平板网架结构设计

第五章平板网架结构设计5/18/2023昆明理工大学建工学院土木系内容提要5.1网架结构的特点5.2网架结构的型式及选型5.3网架结构的几何尺寸及屋面做法5.4网架结构的计算5.5网架结构的杆件和节点设计5.6空间结构简介5/18/2023昆明理工大学建工学院土木系第五章平板网架结构设计5.1网架结构的特点5/18/2023昆明理工大学建工学院土木系5.1网架结构的特点…1

空间网架及网壳是一种空间网格结构，它以大致相同的格子或尺寸较小的单元重复组成，实质为一种空间受力的桁架结构，与平面结构比较，由于在荷载作用下三向受力，避免了在平面结构中的层层传力现象，且结构的刚度也较平面结构大。

空间结构中以网架和网壳结构应用最广，分为：

平板网架——平板型的空间网格结构；网壳——曲面型的空间网格结构。5/18/2023昆明理工大学建工学院土木系5.1网架结构的特点…2网架及网壳结构的特点（1）三维受力、能承受来至各个方向的荷载；（2）网架结构系高次超静定结构，整体性及稳定性好、空间刚度大；（3）体系稳定、抗震性能好，在7度及7度以下地区可不进行抗震验算；（4）结构高度小（约是平面桁架高度的2/3)、自重轻、节约钢材；（5）杆件及配套零件规格化、便于工业化生产，但制造精度要求高；（6）适应性强、平面布置灵活。

5/18/2023昆明理工大学建工学院土木系第五章平板网架结构设计5.2网架结构的形式与设计特点5/18/2023昆明理工大学建工学院土木系5.2网架结构的形式与设计特点…1平板网架无论在设计、计算、构造还是施工制作等方面均较为简便，可适用于大、中、小各种跨度的屋盖结构体系。网架结构的形式较多。按结构组成，通常分为双层或三层网架；按支承情况分，有周边支承、点支承、周边支承与点支承混合、三边支承一边开口等形式；按网架组成情况，可分为由两向或三向平面桁架组成的交叉桁架体系、由三角锥体或四角锥体组成的空间桁架角锥体系等等。网架结构的形式5/18/2023昆明理工大学建工学院土木系5.2网架结构的形式与设计特点…2

按支承情况分类

（1）周边支承网架

网架的所有节点均搁置在柱或梁上，因传力直接、受力均匀，是采用较多的一种形式。当网架周边支承于柱顶时，网格宽度可与柱距一致。网架周边支承于圈梁时，网格的划分比较灵活，可不受柱距的约束。

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（2）点支承网架点支承网架可置于四个或多个支承上。a图称为四点支承网架，b图称为多点支承网架。（a）（b）5/18/2023昆明理工大学建工学院土木系5.2网架结构的形式与设计特点…4

点支承网架主要用于大柱距工业厂房、仓库以及展览厅等大型公共建筑。由于支承点较少，支点反力较大。为了使通过支点的主桁架及支点附近的杆件内力不致过大，宜在支承点处设置柱帽以扩散反力。点支承网架周边应有适当悬挑以减少网架跨中挠度与杆件的内力。5/18/2023昆明理工大学建工学院土木系5.2网架结构的形式与设计特点…5

(3)

周边支承与点支承混合网架在点支承网架中，当周边设有维护结构和抗风柱时，可采用周边支承与点支承混合的形式。这种支承方式适用于工业厂房和展览厅等公共建筑。5/18/2023昆明理工大学建工学院土木系5.2网架结构的形式与设计特点…6

(4)

三边支承或两边支承网架由于建筑功能的要求，需要在一边或两对边上开口，因而使网架仅在三边或两对边上支承，另一边或两对边处理成自由边。自由边的存在对网架的受力是不利的,为此一般应对自由边作出特殊处理。5/18/2023昆明理工大学建工学院土木系5.2网架结构的形式与设计特点…7

普遍的做法是，在自由边附近增加网架的层数（见a图），或者在自由边加设托梁、托架（见图b）。对中、小型网架亦可选择增加网架高度或局部加大杆件截面等方法。

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按网格组成分类

1交叉桁架体系这类网架由若干平面桁架相互交叉组成。竖向平面桁架的形式与一般平面桁架相似，根据平面桁架布置方式及交角的不同，可分为几种形式。

（1）两向正交正放网架5/18/2023昆明理工大学建工学院土木系

两向正交正放网架的构成特点是：两个方向的平面桁架垂直交叉，且分别与边界方向平行。这种网架的上、下弦平面呈正方形，基本单元为六面体，属几何可变。为保证结构的几何不变性以及增加空间刚度，应适当设置水平支撑，以有效传递水平力。对周边支承网架，水平支撑宜在上弦或下弦网格内沿周边设置；对点支承网架，水平支撑则应在通过支承点的主桁架附近设置。5.2网架结构的形式与设计特点…95/18/2023昆明理工大学建工学院土木系5.2网架结构的形式与设计特点…10

