空间网架结构（PPT57）

网架结构网架结构一般般是以大致相相同的格子或或尺寸较小的的单元（重复复）组成的。。常应用在屋盖盖结构。通常将平板型的空间网格结结构称为网架，将曲面型的空间网格结结构简称为网壳。网架一般是双双层的（以保保证必要的刚刚度），在某某些情况下也也可做成三层层，而网壳有有单层和双层层两种。平板板网架无论在在设计、计算算、构造还是是施工制作等等方面均较简简便，因此是是近乎“全能”的适用大、中中、小跨度屋屋盖体系的一一种良好的形形式。10空间网架结构构10.1网架特点及适适用范围1网架结构是高次超静定空空间结构。空间刚度大大、整体性好好、抗震能力力强，而且能能够承受由于于地基不均匀匀沉降带来的的不利影响。。2网架结构的自自重轻，用钢钢量省；3应用范围广既既适用于中小小跨度，也适适用于大跨度度的房屋；4同时也适用于于各种平面形形式的建筑，，如：矩形、、圆形、扇形形及多边形。。一、网架特点点5适用于大柱网网的建筑，使使结构具有足足够大的使用用空间，便于于按照不同的的功能要求分分配空间6通风采光好，，但是不适用用对声音要求求特别高的建建筑7上下弦之间由由规律的杆件件组成，在不不增加层高的的基础上，满满足管道铺设设要求。8结构表现形式式直接体现造造型美的需求求，更好体现现理性设计的的思想二、适用范围围网架结构既可可用于体育馆馆、俱乐部、、展览馆、影影剧院、车站站候车大厅等等公共建筑，，近年来也越越来越多地用用于仓库、飞飞机库、厂房房等工业建筑筑中。9网架结构取材材方便，一般般采用Q235钢或Q345钢，杆件截面面形式有钢管管和角钢两类类，以钢管采采用较多，并并可用小规格格的杆件截面面建造大跨度度的建筑（因为网架结构构能充分发挥挥材料的强度度，节省钢材材）。10另外，网架结结构其杆件规规格统一，适适宜工厂化生生产，为提高高工程进度提提供了有利的的条件和保证证。一、分类按结构组成，，通常分为双双层网架和三三层网架；按支承情况分分，有周边支支承、点支承承、周边支承承和点支承混混合等形式；；按照网架组成成情况，可分分为由两向或或三向平面桁桁架组成的交叉桁架体系系、由三角锥体体或四角锥体体组成的空间角锥锥体系等等。10.2网架结构构形式网架按弦弦杆层数数不同可可分为双双层网架架和三层层网架。。双层网架架是由上上弦、下下弦和腹腹杆组成成的空间间结构，，是最常常用的网网架形式式。三层网架架是由上上弦、中中弦、下下弦、上上腹杆和和下腹杆杆组成的的空间结结构。当网架跨跨度较大大时，三三层网架架用钢量量比双层层网架用用钢量省省。但由由于节点点和杆件件数量增增多，尤尤其是中中层节点点所连杆杆件较多多，使构构造复杂杂，造价价有所提提高。二、双层层网架的的常见形形式平面桁架架网架四面锥体体系网架架三角锥体体体系网网架两向正交交正放网网架两向正交交斜放网网架三向网架架正放四角角锥网架架正放抽空空四角锥锥网架斜放四角角锥网架架星形四角角锥网架架棋盘四角角锥网架架三角锥网网架抽空三角角锥网架架蜂窝形三三角锥网网架交叉桁架架体系角锥体系系正交：两两个方向向桁架互互相垂直直正放：两两个方向向桁架都都与建筑筑平面的的边线平平行一、两向向正交正正放网架架特点：1、两个方方向桁架架跨度相相等或接接近时，，两个方方向桁架架受力才才比较均均匀，且且能发生生整体空空间作用用2、如建筑筑平面为为长方形形，空间间作用不不明显网格平面面为几何何可变体体型，刚刚度差，，需设斜斜撑3、适用范范围：建建筑平面面为正方方形或接接近正方方形中等跨度度：30~60米两向正交交正放网网架水平斜撑撑杆选用原则则：在矩形建筑平平面中，，网架的弦弦杆垂直直于及平行行于边界界。