网架结构知识讲解

1、2 网网 架架 结结 构构 主要内容n网架结构概述n网架结构的荷载、作用与一般设计原则n网架结构的基本理论和分折方法n网架结构的抗震分析n网架结构杆件设计与节点构造 2.1 网架结构概述网架结构概述2.1.1网格结构与网架结构定义 空间网格结构是由多根杆件按照某种有规律的几何图形通过节点连接起来的空间结构。 空间网格结构通常可分为双层(多层)平板网格结构(网架结构或网架)，单层和双层的曲面网格结构(网壳)，网格结构是网架与网壳的总称。 2.1.2 网架结构的优越性11.空间工作，传力途径简捷，是一种较好的大跨度、大柱网屋盖结构。 2.重量轻，经济指标好 。3.刚度大，抗震性能好。 4.施工安装

2、简便。 5.杆件和节点便于定型化、商品化，可在工厂中成批生产，有利于提高生产效率。 6.网架的平面布置灵活，屋盖平整，有利于吊顶、安装管道和设备。 2.1.2 网架结构的优越性21、设计方面：设计速度快，构造简单，没有复杂节点施工图和加工图一样，不存在详图深化。2、加工方面：加工工序简单，加工速度快。4、运输简单，杆件较短，一般最长不超过5m，陆运、海运、航运都比较方便。5、施工安装简单：工人只需要根据图纸找到相对应的球和杆件用普通的扳手对接拧上就可。可以整体吊装也可以空中散装。 2.1.2 应用范围1、应用于跨度较大但是中间不允许放柱点的结构。跨度从20m-150m不等例如：民用类平板网架，

3、异形平板网架，异形网壳(体育馆，图书馆，食堂，电影院，学校，医院的大厅屋盖结构)。工业类：厂房顶棚（平板网架），轻钢能做网架也能做而且用钢量比较轻，跨度越大，网架的优势就更明显；工业用堆棚，一般都是跨度50-150m的筒壳和球壳结构。 2.1.3 网架结构的形式与分类 主要有15种网架，根据其组成可划分为四大类。1、由平面桁架系组成的网架结构，它是由平面桁架发展和演变过来的。由于平面桁架系的数量和设置方位不同。这类网架又可分成四种： (1)两向正交正放网架；(2)两向正交斜放网架；(3)两向斜交斜放网架；(4)三向网架。2、由四角锥体组成的网架结构，它的基本单元是由4根弦杆、4根斜杆构成的正四

4、角锥体。由这些四角锥体排列组成网架时，还要用上弦杆或下弦杆把相邻的锥顶连接起来。根据锥体的组合方式和连接锥顶弦杆的方向不同，这类四角锥体组成的网架又可分为六种：（1）正放四角锥网架；（2）正放抽空四角锥网架；（3）斜放四角锥网架；（4）棋盘形四角锥网架； （5）星形四角锥网架；（6）单向折线形网架，又称折板型网架。3、由三角锥体组成的网架结构，它的基本单元是由3根弦杆、3根斜杆所构成的正三角锥体，即四面体。三角锥体可以顺置，也可以倒置。根据三角锥体的组合方式和连接锥顶弦杆的方法不同，这类三角锥体组成的网架又可分为四种：（1） 三角锥网架：由顺置的错格排列的三角锥体与三向互成60的上弦杆系连接而

5、成。（2）抽空三角锥网架I型：它可由三角锥网架跳格式地抽去锥体的3根斜杆和相应的6根下弦杆而成。 （3）抽空三角锥网架型：它可由三角锥网架采用另一种跳格方式，抽去锥体的3根斜杆和相应的6根下弦杆而成。（4）蜂窝形三角锥网架：这是由倒置的三角锥体两两相连而成 。4.由六角锥体组成的网架结构，它的基本单元体是由6根弦杆、6根斜杆构成的正六角锥体，即七面体。 2.1.5 网架结构的选型 影响网架选型的因素是多方面的，如网架制作、安装方法、用钢指标、跨度大小、刚度要求、平面形状、支承条件等都在一定程度上影响着确定采用哪一种网架形式。 1如节点采用焊接，由平面桁架系组成的网架，其制作比由四角锥体组成的网

6、架较为方便；两向正交网架又比两向斜交网架及三向网架方便；四角锥网架比三角锥网架方便。 2安装方法不采用整体提升或吊装，采用分条或分块安装，或采用高空滑移法时，选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等三种正交正放类网架比选用斜放类网架有利。3用钢指标是衡量网架选型的一项重要标志。2.2网架结构的荷载、作用与一般设计原则网架结构的荷载、作用与一般设计原则2.2.1 荷载类型网架结构的荷载主要是永久荷载、可变荷载、偶然荷载。1.永久荷载作用在网架结构上的永久荷载：(1) 网架自重：网架杆件大多采用钢材，它的自重可通过计算机自动形成。节点自重一般占网架杆件总重的15一25。如果网架节

7、点的连接形式己定，可根据具体的节点规格计算出其节点自重。 (2) 楼面或屋面覆盖材料自重：根据实际使用材料查建筑结构荷载规范GB 50009取用。如采用钢筋混凝土屋面板，其自重取1.01.5kN/m2；采用轻质板，其自重取0.30.7kN/m2。(3) 吊顶材料自重。 (4)设备管道自重。 上述荷载中，（1）、（2）两项必须考虑，（3）、（4）两项根据实际工程情况而定。 2 .可变荷载作用在网架结构上的可变荷载：(1)屋面或楼面活荷载：网架的屋面，一般不上人，屋面活荷载标准值为0.5kNm2。楼面活荷载根据工程性质查荷载规范取用。(2)雪荷载：雪荷载与屋面活荷载不必同时考虑，取两者的大值。对雪

