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·网架结构
·网架结构形状、设计、安装、介绍
·网架配件的检验
·螺栓球制作工艺
 
 
在对网架结构分类时,采取不同的分类方法,可以划分出不同类型的网架结构型式。一般地,
1.按结构组成分
1)双层网架具有上下两层弦杆,是最常用的网架结构形式。
2)三层网架具有上中下三层弦杆,强度和刚度都比双层网架提高很大。在实际应用时,如果跨度l>50m,酌情考虑;当跨度l>80m时,应
2
当优先考虑。
3)组合网架 根据不同材料各自的物理力学性质,使用不同的材料组
成网架的基本单元,继而形成网架结构。一般是利用钢筋混凝土板良好的
受压性能替代上弦杆。这种网架结构型式的刚度大,适宜于建造活动荷载
较大的大跨度楼层结构。
2.按支承情况分类
1)周边支承网架
周边支承网架是目前采用较多的一种形式,所有边界节点都搁置在柱
或梁上,传力直接,网架受力均匀(如图 4-2)。
当网架周边支承于柱顶时,网格宽度可与柱距一致;当网架支承于圈
梁时,网格的划分比较灵活,可不受柱距影响。
2)点支承网架
一般有四点支承和多点支承两种情形,由于支承点处集中受力较大,
宜在周边设置悬挑,以减小网架跨中杆件的内力和挠度(如图 4-3)。
图 4-2 周边支承网架 图 4-3 点支承网架
3)周边与点相结合支承的网架
护结构和抗风柱时,可采用点支承与
周边
在点支承网架中,当周边没有围
支承相结合的形式。这种支承方法适用于工业厂房和展览厅等公共建
筑(如图 4-4)。
图 4-4 周边与点相结合支承 图 4-5 三边支承一边开口或两边支承两边开口
4)三边支承一边开口或两边支承两边开口的网架
建筑功能的要求,
在矩形平面的建筑中,由于考虑扩建的可能性或由于
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
边或两对边为自由边(如图 4-5)。自由边的存在对网架的受力是不利的,
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为此应对自由边作出特殊处理。一级可在自由边附近增加网架层数或在自由边加设托梁或托架。对中、小型网架,亦可采用增加网架高度或局部加大杆件截面的办法予以加强。5)悬挑网架
为满足一些特殊的需要,有时候网架结构的支承形式为一边支承、三
边自
3.按照跨度分类
分类时,我们把跨度 L≤30m 的网架称之为小跨度
网架
4.按网格形式分类
最普遍采用的一种分类方式,根据《网架结构设
由一些相互交叉的平面桁架组成,一般应使斜
腹杆
网架
由。为使玩网架结构的受力合理,也必须在另一方向设置悬挑,以平衡下部支承结构的受力,使之趋于合理,比如体育场看台罩棚(图4-6)。
图 4-6 体育场看台罩棚
网架结构按照跨度
;跨度30m<L≤60m时为中跨度网架;跨度L>60m为大跨度网架。此外,随着网架跨度的不断增大,出现了特大跨度和超大跨度的说法,
但目前还没有严格的定义。一般地,当L>90m或120m时称为特大跨度;当L>150m或180m时为超度跨度。
这是网架结构分类中
计与施工规程》JGJ7-91的规定,我们目前经常采用的网架结构分为四个体系十三种网架结构型式。 1)交叉平面桁架体系
这个体系的网架结构是
受拉,竖杆受压,斜腹杆与弦杆之间夹角宜在40~60o之间。该体系的网架有以下四种: ① 两向正交正放
4
两向正交正放网架是由两组平面桁架互成 90o交叉而成,弦杆与边界
平行
或垂直。上、下弦网格尺寸相同,同一方向的各平面桁架长度一致,制作、安装较为简便(图4-8)。由于上、下弦为方形网格,属于几何可变体系,应适当设置上下弦水平支撑,以保证结构的几何不变性,有效地传递水平荷载。平面上弦
下弦 腹杆
剖面
上弦节点
下弦节点
图 4-7 网架结构图示图例 图 4-8 两向正交正放网架
两向正交正放网架适用于建筑平面为正方形或接近正方形,且跨度较
小的
组平面桁架互成 90o交叉而成,弦杆与边界成
45o角
体育
馆(
情况。上海黄浦区体育馆(45×45m)和保定体育馆(55.34×68.42m)采用了这种网架结构型式。② 两向正交斜放网架
两向正交斜放网架由两
。边界可靠时,为几何不变体系(图4-9)。各榀桁架长度不同,靠角部的短桁架刚度较大对与其垂直的长桁架有弹性支撑作用,可以使长桁架中部的正弯矩减小,因而比正交正放网架经济。不过由于长桁架两端有负弯矩,四角支座将产生较大拉力。角部拉力应由两个支座负担。两向正交斜放网架适用于建筑平面为正方形或长方形情况。首都
99×112.2m)和山东体育馆(62.7×74.1m)采用了这种网架结构型式。
图 4-9 两向正交斜放网架 图 4-10 两向斜交斜放网架
③ 两向斜交斜放网架
组平面桁架斜向相交而成,弦杆与边界成一斜
格布置、构造、计算分析和制作安装上都比较复杂,而
且受
两向斜交斜放网架由两
角(图4-10)。这类网架在网
力性能也比较差,除了特殊情况外,一般不宜使用。
5
④ 三向网架
三向网架由三组互成 60o交角
的平

