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我国空间网架结构的发展现状pdf
1997年12月
天津城市建设学院学报
第3卷第4期
Dec.1997
JOURNALOFTIANJININSTITUTEOFURBANCONSTRUCTIONVol.3No.4
我国空间网架结构的发展现状
刘锡良X潘延东
（天津大学 300072）
摘要 论述网架结构（平板网架及网壳）在我国迅速发展的原因,并对其进行分析,然后按结
构形式、网架连接、计算分析、施工检验以及质量等分别详述其发展情况,最后列举一些典型有代
表性的实例,并浅谈曲面型网架（网壳）的展望。
关键词:
网架结构,平板网架,网壳
THEPRESENTCONDITIONOFTHEDEVELOPMENTOF
SPACEFRAMEWORKSTRUCTUREINCHINA
LiuXilangPanYandong
（TianjinUniversity300072）
AbstractInthispaper,thereasonsforrapiddevelopmentofspaceframeworkstructure（flat
spaceframeworkandreticulatedshell）inourcountryarediscussedandanalyzed.Thedevelopmentsituationofspaceframeworkstructureisexplainedindetailaccordingtoitsstructuralstyle,con
nectiontype,calculatinganalysis,constructionexaminationand
qualityrespectively.Finally,
sometypicalexamplesarelistedandanelementaryintroduction
totheprospectof
thecurved
framework（reticulatedshell）ismade.
2
Keywords:
frameworkstructure,flatspaceframework,
reticulatedshell
空间结构主要是指薄壳、网架、网壳、折板和悬索结构。
这五种结构在我国都有不同程度
的应用和发展,特别是网架应用范围最广,数量最多,近年来发展很快,从1990年在北京举
行的第十一届亚运会的场馆建筑上就可看出网架结构的应用情况。
亚运会新建的十三个场
馆中十一个采用了网架与网壳,其中焊接球节点占绝大多数,平板型网架占一半以上（表
1）。
如从全国各省、市、地区或县的体育馆来看,几乎全部采用空间结构,而且大部分采用网
架结构。
这主要是网架技术比较成熟,重量轻、工期短、造价低廉,当然还有抗震性能好、刚度
大等一些独特优点。
另外由于重量轻,用于大跨度更是独占鳌头,非此莫属。
目前我国已建
成的8000余座网架中,中小跨度占绝大多数,这又说明网架所适用的范围不仅限于大跨度
X收稿日期:
19977年3月
31928年生,男,教授,博士导师.
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（60m以上）,而且对30m～60m以及30m以下的中小跨度也极适合,故近年来采用网架结
构的工程愈来愈多。
表1 第十一届亚运会体育馆采用空间结构
网 架
焊接球
大学生、海淀、月坛、网球、光彩、丰台
螺栓球
地坛
网 壳
焊接球
奥体体育馆、奥体游泳馆、石景山、体院
螺栓球
悬 索
朝阳
平面棱形桁架
速滑馆
此外,近年来大面积网架用于大柱网的工业厂房迅猛发展,从几千m2突增至10几万m2。
云南玉溪卷烟厂厂房网架总面积竟达13万m2。
在汽车工业方面,第一汽车制造厂轻型发动机联合厂房采用了近4万m2的螺栓球节网架,后又建成一座高尔夫轿车总装厂房（长
春一汽——大众）近8万m2（189m×420m）的焊接球节点网架,12m×21m柱网,用伸缩缝
分成十个单元,由四家网架厂家联合施工。
