网架网壳结构设计系统手册
钢结构设计软件V11
网架网壳结构设计系统手册
同济大学3D3S研发组上海同磊土木工程技术有限公司
2012年06月
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3D3S软件的开发以及文档的编制投入了相当多的时间和努力，经过了严格的测试和使用。自1997年开发以来，众多用户的工程应用证明了软件的适用性和正确性。
但在程序使用方面，使用者接受并清楚地知道开发者或经销商在程序的准确性或可靠度上没有做任何直接或暗示的担保。使用者必须明确了解程序的假定并必须独立的核查结果。
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目录
第一章快速入门 (4)
1.1操作顺序 (4)
1.2操作流程图 (6)
第二章网架模块菜单功能文字说明 (7)
2.1结构编辑 (7)
2.2显示查询 (17)
2.3构件属性 (17)
2.4荷载编辑 (17)
2.5内力线性及非线性分析 (17)
2.6设计验算 (17)
2.7 节点设计 (18)
2.8 施工图 (32)
第三章例题 (37)
3.1 螺栓球网架 (37)
3.2焊接球网架 (43)
3.3网架下部为橡胶支座带混凝土柱网架 (45)
3.4网架模块的加锥、及模型包络的功能例题 (49)
3.5网架模块加吊车、辅助孔以及基准孔拟合功能例题 (51)
主要拓展功能：
1.新增了螺栓球加辅助螺孔功能；
2.新增了添加悬挂吊车功能；
3.新增了不同支座刚度模型包络功能，以考虑同一工程中多种边界条件；
4.新增了将网架网壳实体模型转换为CAD实体的功能；
5.新增了网架网壳施工图中标注杆件最大轴力功能；
6.新增了螺栓和套筒强度咨询功能；
7.新增了杆件夹角查询功能及模型最小夹角查询功能；
8.螺栓球节点设计时用户可根据需要选择型号，不用删除库中型号，操作更方便；
9.螺栓球设计中的参数设置更为详细；
10.改进了网架网壳后处理出图功能。
第一章快速入门
1.1操作顺序
一、选择材料库，即构件截面和配件库，包括钢管截面库、球库、锥头库、封板库、螺栓库等；
二、使用结构编辑中的新建网架网壳菜单，快速生成网架模型（如图一）；生成的模型的高度方向为世界坐标系的z方向；
三、利用ACAD的命令和3D3S提供的起坡、移动节点到直线、曲线、圆弧等命令，对网架进行编辑，形成异型模型（如图二）；
四、使用结构编辑—添加杆件菜单，在已有模型基础上添加其它构件，比如添加柱（如图三）；在直接画杆件前双击列表中的截面名称，柱截面定义为矩形截面；构件全部添加完成后使用“删除重复单元节点”命令；
五、使用构件属性－支座边界菜单，定义网架下弦周边点为铰接支座（X、Y、Z约束），柱底节点刚接（X、Y、Z、绕x、绕y、绕z约束）（如图四）；
六、转换到XZ视图，使用部分显示命令，显示上弦平面所有杆件（如图五）；
七、使用荷载－添加杆件导荷载命令，双击输入恒载面荷载（工况0）、活载面荷载（工况1），选择双向导到节点；选择受荷范围按钮，在屏幕中选择当前显示的上弦平面的所有杆件后，关闭退出；八、荷载—生成封闭面，在封闭面已生成后按继续执行自动导荷载；使用显示查询－按工况号显示导荷载菜单，在屏幕中可以显示出面荷载作用的所有封闭面，可以使用ACAD的SHADE命令来进行消隐观察（如图六）；点击取消附加信息显示和全部显示开关，恢复整体模型的显示；
九、使用显示查询－按显示节点荷载菜单，在屏幕中可以显示出最终作用的所有节点荷载（如图七）；
十、结构编辑—结构体系菜单，把默认的空间桁架修改为空间框架，使用构件属性－单元释放菜单，把网架部分的所有构件绕2、3轴转动释放；
十一、使用构件属性—选择柱构件，把材性设定为混凝土C30；
十二、地震荷载输入：荷载—地震荷载参数，选择七度区；
十三、分析内容选择和计算，选中地震计算和线性分析，确定后进行地震荷载计算和结构线性内力计算：
十四、选择规范，选择所有网架构件为网架规范，设计验算中选中所有网架构件，使用构件优选；
十五、节点设计—焊接球设计，选择网架部分的所有节点进行焊接球设计；
十六、施工图—网架三维实体图，显示已经设计完成的网架和焊接球；十七、施工图—进行球节点详图、网架布置图和材料表绘制。
1.2操作流程图总体流程图：
第二章网架模块菜单功能文字说明
2.1结构编辑
2.1.1 网架材料库
步骤：按“网架材料库...”菜单，弹出如下对话框，选择一种材料库，按确定后读入相应材料库。其中，材料库1为3D3S7.0及以前版本的材料库，材料库2为3D3S8.0新加的材料库，材料库3为3D3S9.0新加的材料库，是目前国内最常用的材料库；材料库的具体内容包括：钢管型号、锥头（封板）、球（空心球、实心球）、螺栓、套筒。