8、荷载敏感的结构，基本雪压应适当提高，并应由有关的结构设计规范具体规定。(3)风荷载：对于周边支承且支座节点在上弦的网架，风载由四周墙面承受，计算时可不考虑水平风荷载。其他支承情况，应根据实际工程情况考虑水平风荷载作用。 (4)积灰荷载：工业厂房中采用网架时，应根据厂房性质考虑积灰荷载。(5)吊车荷载：悬挂吊车直接挂在网架下弦节点上，对网架产生吊车竖向荷载。桥式吊车在吊车梁上行走，通过柱子对网架产生吊车水平荷载。2.2.2 温度作用温度作用是指由于温度变化，使网架杆件产生附加温度应力，必须在计算和构造措施中加以考虑。网架结构是超静定结构，在均匀温度场变化下，由于杆件不能自由热胀冷缩，杆件会产生应

9、力，这种应力成为网架的温度应力。温度场变化范围是指施工安装完毕(网架支座与下部结构连接固定牢固)时的气温与当地常年最高或最低气温之差。另外工厂车间生产过程中引起温度场变化，这可由工艺提出。 符合下列条件之一者，可不考虑由于温度变化而引起的内力：n支座节点的构造允许网架侧移时，当周边支承的网架且网架验算方向跨度小于40m时，支承结构应为独立柱； 2.2.3 地震作用网架由地震引起的振动称为网架的地震反应，它包括内力、变形和位移。网架的地震反应大小不仅与外来干扰作用(地震波)的大小及其随时间的变化规律有关，还取决于网架本身的动力特性，即网架的自振周期和阻尼。由于地震的地面运动为一种随机过程，运动极

10、不规则，网架又是空间结构，动力特性十分复杂，要正确分析网架的动力反应比较困难，常作以下简化假定：(1)结构可离散为多个集中质量的弹性体系；(2) 结构振动属于微幅振动，即结构的振动变形很小，仍属于小变形范畴。线性叠加原理可以适用；(3) 振动时结构的地基各部分作同一运动，即不考虑地面运动 的相位差的影响；(4) 结构的阻尼很小，可以忽略结构各振型之间的耦联影响。网架的地震作用取决于地面运动的加速度和网架自身固有的动力特性，可采用振型分解反应谱法和时程法进行计算。根据我国 网架结构设计与施工规程 JGJ7 - 91 规定：在抗震设防烈度为 7 度的地区，可不进行网架结构水平抗震验算。在抗震设防烈

11、度为 8 度的地区，对于周边支承的中小跨度网架可不进行水平抗震验算；在抗震设防烈度为 9 度的地震区，对各种网架结构均应进行水平抗震验算。2.2.4 荷载效应组合 根据使用和施工过程中可能出现的最不利荷载进行组合。荷载组合的一般表达式为无吊车荷载和风荷载、地震作用时，网架应考虑以下荷载组合：(1)永久荷裁十可变荷载； (2)永久荷载十半跨可变荷载； 第二种荷载组合主要考虑斜腹杆的变号。当采用轻屋面（如压型钢板）或屋面板对称铺设时，可不计算。大跨度筒壳和球壳需要考虑。2.2.5一般设计计算原则高次超静定结构，应进行外荷载作用下的内力、位移计算，并应根据具体情况，对地震、温度变化、支座沉降及施工安

12、装荷载等作用下的内力、位移进行计算。1结构内力计算一般原则 网架结构的材料都按弹性受力状态考虑，即不考虑材料的非线性性质(研究网架的极限承载力时要考虑这一因素)。基本假定：(1)节点为铰接，杆件只承受轴向力；(2)按小挠度理论计算；(3)按弹性方法分析。n非抗震设计，荷载及荷载效应组合按建筑结构荷载规范GB 50009进行计算。在截面及节点设计中，应按照荷载的基本组合确定内力计算值；在位移计算中应按短期效应组合确定其挠度。n抗震设计，荷载及荷载效应组合应按国家标准建筑抗震设计规范GB 50011确定内力设计。 n网架结构的外荷载按静力等效原则，将节点所辖区域内的荷载集中作用在该节点上。结构分析

13、时可忽略节点刚度的影响，假定节点为铰接，杆件只承受轴向力。当杆件上作用有局部荷载时，应另考虑受弯的影响。 2.7 网架结构杆件设计与节点构造网架结构杆件设计与节点构造2.7.1 网架结构的杆件设计1杆件常用材料及截面形式(1)杆件的材料大多数网架的材料为钢材。Q345钢强度高，用于大跨度的网架。一般的网架结构采用Q235钢。两种钢材力学性能、焊接性能均很好，材质也比较稳定。 (2)杆件截面形式杆件的截面形式很多，但以空腹截面为最优，如圆钢管、方钢管等。圆钢管有高频电焊钢管及无缝钢管两种。尽量采用高额电焊钢管。圆钢管各方向惯性矩相同、截面封闭、回转半径大，对受压受扭有利。端部封闭后，内部不易锈蚀