(L>
规则的情况
×88.681m 八边形)
较早
2)四角锥体系
的上、下弦均呈正方形(或接近正方形的矩形)网格,
四角锥网架
置的四角锥体组成,锥底的四边为网架的上弦
杆,
刚度比其它类的四角锥网架及两向网架
好。
适用于建筑平面接近正方形的周边支承情况,也适用
于屋
剧院
(31
面桁架相交而成(图4-11)。这类网架受力均匀,空间刚度大。但也存在一定的不足,即在构造上汇交于一个节点的杆件数量多,最多可达13根,节点构造比较复杂,宜采用圆钢管杆件及球节点。三向网架适用于大跨
60m),而且建筑平面为三角形、六边形、多边形和圆形等平面形状比较上海体育馆(D=110m圆形)和江苏体育馆(76.8
图 4-11
三向网架

地采用了这种网架结构型式。
四角锥体系网架
相互错开半格,使下弦网格的角点对准上弦网格的形心,再在上下弦节点间用腹杆连接起来,即形成四角锥体系网架。四角锥体系网架有五种形式,分列如下: ① 正放
正放四角锥网架由倒
锥棱为腹杆,各锥顶相连即为下弦杆。它的弦杆均与边界正交,故称为正放四角锥网架(图4-12)。这类网架杆件受力均匀,空间
屋面板规格单一,便于起拱,屋面排水也较容易处理。但杆件数量较多,用钢量略高。正放四角锥网架
面荷载较大、大柱距点支承及设有悬挂吊车的工业厂房情况。较为典型的工程实例如上海静安区体育馆(40×40m)和杭州歌
.5×36m)。
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图 4-12 正放四角锥网架 图 4-13 正放抽空四角锥网架
② 正放抽空四角锥网架
正放抽空四角锥网架是在正放四角锥网架的基础上,除周边网格不动
外,适当抽掉一些四角锥单元中的腹杆和下弦杆,使下弦网格尺寸扩大一
倍(图 4-13)。其杆件数目较少,降低了用钢量,抽空部分可作采光天窗,
下弦内力较正放四角锥约放大一倍,内力均匀性、刚度有所下降,但仍能
满足工程要求。
货棚(132×132m,柱网 24×24m,多点支承)
和唐
图 4-14)。上弦杆长度约为下弦杆长度的 0.707 倍。在
周边 (上
弦节
内力大于短跨跨中的
下弦内力;当平面长宽比大于 2.5 之间时,长跨跨中下弦内力小于短跨跨
中的
须在网架周边布置刚性边梁。当
为点
正放抽空四角锥网架适用于屋面荷载较轻的中、小跨度网架。
石家庄铁路枢纽南站
山齿轮厂联合厂房(84×156.9m,柱网12×12m,周边支承与多点支承相结合)是采用这种网架型式较早的典型实例。③ 斜放四角锥网架 斜放四角锥网架的上弦杆与边界成45o角,下弦正放,腹杆与下弦在同一垂直平面内(
支承情况下,一般为上弦受压,下弦受拉。节点处汇交的杆件较少
点6根,下弦节点8根),用钢量较省。但因上弦网格斜放,屋面板种类较多,屋面排水坡的形成也较困难。 当平面长宽比为1~2.25之间时,长跨跨中下弦
下弦内力。当平面长宽比为1~1.5之间时,上弦杆的最大内力不在跨中,而是在网架1/4平面的中部。这些内力分布规律不同于普通简支平板的规律。斜放四角锥网架当采用周边支承、且周边无刚性联系时,会出现四角锥体绕z轴旋转的不稳定情况。因此,必
支承时,可在周边布置封闭的边桁架。适用于中、小跨度周边支承,或周边支承与点支承相结合的方形或矩形平面情况。上海体育馆练习馆(35×35m,周边支承)和北京某机库(48×54m,三边支承,开口)采用了这种网架结构型式。
图4-14 斜放四角锥网架图4-15 星形四角锥网架
④ 星形四角锥网架
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这种网架的单元体形似星体,星体单元由两个倒置的三角形小桁架相
互交叉而成(图 4-15)。两个小桁架底边构成网架上弦,它们与边界成 45
o角。在两个小桁架交汇处设有竖杆,各单元顶点相连即为下弦杆。因此,
它的上弦为正交斜放,下弦为正交正放,斜腹杆与上弦杆在同一竖直平面
内。上弦杆比下弦杆短,受力合理。但在角部的上弦杆可能受拉。该处支
座可能出现拉力。网架的受力情况接近交叉梁系,刚度稍差于正放四角锥
星形四角锥网架适用于中、小跨度周边支承的网架。
28×36m)和中国计量学院风雨操场(27×36m)
采用
度周边支承的网架。
式。
网架。
杭州起重机械厂食堂(
了这种网架结构型式。⑤ 棋盘形四角锥网架 棋盘形四角锥网架是在斜放四角锥网架的基础上,将整个网架水平旋转45o角,并加设平行于边界的周边下弦(图4-16);也具有短压杆、长拉杆的特点,受力合理;由于周边满锥,它的空间作用得到保证,受力均匀。棋盘形四角锥网架的杆件较少,屋面板规格单一,用钢指标良好。适用于小跨
大同云岗矿井食堂(28×18m)采用了这种网架结构型
图4-16 棋盘形四角锥网架 图 4-17 三角锥网架
3)三角锥体系
这类网架的基本单元是一倒置的三角锥体。锥底的正三角形的三边为
网架的上弦杆,其棱为网架的腹杆。随着三角锥单元体布置的不同,上下
弦网格可为正三角形或六边形,从而构成不同的三角锥网架。
① 三角锥网架
三角锥网架上下弦平面均为三角形网格,下弦三角形网格的顶点对着
上弦三角形网格的形心(图 4-17)。三角锥网架受力均匀,整体抗扭、抗
弯刚度 建筑
面为三角形、六边形和圆形的情况。
俱乐部剧场(六边形,外接圆直径 24m)采用了这种
好;节点构造复杂,上下弦节点交汇杆件数均为9根。适用于