周边支承承网架水水平斜撑撑布置方方式之一一水平斜撑杆水平斜撑杆正交：两两个方向向桁架互互相垂直直斜放：两两个方向向桁架都都与建筑筑平面的的边线成成45度角二、两向向正交斜斜放网架架1、长度不不统一，，最长的的桁架长长度不因平面面长边的的增加而而改变2、短桁架架对长桁桁架起支支承作用用，可降降低长桁桁架的内内力3、网格平平面图形形可维持持几何不不变形，，空间刚刚度好4、网架四四角的锚锚拉，使使长桁架架在角部部产生负负弯矩对对四角支支座产生较大的的拉力，，使四角角有可能能翘起特点：故采用图图示结构构，由角角部两个个柱子共共同承担担，避免免拉力集集中适用范围围：任意尺寸寸的矩形形建筑平平面中等跨度度：30~60米大跨度：：60米以上两向正交交斜放网网架两向正交交斜放短桁架对对长桁架架有嵌固固作用，，受力有有利，角角部产生生拔力，，常取无无角部形形式。两向斜交交斜放适用于两两个方向向网格尺尺寸不同同的情形形，受力力性能欠欠佳，节节点构造造较复杂杂三个方向向的桁架架相互交交叉60度而成三、三向向交叉网网架特点：1、上下弦弦网格均均为三角角形2、空间刚刚度比两两向网架架好3、杆件内内力更均均匀4、结点汇汇交杆件件多，构构造复杂杂适用范围围：大跨度，，建筑筑平面为为三角形形、六边边形、圆圆形比两向网网架刚度度大，适适合大跨跨度三向网架架由三角锥锥、四角角锥或六六角锥单单元组成成棱角斜杆杆作竖向向腹杆四、锥体体网架正放四角角锥网架架正放四角角锥网架架空间刚刚度较好好，但杆杆件数量量较多，，用钢量量偏大。。适用于于接近方方形的中中小跨度度网架，，宜采用用周边支支承。正放四角角锥体网网架特点点：（1）杆件内内力均匀匀，点支支承时除除支座处处杆件内内力较大大，其他他杆件内内力均匀匀（2）屋面板板规格比比较统一一，上下下弦杆等等长，构构造简单单适用范围围：（1）平面接接近于正正方形的的中小跨跨度周边边支承的的建筑（2）大柱距距的点支支承、有有悬挂吊吊车的工工业厂房房四角锥体体网架2008奥运会场场馆（正正放四角角锥）特点：将正放四四角锥网网架适当当抽掉一一些腹杆杆和下弦弦杆。正放抽空空四角锥锥网架特点：保持正放放四角锥锥网架周周边四角角锥不变变，中间间四角锥锥间隔抽抽空，下下弦杆呈正交斜斜放，上弦杆杆呈正交正正放。克服了斜斜放四角角锥网架架屋面板板类型多多，屋面面组织排排水较困困难的缺缺点。棋盘形四四角锥网网架斜放四角角锥网架架特点：上弦网格格呈正交交斜放，，下弦网网格为正正交正放放。网架架上弦杆杆短，下下弦杆长长，受力合理。适用于中小小跨度周边边支承，或或周边支承承与点支承承相结合的的矩形平面面。星形网架上上弦杆比下下弦杆短，，受力合理理。竖杆受受压，内力力等于节点点荷载。星星形网架一一般用于中中小跨度周周边支承情情况。星形四角锥锥网架三角锥体网网架型式：1、上下弦均均为三角形形网格---空间刚度好好2、跳格三角角锥体网格格：上弦为为三角形网网格，下弦弦为三角形形和六角形形网格---用料省适用范围：：建筑平面面为矩形、、三边形、、梯形、六六边形、圆形的大跨跨度结构三角锥网架架上下弦平平面均为正正三角形网网格，上下下弦节点各各连9根杆件。当上、下弦弦杆和腹杆杆等长时，，三角锥网网架受力最最均匀：整整体性和抗抗扭刚度好好，适用于于平面为多多边形的大大中跨度建建筑。三角锥网架架抽空三角锥锥网架保持三角锥锥网架的上上弦网格不不变，按一一定规律抽抽去部分腹腹杆和下弦弦杆。抽杆后，网网架空间刚刚度受到削削弱。下弦弦杆数量减减少，内力力较大。抽空三角锥锥网架适用用于平面为为多边形的的中小跨度度建筑。上弦网格为为三角形和和六边形，，下弦网格格为六边形形。腹杆与下弦弦杆位于同同一竖向平平面内。节节点、杆件件数量都较较少，适用用于周边支支承，中小小跨度屋盖盖。