14、，表面也难以积灰和积水，具有较好的防腐性能。 2杆件的计算长度和容许长细比(1)杆件的计算长度网架节点汇集了较多的杆件，因此节点的嵌固作用较大。网架杆件的计算长度如按平面桁架的有关规定采用，偏于安全。网架规程中规定的计算长度取值是经过模型试验和分析研究确定的。杆件的计算长度与网架节点的形式有关，对于螺栓球节点网架，杆件两端可视为铰接，弦杆和腹杆均取杆件的几何长度l，即节点中心点之间的距离l。(2)杆件的容许长细比网架的杆件的长细比不应该超过容许长细比。对于受压的杆件，容许长细比主要是防止杆件过于细长容易产生初弯曲，初弯曲对压杆稳定极限承载力有较大影响，对于受拉的杆件，容许长细比主要是保证杆件在

15、制作、运输、安装和使用过程中有一定的刚度。网架规程中规定的杆件容许长细比如下：受压杆件： 180 受拉杆件： 1801)一般杆件 4002)支座附近的杆件 3003)直接承受动力荷载的杆件 2503杆件的截面选择和构造要求(1)杆件的截面选择 杆件的选取应该注意以下几点： 1)一个网架杆件的截面规格不宜过多，一般较小跨度以45种为宜，大跨度的网架也不宜超过67种。 2)杆件在相同截面面积的条件下，宜选择薄壁截面，这样增加回转半径对稳定有利。 3）杆件截面规格的选择宜用市场上经常供应的规格。 4）杆件长度与网架网格尺寸有关，确定网格尺寸时，除考虑最优尺寸及屋面板制作条件等因素外，也应考虑一般常用

16、的定尺长度，以避免剩头过长造成浪费。5)钢管出厂一般均有负公差，所以在选择载面时应当适当留有余地。(2)杆件的构造要求杆件截面过小，容易产生初弯曲，所以对网架的杆件有最小截面的规定。普通型钢不宜小于L503，圆钢管不宜小于483.5，较大跨度的网架杆件的外径不宜小于60 x3.5。此外，为了便于施焊和防腐要求，圆钢管的壁厚不宜太薄，一般不小于3.5mm。由于网架的杆件为轴向受力杆，因此，杆件上不可承受横向荷载。网架杆件在构造设计时，宜避免难于检查、清刷、油漆以及积留湿气或灰尘的死角或凹槽。对于管形截面，应将两端封闭。 受拉杆件一般不宜设有接头，受压杆件也只容许有一个接头，且该接头应设在受力较小

17、区域，并避免接头过于集中4 杆件的设计计算网架杆件主要承受轴向拉力和轴向压力（1）轴心受拉：(2)轴心受压：当杆件截面不能满足强度或稳定的要求时，应当加大截面的规格。截面的规格改变将引起杆件内力的改变，因此，杆件截面的计算由计算机完成，截面的选择也是根据提供的截面规格，按满应力原则选择最经济截面。 2.7.2网架结构的节点与设计网架结构的节点与设计 节点起连接杆件、传递荷载的作用，因此，节点设计是网架结构设计中的重要内容。通常节点用钢量占整个网架杆件用量的20-25。合理的节点设计对网架结构的安全性能、制作安装、工程进度和工程造价都有着直接的影响。节点设计和构造均应符合以下一些原则：（1）受力

18、合理，传力明确、可靠，实际构造与所采用的计算假定吻合。 （2）保证各杆件交汇于一点，不产生附加弯矩。 （3）构造简单、制作和安装方便。 （4）尽量减少用钢量。 1网架节点的类型 （1）焊接钢板节点主要用于弦杆呈两向布置的各类网架，如两向正交正放网架、两向正交斜放网架以及各种类型的四角锥网架。网架中，上、下弦杆均成两向正交布置，斜腹杆或位于弦杆的竖平面内或与弦杆竖平面成45。角相交。杆件端部均在节点处相交。为使这些汇交的杆件能在节点上有效地连成一体，杆件内力得到可靠的传递，应沿杆件方向设置相应的节点板，各节点板间则以焊缝连成整体，从而形成了焊接钢板节点。这种节点与钢桁架的节点构造较为相似，有时为

19、了增加节点的强度和刚度，也可以在十字节点板中心加设一段圆钢管，将十字节点板直接焊于中心钢管上，从而形成一个由中心钢管加强的焊接钢板节点。 （2）焊接空心球节点由两个半球对焊而成。半球有冷压和热压成型两种方法。热压成型简单，不需要很大的压力，采用多；冷压不仅需要很大的压力，要求钢材的材质好，而且对模具的磨损也较大，目前很少采用。当焊接空心球的直径较大时，为了增加球体的承载力，可以在两个半球的对焊处增加肋板，三者焊成整体。网架杆件通过角焊缝或对接焊缝与空心球相连。（3）螺栓球节点将网架杆件通过高强螺栓、套筒、螺钉或销钉、锥头、封板与实心钢球连接起来的一种节点形式。（4）直接相贯节将网架腹杆(支管)