上海徐汇区工人
网架结构型式。
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② 抽空三角锥网架 抽空三角锥网架是在三角锥网架的基础上,抽去部分三角锥单元的腹
杆和 当下弦由三角形和六边形网格组成时,称为抽空三角
锥网
格较疏,以节省钢材。
(D=47.18m,周边支承)较早采用了这种网架结
构型
下弦而形成的。
架Ⅰ型(图4-18a);当下弦全为六边形网格时,称为抽空三角锥网架Ⅱ型(图4-18b)。这种网架减少了杆件数量,用钢量省,但空间刚度也较三角锥网架小。上弦网格较密,便于铺设屋面板,下弦网
抽空三角锥网架适用于荷载较小、跨度较小的三角形、六边形和圆形平面的建筑。
天津塘沽车站候车室
式。
图 4-18 a)抽空三角锥网架Ⅰ型 b)抽空三角锥网架Ⅱ型
③ 蜂窝形三角锥网架
蜂窝形三角锥网架由一系列的三角锥组成。上弦平面为正三角形和正
六边形网格,下弦平面为正六边形网格,腹杆与下弦杆在同一垂直平面内
(图 4-19)。上弦杆短、下弦杆长,受力合理,每个节点只汇交 6 根杆件。
是常用网架中杆件数和节点数最少的一种。但是,上弦平面的六边形网格
增加了屋面板布置与屋面找坡的困难。
蜂窝形三角锥网架适用于中、小跨度周边支承的情况,可用于六边形、
圆形或矩
天津石化住宅区影剧院(44.4× 8.45m)和开滦林西矿会议室(14.4
×20 网架结构型式。
,就得到沿短向支承的折线形网
架。
形平面。
3
.79m)较早采用了这种
4)折线形网架 折板网架俗称折板网架,由正放四角锥网架演变而来的,也可以看作是折板结构的格构化。当建筑平面长宽比大于2时,正放四角锥网架单向传力的特点就很明显,此时,网架长跨方向弦杆的内力很小,从强度角度考虑可将长向弦杆(除周边网格外)取消
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折线形网架适用于狭长矩形平面的建筑。
图4-19 蜂窝形三角锥网架 图 4-20 折板网架
折线形网架内力分析比较简单,无论多长的网架沿长度方向仅需计算
5~7 个节间。
山西大同矿务局机电修配厂下料车间(21×78m)和石家庄体委水上
游乐中心(30×120m)采用了这种网架结构型式。
5)其它型式的网架
上述 13 种网架的基本型式均已列入《网架结构设计与施工规程》
JGJ7-91
① 六角锥网架和六边棱柱体网架
,也可以倒置。网架的上下弦网格呈三角形或六边形。由
于节
腹杆布置不同也可以
构成多种形式。
周等分布
置, 架是在辐射桁架间呈环向布置的竖
向平
面。
角售票厅(D=15m)采用了这种网架结构型式。
。此外,还有其它一些其它形式的网架,现分述如下。
六角锥网架是由六角锥单元和连接锥顶的杆件组成(图4-21)。六角锥单元可以正放
点汇交杆件较多,构造复杂,应用较少。六边棱柱体网架是指其网格以六边形为基本形式而构成的网架(图4-22),随着
② 蛛网式网架
蛛网式网架由辐射桁架、环向桁架以及支撑系统所组成(图4-23)。辐射桁架是经圆心呈放射状布置的竖向平面桁架,一般沿圆
它是网架的主要受力构件;环向桁
面桁架,其受力由圆心向外逐渐减小,因此布置较密;支撑系统是为减小环向桁架弦杆计算长度而设于上下弦平面内的斜撑杆件。这种网架空间刚度大,稳定性及抗震性能良好,起拱方便,易于找坡排水。但是由于杆件较多,且长度变化大,节点构造与施工制作较复杂。主要适用于圆形平
天津市地铁西南
③ 板架体系
在四角锥或三角锥网架的角锥单元中,如果以钢筋混凝土带肋板来替
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代原有的上弦杆和覆盖的屋面板,并使之与钢腹杆相连,就形成了如图4
图 4-21 六角锥网架 图 4-22 六边棱柱体网架
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图 4-23 蛛网式网架
-24 所示的四角锥板架单元或三角锥
板架单元。将这些单元组装,并在
各锥顶间连以下弦杆,就构成了这种
由板架(杆)组合而成的结构体系。
这种体系既保持了网架结构的许多优
点,又改善了上弦的受力状况,并使
屋面的围护结构与承重结构结合,因
而受力性能好,承载能力高,有较好
的经济效果。
由于在板架体系中采用了钢筋混凝土与钢两种材料,因此在计算理论、
节点构造、单元体的制作与体系的组装等方面都提出了许多新的问题。我
国正结合工程实践对此进行研究,以期使这种合理的结构体系更为完善。
板架体系适用于建筑平面为正方形或矩形的周边支承网架,也可应用
m)、上海石油供应站金属材料
教室(12.1×15.24m)和南开大学
构型式。
于楼盖结构。 徐州浃河煤矿餐厅(54×21m,18×9中转仓库(36×72m)、贵州工学院阶梯体育馆(18×24m)采用了这种网架结
图4-25 表皮受力体系
④ 表皮受力体系
表皮受力体系也称应力蒙皮结构,或锥形屋顶结构(图 4-25)。它与
角锥网架结构的主要差别在于锥体单元的构成。表皮受力体系的锥体单元
是由薄铝板、胶合板或塑料板等材料沿棱封闭而成,而一般角锥网架中的
锥体单元则是由沿锥底、锥棱设置的杆件所形成。如将这些由薄板组成的
图 4-24 板架体系
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锥体适当组合,并在锥顶之间连以弦杆即构成这种表皮受力体系。
锥体可为三角锥、四角锥、六角银或圆锥。它们可以正放,也可倒置。
当锥体正放时,锥顶向上,锥体表面兼有受力与覆盖功能,锥底可以开放
不作封闭。当锥体倒置时,锥顶向下,锥底上设置屋面板可以增加结构的
刚度。
这种体系适用于餐厅、会议室、车站、门厅等小跨度的屋盖。国外对
这种体系进行过试验研究,并有些工程实践。
通过以上介绍,说明了网架结构具有极为丰富的内容和形式。近年来
国内、外在网架结构的形式上又有所发展,特别是在空间网格结构中利用
了形式代数(Formex A1gebra),使这类有规律组合的形状复杂的结构图象
表现和数据处理大为简化,为发展新的结构形式创造有利条件。同时,网
架结构的应用范围也日益扩 中跨度建筑的屋盖结构,
且为满足大跨度楼面的需要,在多层房屋的楼盖以及格网架与屋盖、楼
盖和墙面结合使用的工程实例也不断出现。
六边
形平
合也是一种有特色的结构形式,即索网架、索网壳。
网架结构的形式很多,如何结合工程的具体条件选择适当的网架型式,
对网架结构的技术经济指标、制作安装质量以及施工进度等均有直接影响。
影响网架选型的因素也是多方面的,如工程的平面形状和尺寸、网架的支
承方式、荷载大小、屋面构造和材料、建筑构造与要求、制作安装方法以
大,不仅用以作为大、

