空间网架结构.docx

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空间网架结构

空间网架结构

1、网架得特点与形式

网架结构一般就是以大致相同得格子或尺寸较小得单元（重复）组成得。

常应用在屋盖结构、通常将平板型得空间网格结构称为网架,将曲面型得空间网格结构简称为网壳、

　网架一般就是双层得（以保证必要得刚度）,在某些情况下也可做成三层,而网壳有单层与双层两种。

平板网架无论在设计、计算、构造还就是施工制作等方面均较简便,因此就是近乎“全能”得适用大、中、小跨度屋盖体系得一种良好得形式、

（1）网架特点

①网架结构就是高次超静定空间结构、空间刚度大、整体性好、抗震能力强,而且能够承受由于地基不均匀沉降带来得不利影响。

②网架结构得自重轻,用钢量省;

③既适用于中小跨度,也适用于大跨度得房屋;

④同时也适用于各种平面形式得建筑,如:

矩形、圆形、扇形及多边形、

⑤网架结构取材方便,一般采用Ｑ235钢或Ｑ345钢,杆件截面形式有钢管与角钢两类,以钢管采用较多,并可用小规格得杆件截面建造大跨度得建筑（因为网架结构能充分发挥材料得强度,节省钢材）、

⑥网架结构其杆件规格统一,适宜工厂化生产,为提高工程进度提供了有利得条件与保证。

由多根杆件按照一定得网格形式通过节点连结而成得平板空间结构、具有空间受力、重量轻、刚度大、抗震性能好等优点;网架结构广泛用作体育馆、展览馆、俱乐部、影剧院、食堂、会议室、候车厅、飞机库、车间等得屋盖结构。

具有工业化程度高、自重轻、稳定性好、外形美观得特点。

缺点就是汇交于节点上得杆件数量较多,制作安装较平面结构复杂、

（2）网架得形式

①网架按弦杆层得形式:

按弦杆层数不同可分为双层网架与三层网架、

②双层网架得形式

a。

平面桁架系网架:

包括两向正交正放网架、两向正交斜放、斜交斜放网架与三向网架。

特点:

由平面桁架相互交叉所组成,其上、下弦杆长度相等,杆件类型少,且上、下弦杆与腹杆在同一平面内。

一般应使斜腹杆受拉,竖杆受压。

斜腹杆与弦杆间得夹角宜在4０°～６0°之间。

两向正交正放网架:

由两组分别与边界平行得平面桁架互成90°交叉组成。

同一方向得各平面桁架长度一致。

网架本身属几何不变体系。

适用于建筑平面为正方形或接近正方形且跨度较小得情况。

两个方向得杆件内力差别不大,受力较均匀、

两向正交正放网

*两向正交斜放网架:

短桁架对长桁架有嵌固作用,受力有利。

角部产生拔力,常取无角部形式。

比正交正放网架空间刚度大,受力均匀,用钢省。

适用于建筑平面为矩形得情况。

＊三向网架

特点:

几何不变体系,网架空间刚度大,受力性能好,内力分布也较均匀。

杆件数量多,节点构造比较复杂。

三向网架适用于大跨度且建筑平面为三角形、六边形、多边形与圆形得情况。

两向正交正放网架　　　　　　两向正交斜放网架

ｂ、四角锥体系网架　

四角锥体系网架包括:

正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、棋盘形四角锥网架、斜放四角锥网架与星形四角锥网架。

正放四角锥网架:

杆件受力较均匀,空间刚度比其它类型得四角锥网架及两向网架好。

适用于建筑平面接近正方形得周边支承及点支承情况。

正放抽空四角锥网架除周边网格锥体不动外,跳格地抽掉一些四角锥单元中得腹杆与下弦杆,使下弦网格尺寸扩大一倍。

适用于中、小跨度或屋面荷载较轻得周边支承、点支承以及周边支承与点支承结合得网架。

棋盘形四角锥网架:

正放四角锥网架周边四角锥不变,中间四角锥间隔抽空,下弦杆呈正交斜放,上弦杆呈正交正放。

上弦杆比下弦杆短,受力合理、克服了斜放四角锥网架屋面板类型多,屋面组织排水较困难得缺点、适用于中、小跨度周边支承方形或接近方形平面得网架。

棋盘形四角锥网架　　　　　斜放四角锥网架

斜放四角锥网架:

上弦杆比下弦杆短,受力合理。

杆件数量少,屋面板类型多,屋面组织排水较困难。

适用于中、小跨度周边支承,或周边支承与点支承相结合得矩形平面情况。

　　　　　　星形四角锥网架

星形四角锥网架　　　　　　　　　　　　三角锥网架

c。

三角锥体系网架

包括:

三角锥网架、抽空三角锥网架与蜂窝形三角锥网架。

三角锥网架:

上、下弦平面均为三角形网格、杆件受力均匀,本身为几何不变体,整体抗扭、抗弯刚度好。

适用于大中跨度及重屋盖建筑物,当建筑平面为三角形、六边形与圆形时最为适宜。

抽空三角锥网架:

抽去部分三角锥单元得腹杆与下弦杆。

下弦杆内力较大,用钢量省,但空间刚度较三角锥网架小。

适用于中、小跨度得三角形、六边形与圆形等平面得建筑。

蜂窝形三角锥网架:

上弦为正三角形与正六边形网格,下弦为正六边形网格。

本身几何可变。

其上弦杆短,下弦杆长,受力合理。

适用于中、小跨度周边支承得情况,可用于六边形、圆形或矩形平面。

　蜂窝形三角锥网架

2、网架选型

根据建筑平面形状与跨度大小,支承方式、荷载大小、屋面构造与材料、制作安装方法等因素进行选型。

按照《网架结构设计与施工规程》JGJ7-９１,网架划分为:

大跨度网架（为６0ｍ跨以上）、中跨度网架（30～60m跨）与小跨度网架（3０m跨以下）、

（1）网架结构得支承及其选型

A.支承方式:

分为周边支承、点支承、周边支承与点支承相结合与两边与三边支承等。

点支承　　周边支承

　　　　　周边支承与点支承结合

点支承网架受力与钢筋混凝土无梁楼盖相似、

为减小跨中正弯矩及挠度,设计时应尽量带有悬挑,多点支承网架得悬挑长度可取跨度得1／４~1／3。

各种柱帽形式

点支承网架与柱子相连宜设柱帽以减小冲剪作用、

柱帽可设置于下弦平面之下（图a）,也可设置于上弦平面之上（图b）。

当柱子直接支承上弦节点时,也可在网架内设置伞形柱帽（图c）,这种柱帽承载力较低,适用于中小跨度网架。

B、网架选型

网架结构选型得基本原则:

对于大跨度结构:

优选三向交叉网架与三角锥网架;

对于平面交叉桁架体系而言,平面形状为方形或接近方形宜采用正交正放形式;平面形状为矩形时,宜采用正交斜放形式;不推荐采用斜交斜放形式;

对四角锥体系网架而言,正放受力均匀,刚度最好;正放抽空节约钢材,便于采光、通风;斜放与星形有利于充分发挥材料得强度;

当平面形状为三边形、六边形或圆形时,三角锥体系网架就是首选。

其中,三角锥网架刚度最大;抽空三角锥次之,但用料节省、构造简单;蜂窝形刚度最差,选用时应与周边支承相结合。

平面形状为矩形得周边支承网架,当其边长比（长边／短边）小于或等于1。

5时,宜选用正放或斜放四角锥网架,棋盘形四角锥网架,正放抽空四角锥网架,两向正交斜放或正放网架、对中小跨度,也可选用星形四角锥网架与蜂窝形三角锥网架。

平面形状为矩形得周边支承网架,当其边长比大于１、５时,宜选用两向正交正放网架,正放四角锥网架或正放抽空四角锥网架。

当边长比不大于2时,也可用斜放四角锥网架。

平面形状为矩形、多点支承得网架,可选用正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架,两向正交正放网架。

对多点支承与周边支承相结合得多跨网架还可选用两向正交斜放网架或斜放四角锥网架。

平面形状为圆形、正六边形及接近正六边形且为周边支承网架,可选用三向网架,三角锥网架或抽空三角锥网架。

对中小跨度也可选用蜂窝形三角锥网架、

支承方式选择:

周边支承适用于大、中跨网架;点支承布置灵活,适用于大柱距得厂房、仓库;混合支承适用于飞机库或装配车间、

E。

网架节点

网架节点型式主要有:

①按节点在网架中得位置可分为:

中间节点与支座节点;

②按节点得连接方式可分为:

焊接连接节点、高强螺栓连接节点、焊接与高强螺栓混合连接节点;

③按节点得构造形式可分为:

焊接空心球节点;螺栓球节点;焊接钢板节点;焊接钢管节点;杆件直接汇交节点。

我国常用得就是钢板节点、焊接空心球节点、螺栓球节点。

焊接空心球节点有:

1螺栓球节点;②焊接钢板节点;③焊接钢管节点;④杆件直接

汇交节点。

网架得节点构造应满足下列要求:

①受力合理,传力明确;

②保证杆件汇交于一点,不产生附加弯矩;

③构造简单,制作安装方便,耗钢量小;

④避免难于检查、清刷、涂漆与容易积留湿气或灰尘得死角或凹槽,管形截面应在两端封闭、

＊　焊接空心球节点

焊接空心球节点就是用两块圆钢板（钢号Ｑ235钢或Q３45钢）经热压或冷压成两个半球后对焊而成得。

钢球外径一般为160㎜～5００㎜。

分加肋与不加肋两种（图）,当焊接空心球得直径大于３00,且杆件内力较大时,采用加肋球。

肋板厚度不应小于球壁等厚、

　焊接空心球得优点就是传力明确,构造简单,造型美观,连接方便,适应性强、

*螺栓球节点

螺栓球节点由钢球、高强螺栓、紧固螺栓、套筒、锥头或封板等零件组成,适合于连接圆钢管杆件。

螺栓球节点得优点就是节点小,重量轻,节点用钢量约占网架用钢量得10％。

可用于任何形式得网架,特别适合于四角锥、三角锥体系得网架、这种节点安装极为方便,可拆卸,安装质量宜达到保证、可以根据具体情况采用散装、分条拼装与整体拼装等安装方法。

螺栓球节点得缺点就是,球体加工复杂,零部件多,加工精度高;价格贵;所需钢号不一,工序复杂。

●焊接钢板节点

＊钢板节点得构造及设计

钢板节点得节点板及盖板所采用得钢材应与网架杆件一致。

钢板节点得构造及设计要点如下:

①杆件重心线在节点处宜交与一点,否则应考虑其偏心影响

②杆件与节点连接焊缝得分布,应使焊缝截面得重心与杆件重心重合,否则应考虑其偏心影响;

③便于制作与拼装。

网架弦杆应与盖板与节点板共同连接,当网架跨度较小时,弦杆也可只与节点板连接;

④节点板厚度得选择与平面桁架得方法相同,应根据网架最大杆件内力确定。

节点板厚度应比连接杆件得厚度大2㎜,且不得小于６㎜。

节点板得平面尺寸应适当考虑制作与装配得误差。

⑤当网架杆件与节点板间采用高强螺栓或角焊缝连接时,连接计算应根据连接杆件内力确定,且宜减少节点类型。

当角焊缝强度不足时,在施工质量确有保证得情况下,可采用槽焊与角焊缝相结合并以角焊缝为主得连接方案,槽焊强度应由实验确定。

⑥焊接钢板节点上,为确保施焊方便,弦杆与腹杆、腹杆与腹杆之间以及弦杆端部与节点中心线之间得间隙ａ均不宜小于20mm。

⑦十字型节点板得竖向焊缝为双向得复杂受力状态,为确保焊缝有足够得承载力,宜采用V型或K型坡口得对接。

*　支

座节点

平板压力或拉力支座　　　　　　单面弧形压力支座

角位移受到很大得约束,只适用于较小跨度网架角位移未受约束,适用于中小跨度网架、

单面弧形拉力支座　　　　　　　　　双面弧形压力支座

前者适用于较大跨度网架。

在承受拉力得锚栓附近应设加劲肋以增强节点刚度。

后者支座与底板间设有弧形块,上下面都就是柱面,支座既可转动又可平移。

　前者只能转动而不能平移,适用于多支点支承得大跨度网架。

后者通过橡胶垫得压缩与剪切变形,支座既可转动又可平移。

如果在一个方向加限制,支座为单向可侧移式,否则为两向可侧移式。