20、的端部经机械加工成相贯面后，直接焊在弦杆（主管)壁上，也可以将一个方向的弦杆焊在另一个方向弦杆的管壁上。这种节点因为省去了任何节点连接部件，因而节点的用钢量少，但是它要求的加工精度很高。杆件可以是圆钢管，也可以是方钢管。 （5）焊接钢管节点它是由空心圆柱体组成的节点，杆件直接焊在圆柱体的表面上，由于网架杆件的端部要加工成与圆柱体表面相交的曲面，因此，它对杆件的加工精度要求较高。 目前用得最为广泛的是焊接空心球节点和螺栓球节点。3螺栓球节点设计与构造螺栓球节点也是我国应用较早且最广泛的节点形式之一，它由螺栓、钢球、销子(或螺钉)、套筒和锥头或封板等零件组成，这种节点适用于钢管连接。在螺栓球球体的

21、同一个坐标平面内，若每个螺栓孔夹角为450，则整个球具有18个孔。采用这种螺栓球进行组合相当灵活，既适用于一般的网架结构，也适用于任何形式的空间网格结构。此外，对于双层网壳结构、塔架、平台和脚手架等也都可以采用螺栓球节点。 螺栓球节点网架的杆件长度一般在25m左右，包装简单，可以用集装箱运输；因为没有现场焊接，安装方便，不产生焊接变形和焊接应力，无节点偏心，受力状态好；能够在工厂生产，产品质量容易保证，也可减少施工现场作业量，大大加快建设速度。 螺栓球节点的设计与构造包括：(1)螺栓球零件材料的选择钢球、封板、锥头、套筒的材料可按表2.7.2-1采用。 (2)钢球直径的确定采用锻压球。大小取决

22、于螺栓的直径、相邻杆件的夹角和螺栓伸入球体的长度等因素，同时要求伸入球体的相邻两个螺栓不相碰。(3)高强度螺栓受拉承载力计算高强度螺栓承受拉力对于受压杆件，高强度螺栓不承受杆件的压力，此时高强度螺栓的直径可按受拉计算所得值适当减小。压力主要由套筒承担，套筒要进行承压计算，并验算其开槽处和端部有效截面的承压力。 (4)套筒外形尺寸的确定 套筒是六角形的无纹螺母，用以拧紧螺栓和传递杆件轴压力。套简外形尺寸应符合扳手开口尺寸系列，端部保持平整，内孔径可比螺栓直径大1mm。套筒端部到开槽端部的距离应使该处有效截面抗剪承载力不低于销钉(或螺钉)的抗剪承载力，且不应小于1.5倍开槽孔的宽度。 (5)锥头或

23、封板的构造 锥头或封板主要起连接钢管和螺栓的作用，承受杆件传来的拉力或压力。当杆件管径大于或等于76mm时，宜采用锥头连接，否则采用封板连接。其连接焊缝以及锥头的任何截面应与连接的钢管等强，其焊缝宽度b可根据连接钢管壁厚取25mm，封板厚应根据实际受力的大小计算确定，当钢管壁厚小于4mm时，其封板厚度不宜小于钢管外径的15。4.支座节点的设计与构造 支座节点是网架将荷载传递给下部结构的连接部件，它是位于支承结构上的网架节点。 (1)支座节点的形式及其适用范围 对网架进行内力分析时，要对支座节点加设一定的约束，这些约束的计算模式一般有可动铰支承、不动圆柱铰支承和不动球铰支承。实际构造上，支座节点

24、的设计应传力可靠、构造简单，并与其计算模型相同。根据网架结构的工程实践，支座节点通常有平板支座、弧形支座、球铰支座和橡胶支座等。平板压力支座节点，构造简单，加工方便，用钢量较省，平板压力支座节点构造对网架制作、拼装精度及锚栓埋设位置的尺寸控制要求较严，易造成网架正确就位的困难。在实际工程中为了使网架拼装方便，常不设定位锚栓，而在支座节点的底板与支承面顶板(预埋板)之间加设一块连有埋头螺栓的过渡板，安装定位后将过渡板与支承面顶板(预埋板)在周边焊接。 e. 板式橡胶支座节点在平板压力支座的支承底板与支承面顶板间设置一块由多层橡胶片与薄钢板粘合、压制成的矩形橡胶垫块，并以锚栓连接成一体。这种支座节

25、点不仅可以使网架支座在不出现过大的竖向压缩变形的情况下获得足够的承载力，而且橡胶垫板良好的弹性也可以产生较大的剪切变形，因而既可以适应网架支座节点的转动要求，又能适应网架支座节点由于温度变化、地震作用所产生的水平变位。板式橡胶支座节点适用于大、中跨度的网架结构。(2)支座节点板的设计计算支座节点板包括竖向的十字节点板和横向的支座底板。网架的支座力就是通过这些支座节点板及其间的连接焊缝或再经支座垫板传递到下部结构的。因此，支座节点板的设计计算包括连接焊缝的计算、十字节点板的设计计算、支座底板面积和厚度的设计计算等。 2.8 网架结构分析设计软件网架结构分析设计软件2.8.1 网架结构软件发展概况

26、与特点计算机技术的应用对网架结构的发展产生了非常深远的影响。与计算机技术密切相关的是网架结构最有效、最精确的分析计算方法，结合计算机图形学，形成了当前网架结构计算机辅助设计软件(网架CAD)。目前，几乎所有的网架结构的计算和设计都是由计算机软件完成的。最初的网架分析程序，只局限于有限元计算和满应力设计，没有人机交互功能，需要人工输入大量数据，实现计算所需的数据，设法减少输人工作量和人为失误。分析计算部分主要是进行有限元的分析、优化设计，并设法有效地提高计算速度和计算规模。后处理主要是提供设计制造所需的数据、计算书和图形的输出。 目前，国内比较普遍采用的网架结构软件有MSTCAD(轻软登字第00