天津无缝钢管厂管加工车间3-36×564连续三跨共6万m2的网架,另外横向条形天窗也有近2万m2,车间设有吊车梁及1215t的桥式吊车,有三个伸缩缝。
天津静海棉纺厂近2万m2焊接球节点的网架,柱网为20m×22m和
18m×20m,用伸缩缝分成五个单元。
己建成面积较大的工业厂房采用网架的工程还有:
唐山机车车辆厂客车总装车间72m
×222m,柱网18m,后又增建33000m2的车间采用网架;唐山齿轮厂联合厂房16500m2,12m
柱网;北京燕山石油化工总公司东方化工厂地毯车间40000m2;青岛第二橡胶厂内轮胎车间
72m×84m,12m×24m柱网;石家庄机车车辆厂装配厂房12000m2,18m柱网;新疆奎屯市第一棉纺厂24000m2,24m×27m柱网;南京聚丙烯包装及成品库60m×220m,用伸缩缝分为五个单元;江西新余长林机械厂10080m2,12m×18m柱网;机电部204项目12960m2,18m×18m柱网;等等。
10000m2以下的工业厂房己很普遍。
网架结构得到日益广泛应用除以上所述一些优越性外,尚有一些其它有利因素,现分述
如下:
1）中国土木工程学会空间结构委员会成立十余年来除经常举行学术交流处,在推广应
用方面做了大量的工作:
如每两年举行一次学术交流会,不定期举行特殊问题研讨会及现场
会,发行空间结构简讯,举办网架及其规程学习班、业务咨询及组织鉴定工作等。
2）已出版或正在出版的网架规范有六种。
除过去一直使用的《网架结构设计与施工规定
（JGJ7-80）》外;现正在使用的有《网架结构设计与施工规程（JGJ7-91）》、《网架结构工程
质量检验评定标准（JGJ8-91）》、《钢网架检验及验收标准（JGJ75.3-91）》。
3）大量出版了有关网架文献及论文集,除1979年出版的刘锡良、刘毅轩编著的《平板网
架设计》外,近十年又出版了沈祖炎、严慧、马克俭、陈扬骥编著的《空间网架结构》（1987
年）;刘善维、刘毅轩、钱若军编著的《网壳结构设计手册》（1983年）及唐瑞森编的《网架结构
简化计算手册》（1989年）。
此外空间结构委员会主编了《空间结构论文选集》（1985年）,近年
来又出版了沈祖炎、严慧副主编的《新型空间结构论文集》（1994年）。
1996年又出版了尹德
钰、刘善维、钱若军编著的《网壳结构设计》。
4）网架定型图纸的发行。
中国建筑标准设计研究所1983年出版了《焊接空心球节点网
第3卷第4期 刘锡良:
我国空间网架结构的发展现状—3—
架定型图集》及《螺栓球节点网架定型图集》这对推广中小型网架起了一定的作用。
5）网架制造厂家的兴起。
据不完全统计,我国己有100余家专门或部分生产网架结构的
厂家。
这对推广网架起着极重要的作用。
迄今为止全国共建8000多座网架,面积达800万
m2、总重量数十万吨。
（a） 专门生产网架或主要生产网架的厂家,其生产情况见表2。
（1992年统计资料）
（b） 主要产品不是网架而兼生产网架的厂家也有数十家:
第十三冶建公司第十工程公司、山西省第五建筑公司、吉林省第一建筑公司、北京、上海、陕西、河北、四川等省机械施工公司、中建六局四公司、中建一局六公司、北京、西北、沈阳等地的金属结构厂、广州下渡造船厂及文冲造船厂、中国人民解放军5720工厂等。
（c）规模较小或成立不久的小厂家约有几十家;如徐州淮海网架厂、海南五集网架联合公司、洛阳一拖网壳结构厂、连云港网架安装公司、吉林网架厂、龙口网架厂、沈阳冶金机械专科学校机工厂、天津网架公司石家庄、文登、邯郸分公司等。
表2 网架专业厂
生 产 厂 家
建 厂
工程数
总面积
总重量
日 期
（m2）
（t）
1
汾阳建筑金属结构总公司
1979年
598
735100
24100
2
徐州飞虹网架公司
1980年
686
775042
22845
3
天津网架结构工程分司
1984年
414
348163
7892
4
杭州东南网架厂
1985年
300
250000
7500
5
苏州建筑构配件工程公司网架厂
1984年
185
280000
9700
6
常州建筑构件厂网架分厂
1986年
125
127500
4047