两向正交正放网架的受力状况取决于平面尺寸及支承情况。对于周边支承、正方形平面的网架，其受力类似于双向板。两向正交正放网架沿两个方向的杆件内力差别不大，受力比较均匀。但随着边长比的变化，单向传力作用渐趋明显，两方向杆件内力差别也随之加大。对于点支承网架，支承附近的杆件及主桁架跨中弦杆的内力最大，其它部位杆件的内力很小。两向正交正放网架适用于正方形或接近正方形以及狭长矩形的建筑平面。5/18/2023昆明理工大学建工学院土木系5.2网架结构的形式与设计特点…11

（2）两向正交斜放网架两向正交斜放网架的构成特点是：两个方向的竖向平面桁架垂直交叉，且与边界成45°夹角。5/18/2023昆明理工大学建工学院土木系5.2网架结构的形式与设计特点…12

两向正交斜放网架中平面桁架与边界斜交，各片桁架长短不一，靠近角部的短桁架相对刚度较大，对与其垂直的长桁架有一定的弹性支承作用，从而减小了长桁架中部的正弯矩。在周边支承情况下，它较两向正交正放网架刚度大、用料省。对矩形平面其受力也较均匀。当长桁架直通角柱时，四个角支座会产生较大向上拉力，设计中应予注意。如采用图b所示布置方式，拉力可由两榀桁架承受。适用于正方形和长方形的建筑平面。5/18/2023昆明理工大学建工学院土木系5.2网架结构的形式与设计特点…13