27、1号)、SFCAD(轻软登字第002号)、MSGS(轻软登字第003号)等。 网架结构分析设计软件主要特点：(1)适应各种平面形状和各种体型。网格结构空间形状多样良好的三维显示、交互功能，做到输入、修改方便。(2)需要考虑各种复杂的荷载、约束条件。网架结构荷载除了静荷载、活荷载外，还有风荷载、吊车荷载、温度作用、地震作用等，而且要进行最不利工况组合。网架结构的边界约束也是多种多样，有固定约束、弹性约束、强迫位移和斜边界等。(3)充分提高计算效率。由于网架结构体量大、单元多、工况多、计算量大，软件应采取必要措施以提高计算速度和规模，如节点编号优化、刚度矩阵分块求解等。 (4)以用钢量最小为目标的

28、满应力优化的杆件设计准则。由于网架结构杆件成千上万，设计者预先很难指定各杆件的具体截面。所以，网架结构分析软件中杆件的优化设计是非常必要的。(5)需要绘制机械加工图。网架结构是由工厂加工制作，然后现场组装，大量的工作在工厂完成。因此，软件还具有杆件下料尺寸确定、螺栓球螺孔角度计算与配件统计等功能。2.8.2 网架结构软件编程原理 1网架结构的建模网架结构组成的基本元素是节点和杆件，节点又通常分为上弦节点和下弦节点。同一弦层节点相连杆件称为弦杆，不同弦层节点相连杆件称为腹杆。网架结构的基本网格形式都是由节点和杆件按一定规律组成，除了可以采用一般的点、线图形输入外，许多网架软件已经提供了基本网格形

29、式的自动生成。操作者只需输入如平面尺寸、网格数、网架高度等少量参数，软件即可自动进行节点编号、单元编号，建立结构拓扑关系，以及节点荷载和约束信息。2计算原理 一般情况下，网架结构按照铰接杆单元，采用空间桁架位移法进行分析计算。假定节点为铰接，每个节点只有三个方向的线位移，外荷载只能作用于节点上，杆件只承受轴向。 杆件截面设计采用满应力优化设计方法。通过满应力优化，使结构杆件的应力达到或接近设计允许应力，最终达到结构用料最省的目的。但是由于网架结构是一种高次超静定结构，而且杆件的截面规格是一组离散的数据，所以满应力计算不可能使所有杆件达到“满应力”，而是尽可能接近“满应力”。3计算机语言及应用环

30、境目前，网架结构软件基本上都是在Windows操作平台上开发，一般采用Fortran和C+编写。2.9 网架屋面系统及防锈防火2.9.1 屋面檩条 1檩条形式与特点檩条布置在节点上，受网格大小限制，檩条的檩距一般为1.53m、跨度一般只有36m，采用实腹式檩条。 实腹式檩条分为普通热轧型钢檩条和冷弯薄壁型钢檩条。 (1)普通热轧型钢檩条常用的有如下四种 ：1)热轧槽钢檩条分为普通热轧槽钢檩条和热轧轻型槽钢檩条两种。前者因型材的厚度较厚，用钢量较大；常用简支檩条多为挠度控制，强度不能充分发挥。热轧轻型槽钢檩条虽比普通槽钢檩条有所改进，但仍不够理想。2)热轧角钢檩条 普通角钢檩条取材方便，用钢量大

31、，只适合跨度、檩距及荷载较小的情况。 3)高频焊接轻型H型檩条系引进国外先进技术生产的一种轻型型钢，具有腹部薄、抗弯刚度好、两主轴方向的惯性矩比较接近，以及翼缘板平直易于连接等优点。 4)组合檩条。 组合檩条由两个热轧角钢焊成，有组合槽钢和组合Z形钢两种形式。用钢量比普通热轧槽钢省，焊接工作量大，适用跨度4m的情况。当屋面坡度i13时，Z形钢比槽钢截面受力更合理。 (2)冷弯薄壁型钢檩条 同样面积的冷弯型钢檩条和普通热轧型钢檩条相比，前者回转半径可增大50以上，惯性距和面积距约可增大50180。故冷弯薄壁型钢的受力性能好、承载能力高、整体刚度大，可以节约钢材，减轻结构自重，制造安装方便，是一种

32、合理的檩条形式。目前，网架结构中使用的檩条大多为冷弯薄壁型钢檩条。冷弯薄壁型钢檩条有两种截面形式：1)卷边(或斜卷边)Z形钢檩条，适用于屋面坡度il3，屋面荷载作用线接近于其截面的弯心(扭心)。它的主平面x轴的刚度大，挠度小，用钢量省，制造和安装方便，在现场可叠层堆放。2)卷边C形檩条。卷边C形檩条，适用于屋面坡度i13的情况，其截面在使用中互换性大，用钢量省，最为常用的檩条。2檩条荷载(1)永久荷载 屋面材料重量、支撑及檩条结构自重。(2)可变荷载 屋面均布活荷载、雪荷载、积灰荷载和风荷载。(3)荷载组合1)均布活荷载不与雪荷载同时考虑，设计时取两者中的较大值。2)积灰荷载应与均布活荷载或雪