7
呼和浩特网架结构厂
1979年
152
215000
5435
8
兰天网架厂
1986年
93
75000
2450
9
徐州空间结构制造厂（通域集团）
1986年
471
355300
9593
10
徐州市工业设备安装公司金属结构厂
1979年
236
188000
4700
6） 设计网架力量增大。
我国网架设计力量布满全国,加航空工业规划设计研究院、海
军工程设计研究局、机电部工厂设计研究院、天津大学、浙江大学、哈尔滨建筑大学、建研院
结构所和太原煤矿设计院等。
7） 高等院校设网架结构课程,做网架的毕业设计,培养网架专业的研究生,现己有百
余名网架研究生毕业并从事网架的教学、研究和生产工作。
8） 开办网架结构学习班及举办设计交流会。
空间结构委员会和其他单位举办过不少
次不同形式的短训班,对普及网架知识起了很大作用。
如天津、北京、杭州、长沙、贵阳等地飞
虹网架公司和天津网架分司都举办过网架设计交流会和网架学习班,收到很好的效果。
9） 国际上和国内多次举办空间结构会议。
a）国际上在德国斯图加特大学前苏联莫斯科、英国吉尔福特、澳大利亚、西班牙、日本、
新加坡以及北京等地都开过有关空间结构国际会议。
国内每两年空间结构委员会主办一次学术报告会（1982年福州、1984年太原、1986年
吉林、1988年成都、1990年兰州、1992年广州、1994年文登）,还不定期举办专题研究会,如
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在1983年在柳州开体育馆研讨会,在西安开陕西体育馆施工现场会,1987年在贵阳召开组合网架研讨会,1989年在屯溪召开网架结构动力及质量研讨会,1991年在上饶召开网壳结构特殊问题研讨会。
1993年在哈尔滨召开21世纪空间结构研讨会等。
10） 邀请国际知名专家讲学,十年来不断邀请国际知名专家教授讲学,如英国马考夫斯基教授、西德施莱锡教授、日本坪井善胜教授、半谷裕彦教授、英国博布罗斯基博士、英国泰勒工程师、美国泽特林教授、英国托赛博士、澳大利亚赛德拉克（膜结构专家）、美国麦德瓦道斯基、日本川口卫教授等。
11） 各地纷纷成立学会、研究中心等组织。
我国除中国土木工程学会桥梁及结构学会空间结构委员会外,在各地成立了相应的组织。
如天津市网架推广小组（1976年）,山西
（1984年）、兰州（1990年）、江西（1991年）都成立了空间结构委员会,南京（1989年）成立了江苏空间结构中心,上海（1991年）成立了上海地区空间结构技术发展中心。
最近广州也成
立了空间结构委员会。
中国钢结构协会也成立了空间结构协会,己开展工作。
12） 网架结构应用范围不断扩大。
除在民用、公共及工业建筑中采用网架外。
现已扩
展到塔桅结构（如大连电视塔塔身、徐州电视塔塔楼、上海东方明珠电视塔两个塔楼）、体育
看台罩栅（太原、北京、孝感、深圳、石家庄等地）、天井、雨蓬、人行桥、脚手架、栈桥、墙架以及
楼板、甚至出现许多装饰性网架。
） 空间结构委员会发行的空间结构简讯内容丰富、新颖、及时、对互通信息起了极其重其重
要的作用。
1 网架形式
网架形式除“网架结构设计与施工规程”中规定的十二种形式（两向正交正放、两向正
交斜放、两向斜交斜放、三向、正放四角锥、正放抽空四角锥、斜放四角锥、棋盘形四角锥、星
形四角锥、三角锥、抽空三角锥、蜂窝形三角锥）外又研究成功一种折板形网架,已列入新修
订的网架规程中。
它最适用于狭长形平面,是将正放四角锥网架的纵向上下弦全部去掉形成
折板形网架。
为了稳定起风留下2～3道纵向上下弦。
这种网架建成的实例已有十余个工程,
最早是1986年天津市汽车散热器厂食堂18m×42m,较大的有:
1988年石家庄体委游泳馆
（水上游乐中心）30m×102m;1990年还建成沈阳自来水沉淀池24m×72m;最近建成的厦门湖里工业区台湾工业园14号厂房30m×99m,19kgöm2,仅为一般网架的70%。
对圆形平
面除可布置三向、三角锥网格外尚可采用蛛网形网格,这种网格仅在少数小跨度中应用过,
如天津市地铁西南角售票厅D=15m。