（3）

三向网架三向网架的构成特点是：三个方向的竖向平面桁架互成60°角斜向交叉。在三向网架中，上、下弦平面的网格均为正三角形，因此这种网架是以若干稳定的三棱体作为基本单元所组成的几何不变体系。5/18/2023昆明理工大学建工学院土木系5.舟2网进架结装构的宋形式蔑与设冠计特卷点…饶142链四角额锥体艰系这类叮网架干以四京角锥课为其丽组成洒单元挨。网臂架的允上、苍下弦平骡面均富为正您方形裁网格碍，上、按下弦套网格宋相互羡错开半苏格使梳下弦彻平面熔正方形排的四刮个顶浮点对夕应于上作弦平笨面正闲方形哑的形心替，并宴以腹威杆连侨接，即形普成若色干四节角锥适体。5/弓12没/2紫02挡3昆明触理工尿大学蔑建工票学院稿土木苦系5.堂2网蹈架结腊构的计形式醋与设掉计特麦点…链15正放封四角缠锥网凤架正放叼四角伙锥网押架的构奏成特赞点是楼：以性倒四角谈锥体触为组阿成单裕元，上、捐下弦谅杆均恢与相缸应边界苍平行董。正页放四弄角锥网哄架的剖上、里下弦奔节点均扒分别蒸连接施八根服杆件。5/侨12米/2售02蔬3昆明寸理工料大学速建工猫学院拉土木关系5.特2网晶架结补构的踩形式靠与设自计特亦点…捞16正放置四角拳锥网泉架的红杆件处受力魔比较腾均匀蓬，空像间刚变度较登其它证类型裁四角败锥网王架及骂两向哑网架任为好抽。当术采用茶钢筋惑混凝苹土板椅作屋它面板厚时，桥板的史规格坦单一程，便稻于起始拱，枯屋面麻排水申相对迹容易难处理图。但香因杆毯件数叨目较野多其挣用钢侍量可梅能略姻高些跑。正放蚁四角葬锥网抬架一御般适宪用于棵建筑区平面惧呈正昌方形脆或接说近于薄正方哀形的啄周边销支承辆、点黎支承反（有年柱帽旦或无词柱帽尾）大裙柱距寒、以毯及设奴有悬略挂吊恶车的蹄工业开厂房策与有渣较大滚屋面便荷载徐的情踩况。5/贞12却/2纳02爪3昆明亮理工小大学筋建工幕学院罚土木胜系5.苏2网拾架结隔构的胳形式座与设鲁计特令点…剧17正放停抽空恩四角异锥网险架构成椒特点承：在吹正放邀四角锥烈网架染的基饰础上钱，除偶周边网撕格不捡动外命，适乘当抽骑掉一些击四角梨锥单梳元中渡的腹培杆和下胳弦杆椅，使怕下弦仗网格虾尺寸比械上弦此网格评尺寸屯大一搁倍。其受抛力与鬼正交牲正放毙交叉腹梁系相疲似。5/殃12与/2壳02惰3昆明贩理工送大学意建工拳学院疤土木际系5.屑2网捞架结现构的连形式膏与设迁计特腥点…穴18正放谈抽空柳四角慈锥网命架的浇杆件登数目墙较少膛，构鸟造简菜单，踩经济恶效果油好，样起拱吸比较吉方便象。不前过抽岂空以茧后，哭下弦波杆内址力的妇均匀滔性较落差，健刚度倘比未陵抽空麻的正升放四播角锥膛网架和小些佛，但梯能够翻满足船工程丧要求倚。正放与抽空荡四角补锥网旷架适索用于兔中、好小跨等度或蒜屋面真荷载掉较轻违的周尽边支手承、穴点支僵承以角及周遭边支熔承与漫点支博承混左合等希情况讽。5/半12窗/2肤02孟3昆明妄理工失大学粗建工雹学院刮土木洞系5.逼2网恭架结所构的洲形式陵与设违计特印点…须19斜放优四角呈锥网浪架斜放窑四角医锥网视架的构四成特珠点：朱以倒肢四角锥升体为霜组成葵单元挥，由锥鸡底构蜜成的扶上弦撤杆与边踢界成健45煤°夹哥角，而连男接各掌锥顶健的下止弦杆则巷与相贩应边阁界平栋行。5/展12猾/2旋02咱3昆明杆理工猜大学兼建工后学院剪土木上系5.些2网使架结仪构的员形式场与设剃计特览点…仿20斜放予四角妈锥网驻架上旧弦杆酷长度众比下牺弦杆导长度冤小，蜂在周固边支勇承的模情况值下，趴通常榨是上危弦杆蹦受压宵，下壶弦杆派受拉掘，因茶而杆兴件受鼓力合泰理。呜此外互，节营点处润汇交津的杆缎件（撤上弦质节点未六根苦，下午弦节叨点八侄根）资相对汇较少钻，用稼钢量脖较省逼。周边应支承城的斜枣放四蛋角锥奸网架除，在微支承观沿周寒边切仙向无波约束瓶时，支四角谢锥体宝可能剥绕Z糕轴旋腹转而旱造成枝网架航的几疫何可把变，信因此蒙必须蚕在网仙架周扭边布蚊置刚君性边蕉梁；傍点支葬承的枕斜放托四角垂锥网厕架，衣可在卸周边略设置确封闭饺的边吗桁架初。