33、荷载的较大值同时考虑。3)施工或检修集中荷载不与均布活荷载或雪荷载同时考虑。考虑。4)坡度屋面(坡度为18120)，可以不考虑风的正压力，风荷载较大时，应验算在风吸力作用下，永久荷裁和风荷载组合截面应力反号的情况，永久荷载的分项系数取1.0。3檩条计算实腹式檩条的计算可按简支和连续两种计算模型，分别计算两个方向的弯距：1）对x轴，由py引起的弯矩。单跨简支构件：跨中最大弯矩Mpyl28，l为檩条的跨度。多跨连续构件：跨中和支座弯矩均近似取Mx pyl210。 2)对y轴，由px引起的弯矩，无拉条时按简支梁计算；如有拉条作为侧向支撑点，按多跨连续梁计算。无拉条时，跨中弯矩My pxl210。 一

34、根拉条位于l2时，跨中负弯矩My pxl232。两条拉条位于l3时，l3处负弯矩My pxl290，跨中正弯矩My pxl2360。选定檩条截面后，需做强度、平面内稳定和挠度验算。由于屋面板能阻止檩条的侧向失稳，再加上拉条的设置，一般可不验算平面外的稳定。对金属压型板屋面规范容许挠度值可按l200计算，l为檩条的跨度。 4檩条的布置、连接与构造 (1)檩条布置与构造1)截面尺寸。实腹式檩条的截面高度h，一般可取跨度的135150；檩条的截面宽度b，由截面高度h所选用的型钢规格所确定，一般取高度的1213。 2)为使上弦杆不产生弯矩，檩条一般都位于网架上弦节点处。当采用内天沟时，边檩应尽量靠近天

35、沟。3)实腹式檩条的截面均宜垂直于屋面坡面。对槽钢和Z形钢檩条，宜将上翼缘肢尖(或卷边)朝向屋脊方向，以减少屋面荷载偏心而引起的扭矩。4)檩条与屋面应可靠连接，以保证屋面能起到阻止檩条侧向失稳和扭转的作用，这对一般不需验算整体稳定性的实腹式檩条尤为重要。檩条与压型钢板屋面的连接，檩条应通过勾头螺栓或自攻螺丝和镀锌钢支架及压型钢板牢固连接。(2)檩条的连接檩条端部与网架的连接应能阻止檩条端部截面的扭转，以增强其整体稳定性。实腹式檩条与网架结构的连接处(球节点处)可设置小立柱支托。实腹式檩条连接可以按简支方式连接，连接板焊接在支托板上，支托两边檩条通过螺栓和连接板固定，也可以把檩条直接焊接在连接板

36、上；也可按连续方式连接、带斜卷边的Z形檩条可采用叠置搭接，卷边C形檩条可采用不同型号的卷边C形冷弯薄壁型钢套置搭接。斜卷边Z形檩条的搭接长度2a及其连接螺拴直径，应根据连续粱中间支座处的弯矩确定。在同一工程中宜尽量减少搭接长度的类型。主次檩的连接形式有平接和上下叠接。上下叠接是把次檩直接置于主檩上面的支托扳上，构造简单，施工方便，加之屋面一般无建筑净空要求，这种连接方式采用较多，而平接由于需加焊肋板，对檩条会产生焊接残余应力，构造上又要比上下叠接复杂，较少采用。当荷载较大时，主檩一般选用型钢。(3)檩条的拉条和撑杆设置1)拉条的设置。檩条的拉条设置与否主要和檩条的侧向刚度有关，对于侧向刚度较大

37、的轻型H型钢檩条一般可不设拉条。对于侧向刚度较差的其他实腹式檩条，为了减小檩条在安装和使用阶段的侧向变形和扭转保证其整体稳定性，一般需在檩条间设置拉条，作为其侧向支承点。当檩条跨度4m时，可按计算要求确定是否需要设置拉条；当屋面坡度i110，檩条跨度4m时，宜在檩条跨中位置设置一道拉条；当跨度6m时，宜在檩条跨度三分点处设两道拉条。在槽口处还应设置斜拉条和撑杆。拉条的直径为812mm，根据荷载和檩距大小取用。2)撑杆的设置。檩条撑杆的作用主要是限制檐檩和天窗缺口处边檩向上或向下两个方向的侧向弯曲。撑杆的长细比按压杆要求220，可采用钢管、方管或角钢做成。目前也有采用钢管内设拉条的做法，它的构造

38、简单。撑杆处应同时设置斜拉条。3)拉条和撑杆的连接。拉条和撑杆与檩条的连接如下图，斜拉条与檩条腹板的连接一般应予弯折，弯折的直段长度不宜过大，以免受力后发生局部弯曲。斜拉条弯折点距腹板边距宜为1015mm。如果条件许可，斜拉条可不弯折，而采用斜垫板或角钢连接。2.9.2 屋面板网架结构的屋面板一般宜选用具有轻质、高强、耐久、保温、隔热、隔声、抗震及防水等性能的建筑材料，同时要求材料构造简单、施工方便，并能工业化生产。随着新材料、新工艺的发展，可选择的材料很多。目前，网架采用的屋面材料有彩色压型钢板、铝塑复合板、纯铝板、铝镁镭板、不锈钢板、夹胶玻璃、阳光板等。铝塑复合板价格适中，装饰效果好，但塑