为开拓新的结构形式,除了发展网架结构本身的形式以外,将网架与
拱、悬索等结构结合,可以组成许多在几何形状和建筑造型上新颖合理的
结构形式,也为进一步开拓网架结构的应用范围创造了条件。1987 年兴建
的江西省体育馆即采用了拱和网架的组合结构,它在比赛厅的中部设置了
跨度为 88m、矢高 51m 的钢筋混凝土无铰拱(图 4-26)。从而将长
面分割为两个梯形平面,在梯形平面上设置了三角锥网架。网架除支
承于周边支柱外,在拱身平面内亦没有支承桁架,从而减少了网架的跨度。
它将拱与网架组合,使建筑与结构有机结合,造型新颖,颇有特点。将索
与网架结
三、网架结构的选型
图 4-26 江西省体育馆
及材
料供应等。因此,网架结构的选型必须根据经济合理、安全实用的原则,结合实际情况进行综合分析比较而确定。在给定支承方式的情况下,对于一定平面形状和尺寸的网架,从用钢量指标或结构造价最优的条件出发,表4-1列出了各类网架的较为合适的应用范围,可供选型时参考。表4-1 网架结构选型支承方式 平面形状 选 用 网 架
中小跨度
网架
斜放四角锥网架
星形四角锥网架
正放抽空四角锥网架
两向正交正放网架
两向正交斜放网架
蜂窝形三角锥网架
棋盘形四角锥
长宽比≈1.0
大 跨 度
两向正交正放网架
两向正交斜放网架
正放四角锥网架
斜放四角锥网架 长宽比=1~1.5两向正交斜放网架正放抽空四角锥网架