5/峰12传/2牛02交3昆明倍理工拖大学触建工态学院霜土木惩系5.吐2网酿架结侦构的医形式倾与设们计特倚点…甩213草三角臭锥网饺架三角日锥网究架的构成雾特点仅是：阴以等腰三别角锥啊体为欣组成单元救，由闷于三瓜角形的稳姻定性曾，因钞而整体抗耀弯、悄抗扭暗刚度好。5/时12疾/2蹈02完3昆明料理工始大学揪建工筛学院险土木夺系5.驼2网锈架结省构的口形式干与设轮计特宣点…隙22抽空为三角柔锥网存架构成纺特点外是：陆在三角趟锥网裂架的沿基础上，转除周努边网圈格不动外彼，适拼当抽般掉一些三洋角锥恐单元进中的腹杆稼和下场弦杆轰。5/并12蓝/2察02劝3昆明忠理工怕大学闲建工重学院新土木镰系5.弯2网纺架结夸构的闸形式莫与设由计特帖点…黑23网架象几何负不变贩性分毛析网架为结构莲在外除力作呢用下级必须蔬是几占何不颈变体靠系，逗但是省许多垄形式宿的网崇架就俘其结澡构本遇身而编言是缠结构嚷几何塔可变刷的，膨只有乌加上溜适当剥的支登座约梨束后您才成言为几颠何不瞎变体蜡系。浮因此情，对极网架鸭的机时动分姜析非壳常重沈要。5/丘12丛/2纷02企3昆明吩理工贱大学眯建工必学院绒土木抬系5.惹2网揭架结坚构的和形式剖与设醒计特且点…越24网架艰几何萄不变斯的必拐要条曾件网架俘的力节学模榴型是粪一个烂铰接倘的空芹间杆目系结岔构，条因为泰一个韵刚体准在空沟间的连自由葛度为果6，熄一个券空间福简单巡寿铰的气自由没度为枕3，租故网波架任绍一节男点有肠3个返自由辟度。许对于榴具有J个节逐点m根杆若件的阔网架绣，支裹承于剖有r朴根连弯杆的途支座桐上时挺，其猴几何跑不变仅的必纺要条债件可孔由下受式计鱼算：m购+退r命-级3J0庙或循m3J袋-房诚r当m弄=永3J傅-湾r时为宿静定变结构安，当m端>涨3J穗-滑r垫时导为超习静定映结构挪，育m旷<疏3材J虚-大r宋时为范几何艺可变鱼体系饱。5/隙12仔/2咐02肆3昆明武理工罪大学喂建工喊学院县土木屋系5.些2网嘴架结院构的挪形式背与设煮计特野点…出25若将五网架粘作为份一个填刚体众考虑箭，则殿最少吩的支些座约握束链散杆数僚为6曲，即家上式跑中的绳r6缩慧。如网醒架不毛与支利座连之接，球仅考伟虑网灰架内相部是炉否几罢何可罚变，浩则由沿下式悬计算顺：K=歪3油J蓄-残m纪-脾6当K璃=栗0时辫，网蚁架杆棒件数蜘恰好坟满足刮其内终部几坐何不移变的归必要老条件骡；当妈K<歌0付时，绞内部注有多诸余杆绩件；置当K帐>呆0翼时，筋内部章几何购可变牵。5/慕12夜/2采02分3昆明贺理工防大学远建工迷学院竹土木疫系5.泽2网读架结妖构的论形式醉与设泽计特胶点…箱26网架覆几何交不变幸的充枪分条屋件三角均形是忘几何风不变包的，留因此弊，以己三根鹅不共糕面的勉杆件聚交出透一个萝新节戒点所撒构成宾的网婆架单尤元也咐为几雷何不宾变体浇系。桂当网柄架杆给系组越成的乌形体窑是由窑三角竹形界挂面组纪成的籍多面脆体时驰，亦痒是几察何不目变的萄。故学对网派架结林构几除何不变变问建题的校分析房诚可变竞成平投面问汗题进辜行。网架狭几何绑可变绞单元饺可通厚过加领设杆钩件或南适当膝加设孝支承们链杆槐使其峡成为庆几何侍不变权体系胖。用程种序计蛾算时矩，如传出现善挠度印特别缴大等钞不合牧理情灭况，风则该故网架凉有可杨能为架几何亮可变械。5/拢12仓/2典02锯3昆明蚀理工湖大学究建工仓学院柔土木棚系5.艺2网脸架结盲构的敲形式众与设墓计特福点…个275/强12区/2延02言3昆明捞理工虽大学芬建工橡学院燃土木错系5.潮2网肉架结董构的稼形式讯与设万计特构点…赵28网架净结构倦的设版计特冶点（1彼）网这架结均构的六选型根据串建筑赢的造忙型、奶平面岩形状蹦和尺肚寸、袄支承裹情况河、荷酸载大陕小、高屋面叉材料卖等综竹合考劳虑。从材送料用丑量考销虑宜核采用菜：斜放侍四角凉锥响正放劈燕四角语锥牛两向鼠正交凤正放三向乏交叉疏梁系以上位型式退当跨帽度及臂荷载探都大旁时较如合理垦，刚裤度也饼比较逐大。产当平冠面为贴矩形泻时两鸣向正招交斜山放与闲斜放为四角移锥网保架最安经济遵。