39、料易老化、褪色，不适应恶劣气候；纯铝板、不锈钢板性能良好，但价格昂贵，高级板材需进口，较少采用；铝镁锰板价格较高，防水防锈性能好；夹胶玻璃在门厅、采光顶等小型网架中应用较多；阳光板重量轻、耐候性好、隔热性能好、防火，加工性能良好，透光率高、价格也不贵，是较好的网架屋面材料，尤其在有采光要求时。当前应用最为广泛的屋面材料是彩色压型钢板。彩色压型钢板涂层钢板为原材料，经过辊压冷弯成型的建筑用围护板材。它具有自重轻、外观、抗震性能好、安装方便、施工速度快、防水性和密封性好、抗弯、抗腐蚀、防火性好等特点。用于彩色压型钢板的基板材料的金属镀层主要有镀锌、镀锌铝和镀铝锌三种。彩色涂层钢板用的油漆主要有聚脂

40、漆、改良型聚酯漆和氟碳漆等。压型钢板根据波高可分为高波板(波高大于70mm)和低波板(波高小于和等于70mm)。根据板型连接方式不同可分为暗扣式和明钉式。 压型钢板构造要求：(1)压型钢板的挠度与跨度之比不应超过下列极限： 屋面板坡度120时，1250； 屋面板坡度120时，1200。(2)彩色压型钢板长度方向的搭接端必须与支承构件有可靠的连接，搭接部位应设置防水密封胶带。搭接长度不宜小于下列极限：波高70mm的高波屋面彩色压型钢板： 350mm波高70mm的低波屋面彩色压型钢板： 250mm屋面坡度110时， 250mm屋面坡度110时， 200mm (3)铺设高波压型钢板屋面时，应在檩条上

41、设置固定支架，固定支架一般为23mm厚钢带，在现场焊接于檩条上，檩条上翼缘宽度应比固定支架宽10mm。固定支架用自攻螺钉或射钉与檩条连接，每波设一个；低波压型钢板可不设置固定支架，宜在波峰处采用带有防水密封胶垫的自攻螺钉或射钉、勾头螺栓与镍条连接，连接点可每波设一个，但每块压型钢板与同一檩条的连接不得少于3个连接件。三、天沟和马道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。2.9.4 网架结构的防锈网架结构的杆件和节点采用钢

42、材制作，钢材的最大缺点是容易锈蚀。锈蚀使杆件的截面减少，大大降低了网架结构的安全度和使用年限。因此必须采取有效的防锈措施。网架结构的防锈方法有三种： 一是改变金属结构的组织，在钢材炼制过程中增加铜、 铬和镍等合金元素以提高钢材的抗锈能力，如采用不锈钢材料制造网架；二是在钢材表面用金属镀层保护，如电镀和热浸镀锌 等方法；三是在钢材表面涂以非金属保护层，即用涂料将钢材表面保护起来使之不受大气中有害介质的侵蚀。最常见的是采用非金属涂料的防锈方法，这种方法价格低廉，效果好，选择范围广，适应性强。非金属涂料防锈方法需经过表面除锈和涂料施工两道工序。 l .表面除锈表面除锈的目的是彻底清除构件表面的毛刺、

43、铁锈、油污及其附着物，使构件表面露出银灰色，可增加涂层与构件表面的粘合附着力，使防护层不会因锈蚀而脱落。表面除锈的方法一般有： (1)人工除锈即用刮刀、钢丝刷、砂皮和电动砂轮等简单工具，用手工将钢材表面的氧化铁、铁锈、油污等除去。 (2)抛丸除锈在封闭房间内用铁砂或铁丸冲击构件表面，以清除构件表面铁锈、油污等杂质。抛丸除锈效果好，除锈彻底。但卫生条件很差。抛丸时应尽量避免采用石英砂和海砂。 (3)酸洗和酸洗磷化除锈 2涂料施工 涂在钢材表面的涂料俗称油漆，由膜物质、颜料、有机溶剂等组成，涂刷在表面，形成一层附着坚固的涂膜，保护钢材不受周围侵蚀介质作用，以达到防锈蚀的目的。 涂料是一种含油或不含

44、油的胶体溶液，分为底漆和面漆两大类。对底漆，要求对涂装面附着力好，渗透性好，一般底漆含较多颜料、填料，以降低漆膜干燥时的收缩率，增加屏蔽作用，并使表面毛糙以增加与面漆的附着力。而面漆则粉料少，基料多，成膜后有光泽，主要功能是保护底漆，使大气和潮气不能渗入底漆，并能抵抗由风化而引起的物理和化学的分解作用。网架结构的构件底漆施工在工厂中进行，待安装结束后再进行面漆施工。涂料施工之前应首先正确地、合理地选择涂料。一般应考虑以下几点： (1)要考虑结构所处的使用条件及选用涂料适用范围的一致性，根据室内外腐蚀介质的情况(介质种类、浓度和温度)、环境条件(湿热或是干燥地区)等条件进行选择。 (2)考虑施工

45、条件的可能性，有的宜于涂刷，有的宜于喷涂，一般选用干燥快、便于刷、喷涂的常温固化型涂料。 (3)要考虑涂料的正确配套。底该和面漆应有良好的配套性能。 (4)考虑结构的主次，根据结构的重要性，分别选用不同涂料，或用相同涂料而采用不同的涂覆层数，涂层厚度要适当。(5)除考虑结构使用功能、经济性和耐久性外，尚应考虑施工过程中的稳定性、干燥速度、毒性和固化条件等因素。为了防止网架结构在局部区段防锈处理不当，降低结构的防锈能力，网架结构的防锈应满足构造措施。 (1)设计应便于进行防锈处理，构造上应尽量避免出现难以油漆及能积留湿气和大量灰尘的死角或凹槽，闭口截面应将杆件两端焊接封闭。 (2)采用螺栓球节点