蜂窝形三角角锥网架本本身是几何何可变的：：借助于支支座水平约约束来保证证其几何不不变。蜂窝三角锥锥网架角锥体网架架原则：网架的选型型应结合工工程的平面形状、建筑要求、荷载和跨度度的大小、支承情况和造价等因素综合合分析确定定。按照《网架结构设设计与施工工规程》JGJ7－91的划分：大跨度为60m以上；中跨度为30～60m；小跨度为30m以下。三、网架的的选型平面形状为为矩形的周周边支承网网架，当其其边长比(长边／短边边)小于或等于于1.5时，宜选用用正放或斜斜放四角锥锥网架，棋棋盘形四角角锥网架，，正放抽空空四角锥网网架，两向向正交斜放放或正放网网架。对中中小跨度，，也可选用用星形四角角锥网架和和蜂窝形三三角锥网架架。平面形状为为矩形的周周边支承网网架，当其其边长比大大于1.5时，宜选用用两向正交交正放网架架，正放四四角锥网架架或正放抽抽空四角锥锥网架。当当边长比不不大于2时，也可用用斜放四角角锥网架。。平面形状为为矩形、多多点支承的的网架，可可选用正放放四角锥网网架、正放放抽空四角角锥网架，，两向正交交正放网架架。对多点点支承和周周边支承相相结合的多多跨网架还还可选用两两向正交斜斜放网架或或斜放四角角锥网架。。平面形状为为圆形、正正六边形及及接近正六六边形且为为周边支承承网架，可可选用三向向网架，三三角锥网架架或抽空三三角锥网架架。对中小小跨度也可可选用蜂窝窝形三角锥锥网架。网架结构选选型的基本本原则对于大跨度度结构：优优选三向交交叉网架和和三角锥网网架对于平面交交叉桁架体体系而言，，平面形状状为方形或或接近方形形宜采用正正交正放形形式；平面面形状为矩矩形时，宜宜采用正交交斜放形式式；不推荐荐采用斜交交斜放形式式。对四角锥体体系网架而而言，正放放受力均匀匀，刚度最最好；正放放抽空节约约钢材，便便于采光、、通风；斜斜放和星形形有利于充充分发挥材材料的强度度。当平面形状状为三边形形、六边形形或圆形时时，三角锥锥体系网架架是首选。。其中，三三角锥网架架刚度最大大；抽空三三角锥次之之，但用料料节省、构构造简单；；蜂窝形刚刚度最差，，选用时应应与周边支支承相结合合。支承方式选选择：周边边支承适用用于大、中中跨网架；；点支承布布置灵活，，适用于大大柱距的厂厂房、仓库库；混合支支承适用于于飞机库或或装配车间间。10.3网架高度确确定原则网架的高度度与屋面荷载、、跨度、平平面形状、支承条件及及设备管道道等因素有关关。屋面荷载较较大、跨度度较大时，，网架高度度应选得大大一些。平面形状为为圆形、正正方形或接接近正方形形时，网架架高度可取取得小一些些，狭长平平面时，单单向传力明明显，网架架高度应大大一些。点支承网架架比周边支支承的网架架高度要大大一些。当网架中有有穿行管道道时，网架架高度要满满足要求。。一、网架架高度确定定原则网架的网格格尺寸与高高度关系密密切，斜腹腹杆与弦杆杆夹角应控控制在40°～55°之间为宜。。如夹角过过小，节点点构造困难难。网格尺寸要要与屋面材材料相适应应，网架上上直接铺设设钢筋混凝凝土板时，，网格尺寸寸不宜过大大，一般不不超过3m，否则安装装困难。对周边支承承的各类网网架高度及及网格尺寸寸可按下表表选用。二、网格尺尺寸确定原原则注：1．L2为网架短向向跨度，单单位为米；；2．当跨度在在18m以下时网格格数可适当当减少。三、网架的的挠度要求求及屋面排排水坡度网架结构的的容许挠度度不应超过过下列数值值：用作屋屋盖－L2/250；用作楼面面－L2／300。L2为网架的短短向跨度。。网架屋面排排水坡度一一般为1％～4％，可采用用下列办法法找坡：(a)在上弦节点点上加设不不同高度的的小立柱(图a)，当小立柱柱较高时，，须注意小小立柱自身身的稳定性性；(b)对整个网架架起拱(图b)；(c)采用变高度度网架，增增大网架跨