑，双向结构找坡，多点支承网架结构，最大跨度某客运港口危险品检测站，四面敞开式建筑，双向结构找坡，多点支承网架结构，最大跨度46m，节点

24、形式为螺栓球，节点形式为螺栓球+焊接球网架，支座类型固定式球铰支座，基本风压焊接球网架，支座类型固定式球铰支座，基本风压0.75 kN/，风荷载计算时，风荷载计算时考虑了风振系数。考虑了风振系数。老师QQ：学校网址： 扫码添加客服：案例：案例四：某检查桥，局部三层网架结构，螺栓球节点，平板支座，基本风压案例四：某检查桥，局部三层网架结构，螺栓球节点，平板支座，基本风压0.35k kN/，结构横向跨度，结构横向跨度20m，两端悬挑，两端悬挑7.3m，下部结构为独立柱。，下部结构为独立柱。老师QQ：学校网址： 扫码添加客服：案例：案例五：某电厂案例五：某电厂125m大跨度储煤棚结构，属超限结构，结构形式三心圆柱