三层网架已逐渐在大跨度中应用,已有些研究成果,如对三层网架的内力分析、模型试
验、优化设计以及组合三层网架等。
三层网架有全部三层和局部三层两种,对中等跨度的网
架有不少采用后者,内力值减少了,降低了耗钢量。
特别是螺栓球节点网架最大内力受到限
制情况下采用三层网架更为合理。
如广东英东体育馆、彬洲基地体育馆和陕西延安体育馆都
采用中部三层,取得良好效果。
全部三层网架也在兴建,如长沙黄花机杨48m×64m的维修
机库即采用三层网架而支座采用双层的,这在国内还是首次尝试,由于跨度不是太大,三层
网架的优越性不太突出。
但在大跨度飞机库或体育馆中采用全部三层肯定是合理的,也是发
展方向。
最近设计的首都机库（153m+153m）×90m及厦门机库都采用三层网架。
第3卷第4期 刘锡良:
我国空间网架结构的发展现状—5—
组合网架结构利用钢筋混凝土屋面板代替网架的上弦杆不但节约钢材而且屋面板与网
架共同工作,改善了网架的受力性能。
组合网架不但适用于屋盖,且用于楼盖中更为合适,迄
今已建成近20个工程。
最早是在1979年徐州夹河煤矿餐厅（21m×54m）和小餐厅（9m×18m）中得到应用,是徐州建筑设计院研究成功的。
最大跨度的是江西抚洲体育馆4515m×
48m也用于屋盖上,用于楼盖上的有新乡百货大楼六层楼层中34m×34m,长沙纺织大厦
13层楼层中24m×27m,以上都是板节点或焊接球节点的。
最近徐州建筑设计院又研究成
功螺栓球节点网架,已成功地用于徐州教育学院下为食堂上为礼堂的楼盖及屋盖上,平面为
20m×30m。
此外还有徐州财经学院食堂（18m×48m）及山东金乡立体声影院（27m×36m）
采用组合网架。
1986年贵州工学院研制成功的交叉桁架类型的钢筋混凝土网架,它分空腹型、混合型
及超级型三种,既可用于屋盖也可用于楼盖,己通过鉴定并成功地建成15幢工程。
并己出版
《组合网架结构与空腹网架结构》一书,详细论述了这种结构的理论及应用。
河北省辛集市建
筑设计院也设计并建成类似这种钢筋混凝土交叉梁系网架的多层网架。
江西科学院1991年5月研究成功并通过鉴定的预应力离心混凝土管式网架已用于江
西省纺织大厦屋盖中,取得良好的效果,节点是螺栓球节点。
天津大学1985年研究试制成功装配式正放四角锥网架,其上弦采用一对小角钢,腹杆
仍用钢管,下弦一般则用圆钢,上弦平面无节点,腹杆直接焊到上弦方框的角部,下弦则用特
制的可拧进圆钢的空心球节点。
单元四角锥体可在工厂制造,运至工地组装成整体网架,除
了模型试验外还应用于南开大学体育中心排球馆（15m×24m）中,轻巧美观。
类似这种形式
的网架后来有些单位也研制过,如北京工业大学、北京纺设计院及黑龙江省矿业学校等。
天津大学还对预应力钢网架进行了初步研究,并对轻骨料钢管混凝土用于大跨度网架
也进行探讨都取得了肯定性意见。
另外天津大学对折叠式网壳（球形、筒状）的构型、自稳定、
内力分析及图形自动生成等也进行了探讨。
2 网架连接方法
近二十年来国内绝大部分网架还是采用焊接球节点和螺栓节点,两者各占一半。
板节点
很少应用,只在特殊情况下采用,如巴基斯坦体育馆和白云机场网架都是采用高强度螺栓连
接的钢板节点。
焊接空心球节点网架是天津大学早于1965年研究成功的,构造简单、价格便宜是它独
特的优点,特别适用杆件内力很大的连接。
节点已有系列产品,天津大学对其破坏机理方面
又进一步深入研究也提出了一些初步建议。
在此基础上还提出了空心球采用双肋和十字肋
以提高其承载力办法,有些工程已采用。
节点直径一般最大做到500mm,最高其承载力办
法,有些工程已采用。
节点直径一般最大做到500mm,最近首都机库工程中曾采用800直径
的大球。
螺栓球节点主要优点是现场施工简单,是网架节点的发展方向,为此我国科技人员对螺
栓球节点做了大量的研究改进工作。
1） 水雷式螺栓球节点是最早由航空工业规划设计研究院研究成功的,减轻了自重,降
低了造价,已成功应用于芜湖某飞机库及其它工程中。
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