46、连接后，在拧紧螺栓后，应将多余的螺孔封闭，用油腻子将所有的接缝处嵌密，补刷防锈漆两道。(3)现场施工焊缝施焊完毕后，必须进行表面清理和补漆。(4)在结构全部安装完成之后，必须进行全面认真的检查，对漏漆或损伤部位，应进行补涂和修复，防止存在防锈上的弱点。2.9.5 网架结构的防火网架结构大多数作为建筑屋盖而广泛应用于公用建筑、工业厂房中。它的防火要求应根据建筑物的耐火等级确定耐火极限进行防火设计。网架结构的耐火极限，主要取决于钢材的耐火极限。使钢材失去承载能力的温度称为临界温度，结构构件要达到临界温度前需经历一定时间，从受到火的作用起到构件达到临界温度为止所需时间称为耐火极限。外加防护材料的钢材

47、具有较高的耐火能力。一般不加防护的钢结构其耐火极限时间为1530min。防火保护的目的就是使结构在发生火灾时结构的耐火时间不能小于规定的耐火极限时间，或者在耐火时间内结构内温度不能高于临界温度。网架结构的防火措施主要采用喷涂防火涂料和水喷淋系统进行防护。耐火涂料喷涂在钢构件表面，涂层对钢基材起屏蔽作用，使钢构件不至于直接暴露在火焰高温中；涂层吸热后部分物质分解释放出水蒸气或其他不燃气体，起到消耗热量、降低火焰温度和燃烧速度、稀释氧气的作用；涂层本身多孔轻质和受热后形成碳化泡沫层，阻止了热量迅速向钢基材传递，推迟了钢基材强度的降低，其强度不会在火的高温作用下急剧下降而导致建筑物垮塌，从而提高了钢

48、结构的耐火极限。防火涂料有厚型、薄型和超薄型等多种类型。采用防火涂料时，应选用消防部门认可的防火材料，喷涂涂料厚度应按喷涂材料的类型、喷涂材料的固定方法及耐火极限等确定。防火材料应在规定的耐火时限内与钢构件保持良好的结合、无裂缝、不剥落，以及有效屏蔽火焰，阻隔温度。另外，防火材料应与构件的防锈涂装有良好的相容性。2.10 网架结构施工与验收2.10.1 概述 网架的杆件和节点均由工厂制作，然后运到工程现场进行施工组装及架设。无论是螺栓球节点、焊接球节点或是其他形式的节点，节点的构造已实现了标准化，杆件和节点的连接方法也很简单方便。对于一个网架，常会有多种施工方案可供选择，施工方案选择的好坏将直

49、接影响结构的施工质量、施工安全、施工工期和施工费用。常用的施工方法有：高空散装法；分条分块安装法；高空滑移法；移动支架安装法；整体吊装法；整体提升法；整体顶升法。全过程跟踪分析结构在施工过程中的内力变化以及构件的最终际内力，以此作为调整施工方案。 2.10.2 网架结构的常用施工方法1 、高空散装法 高空散装法是指小拼单元或散件(单根杆件及单个节点)直接在设计位置进行总拼的方法。网架结构的高空散装法是全支架法(满堂脚手架)，一般多用于散件拼装。当全支架拼装网架时，支架顶部常用木板或竹脚手板满铺，作为操作平台，这类铺板易燃，故必须注意防火。 在高空拼装，垂直运输就无需起重机或大型起重机。但需要搭

50、设大规模的拼装架，耗用大量材料。 全支架法适用于螺栓连接的网架和起重运输困难的地区。适用于小拼单元用起重机吊至设计位置的拼装方法。高空散装法的施工顺序：支撑架搭设； 网架结构的安装；支撑架的拆除。 2 .分条分块安装法网架分成条状或块状单元，分别由起重机吊装至高空设计位置就位搁置，然后再拼装成整体的安装方法。 条状是指网架沿长跨方向分割为若干区段，每个区段的宽度可以是一个网格至三个网格，其长度则为短跨的跨度。块状是指网架沿纵横方向分割后的单元形状为矩形或正方形。每个单元的重量以现有起重机能力能胜任为准。 特点：首先是大部分焊接、拼装工作量在地面进行，有利于提高工程质量，并可省去大部分拼装支架。

51、其次是由于分条(块)单元的重量与现场现有起重设备相适应，可利用现有起重设备吊装网架，有利于降低成本。此法易于在中小型网架中推广，但仍有一定的高空作业量。3. 高空滑移法分条的网架单元在事先设置的滑轨上单条滑移到设计位置拼接成整体的安装方法。条状单元可以在地面拼成后用起重机吊至支架上，在设备能力不足或因其他因素，也可用小拼单元甚至散件在高空拼装平台上拼成条状单元。高空支架一般设在建筑物的一端，滑移时网架的条状单元由一端滑向另一端。 高空滑移法按滑移方式可分为： 1)单条滑移法。 2)逐条积累滑移法。按摩擦方式可分为滚动式及滑动式两类。按滑移坡度可分为水平滑移、下坡滑移及上坡滑移三类。按滑移时力作用方向可分为牵引法及顶推法两类。4. 移动支架安装法 移动支架