形 长宽比>1.5 两向正交正放网架正放四角锥网架 正放抽空四角锥网架
折板形网架中小跨度 抽空三角锥网架
蜂窝形三角锥网架

(六边形,八边形) 大 跨 度
三向网架
三角锥网架
边支承 圆 形 多边形
四点支承
多点支承

正放四角锥网架
正放抽空四角锥网架
向正交正放网架
周 边 支 承
与 点 支 承
相结合
矩 形
斜放四角锥网架
正交正放类网架
两向正交斜放类网架
注:① 对于三边支承一边开口矩形平面的网架,其选型可以参照周边支承网架进行;
② 当跨度和荷载较小时,对角锥体系可采用抽空类型的网架,以进一步节约钢材。
14
对于周边支承的网架,当平面形状为正方形或接 斜放
四角锥、星形四角锥、棋盘形四角锥三种网架结构上 短,
杆件受力合理,节点汇交杆件较少,且在 的 总
数也比较少,用钢量指标较低;因此,在中小跨度时 。正
放抽空四角锥网架,蜂窝 架也具有类似的 、小
跨度,荷载较轻时亦可选用。当跨度较大时,容许挠度将起主要控制作用,
宜选 度较大 叉桁架体系或满锥形式的网架。
在网架选型时,从屋面构造情况来看,正放类型 格整
齐单一;而斜放类型的网架屋面板规格却有两、 种 上弦
网格较小,屋面板的规格也小;而正放四角锥的上弦 屋面
板的规格也大。
从网架制作来说,交叉平面桁 斜交方
便,两向比三向简单。而对安装来说,特别是 装方法施
工时,选用正放类网架比斜放类的网架有利。 在分条或分
块后,可能因刚度不足或 要增设临
从节点构造要求来说,焊接空心球节点可 类网架;而焊接
钢板节点则以选用两向正交类的网架为宜;至于螺栓 网架
相邻杆件的内力不要相差太大。
总之,在网架选型时, 须综合考虑上述情况, 定网架的形
式。
 
 
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