5/滑12嫌/2隐02卷3昆明脾理工川大学社建工摇学院站土木评系5.万2网谅架结跃构的障形式挽与设啦计特玩点…壳29从平单面形嘴状和盾大小暴考虑俘，当楚为周环边简怪支时帐建议傍：①轿平面裙为方零形或吩接近织方形多、中减小跨短度（6伯0m)：两向那正交泛斜放漫、正巷放四渐角锥渐、斜柴放四某角锥②宜平面飞为矩侍形：两向奏正交桐斜放丸或斜狭放四做角锥③苦平面脚为圆花形、腿正多贴边形闭、扇免形：三向丈交叉稀梁系档或三透角锥当为挥四点停支承追的连计续网啄架：两向滚正交顽正放馆或正得放四逝角锥杂。5/捆12副/2喇02厌3昆明算理工锯大学倦建工荡学院赏土木陵系5.搅2网道架结钥构的控形式零与设暴计特薪点…丙30（2圾）网评架结腿构的葱网格沿尺寸先和高文度网格泰大小暂直接踏影响杯网架惠的经像济性亿，应喜综合趁考虑诞。网善架高朵度应搂使腹堂杆与室弦杆佩的夹塌角在驱45左弓右。（3教）网毅架结互构的鹅杆件挣设计杆件呈截面怠：圆脉钢管头、角喉钢、凶方钢蚀管、务H型佩钢等妄。计算增长度嚷：螺牢栓球惧：1舅.0l弦杆在0.递9l焊接群球：腹杆丹0.掉8l长细割比：吃压杆因18桨0拉杆让徒30笛0（简支座胡及附搞近）做、4贴00废（一沟般）5/僚12帮/2恋02宾3昆明制理工黑大学御建工赴学院菊土木盗系5.垦2网榆架结叼构的飘形式忽与设券计特析点…昼31（4命）网汁架节闪点设盖计与向构造冶要点网架片杆件跑通过晓节点掘（焊虹接钢杨板节朱点、厨焊接戚空心社球节享点、修螺栓掉球节勺点、即焊接求短钢智管节屋点等须）把选杆件歇联系盟在一坡起组沙成空垂间形识体。豪节点败上汇怀交的框杆件清数量掏随网弟格形纹式而刺不同陆，一侵般812朴根，棒至少沾有6冒根。芳且节冲点的童重量忙一般猪为网叙架总婆重量姻的2探0～物25慰%，愤所占区用钢驻量的息比重化较大长，因梳节点冬破坏舒而造案成工夜程事搅故的谈例子换也不导少，萌所以悦节点砖设计澡是关赢键。5/可12享/2惊02渡3昆明膏理工种大学客建工候学院信土木社系5.旗2网挎架结问构的按形式蔑与设欢计特奥点…孕32①焊接嚼空心为球节岩点空心液球可默分为创不加画肋和穿加肋扛两种拿，用舌圆板拖经压菌制成网型作掉成半艺球，薄再由盏两个负半球头对焊较而成羊。这统种节执点适滑用于拍连接瞧钢管小杆件闲。节授点构绩造是渡将钢古管杆谨件直护接焊印接连运接于庙空心岛球体刃上，派具有源自动班对中佳和‘漠万向币’性响质。5/暂12梅/2侵02艇3昆明葬理工诉大学叹建工屠学院鉴土木夸系5.顺2网兆架结斥构的持形式何与设斥计特台点…素33直径D为12暗0～皮50群0m访m的焊申接空席心球盆其抗速压承塘载力校设计数值Nc可按丛下式震计算害：D─旱空心邪球外翠径（mm）；t型─戚空心请球壁碎厚（mm）；d蠢─绿钢管团外径捎（mm）；ηc─护受压晕空心位球加拥肋承察载力没提高符系数歉，加趁肋ηc=1用.4洪，不灿加肋ηc=1润.0槐。5/改12词/2痛02稼3昆明也理工吉大学斜建工特学院持土木被系5.领2网司架结附构的恶形式朝与设圆计特欠点…鞋34直径D为12桌0～胖50吴0m炎m的焊误接空屡心球利其抗辱拉承亏载力松设计缸值Nt可按澡下式注计算你：Nt─膨受拉欢空心爷球轴遥向拉君力设案计值幸（N）；f─允钢管或材料递强度闯设计终值（N秘/m玩m2）；ηt─冲受拉嫁空心劝球加烟肋承宇载力争提高犁系数狡，加每肋ηt=1早.1脱，不钥加肋ηt=1箩.0勺。5/夫12澡/2练02乎3昆明幻玉理工掉大学霜建工播学院折土木悠系5.绢2网桂架结陡构的递形式复与设韵计特饰点…甩35一般罚空心究球外材径D=未（2驴5～弱45俩）t；空溉心球躁壁厚仿t与捧钢管基最大脏壁厚深的比县值宜骄为1.窝2～沾2.凤0；另标外，府空心志球壁建厚t淘不宜被小于4m吓m。在确疯定空亭心球掌外径颗时，芽球面抚上网族架相永连接蓝杆件泪与杆紧件之隶间的掠缝隙a不宜刑小于10亲mm。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