说明：因为网架的钢管型号和锥头、封板、螺栓等配件一一对应，所以如果用户新增了当前网架材料库中没有的钢管型号（如 102x5.0），就需要在锥头库中添加相应的锥头，否则螺栓球节点设计时会提示钢管找不到对应锥头。
2.1.2 新建网架网壳
步骤：按“新建网架网壳”菜单，弹出如下对话框，选择一种网架或网壳类型，输入相应参数，按确定即完成结构建模。
一、网架结构的形式：包括三大类双层网架和三层网架
1．四角锥体系双层网架：正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、单向折线形网架、斜放四角锥网架、棋盘形四角锥网架、星形四角锥网架；
2．平面桁架系双层网架：两向正交正放网架、两向正交斜放网架、三向网架；
3．三角锥体系双层网架：三角锥网架、蜂窝形三角锥网架；
4．三层网架：
两向正交正放三层网架——下层支承、两向正交正放三层网架——中层支承、两向正交正放三层网架——上层支承、正放四角锥三层网架、正放抽空四角锥三层网架、斜放四角锥三层网架、上正放四角锥下正交正放三层网架；
注意：
1．某些形式的网架本身来讲是几何可变的，需要选用合适的支座形式，点支承和周边支承等。必要时三层网架还要添加合适的边桁架，以保证网架的几何不变性；
2．两向正交正放网架的两个方向网格数宜布置为偶数，如为奇数，桁架中部节间为交叉腹杆，相交处节点应为刚接，否则为机构。某些网架在支承平面设置水平斜杆时也同理；
3．3D3S网架软件提供了七种形式的三层网架，三层网架的形式还可以有很多。使用者可以根据需要分别建立两个相同或不同类型的双层网架，然后将它们合并到一起，当然第一个网架的下弦布置应与第二个网架的上弦布置吻合，得到一个新的三层网架形式。
二、网壳结构的形式在列表框中软件一共提供了较为常见的24种网壳形式，其中单层网壳10种，双层网壳14种。现对每种网壳形式的参数加以简单说明：
a. 单层
图1 图2 图3 图4
1. 弗普网壳（见图1）
m为母线方向的分段数，为偶数，n为圆弧的分段数，也为偶数，a为母线的长度，r为网壳的曲率半径，f为圆柱面网壳的矢高；
2. 凯威特型球面网壳（见图2）
m为同心圆的个数，n为把球面分为n个对称的扇形曲面，为偶数， r为网壳的曲率半径，f为网壳的矢高；
3. 肋环型球面网壳（见图3）
m为把球面分成m个对称的扇形曲面，n为同心圆的个数， r为曲率半径，f为网壳的矢高；
4. 联方网格型圆柱面网壳（见图4）
m为母线方向的分段数，n为圆弧的分段数，a为母线的长度，r为网壳的曲率半径，f为圆柱面网壳的矢高；
图5 图6 图7
5.联方型球面网壳（见图5）
该类型又分为两种，type=1为环向无杆件， type=2为有环杆，m为将圆环向分成m等分，n为同心圆的个数， r为曲率半径，f为矢高；
6.三向网格型球面网壳（见图6）
m为圆弧的分段数，为偶数， r为曲率半径，f为网壳的矢高；
7. 三向网格型圆柱面网壳（见图7）
m为母线方向的分段数，n为圆弧的分段数，a为母线的长度，r为曲率半径，f为矢高；
8. 施威德勒型球面网壳（见图8）
根据斜杆布置不同，又分为四种类型， type=1为无环杆的交叉斜杆，type=2为交叉斜杆，type=3,4 为单斜杆。 m为把球面分成m个对称的扇形曲面，为偶数，n为同心圆的个数， r为曲率半径，f为矢高；
图8 图9 图10
9.双斜柱面网壳（见图9）
m为母线方向的分段数，n为圆弧的分段数，a为母线的长度， r为曲率半径，f为矢高；
10.单斜杆柱面网壳（见图10）
m为母线方向的分段数，n为圆弧的分段数，为偶数，a为母线的长度， r为曲率半径，f为矢高；
b. 双层
图11 图12
1. 抽空三角锥圆柱面网壳（见图11）
m为上弦杆母线方向的分段数，为奇数，n为上弦杆圆弧的分段数，为偶数，a为上弦杆母线的长度， r为上弦杆曲率半径，f为上弦杆矢高， r1为下弦杆曲率半径，d为上下弦杆圆心的高差，当下弦杆圆心在上弦杆圆心上方，则d为正，当下弦杆圆心在上弦杆圆心下方时，d为负，如果上下弦杆
为同心圆，则d=0；
2. 抽空正放四角锥圆柱面网壳（见图12）
参数意义同上，m，n都为奇数；
图13 图14
3. 肋环型交叉桁架球面网壳（见图13）
m为把球面分成m个对称的扇形曲面，为偶数，n为上弦杆同心圆的个数，其余参数r，f，r1，d 意义同上。根据腹杆布置不同，又分为t=1，2两种；
4. 肋环型四角锥球面网壳（见图14）
参数意义同上；
图15 图16
5. 联方型交叉桁架球面网壳（见图15）
根据有无环杆分为两种类型， type=1为环向无杆件， type=2为有环杆，其余参数意义同上，m 为偶数。根据腹杆布置不同，又分为t=1，2两种；
6. 联方型四角锥球面网壳（见图16）
参数意义同上；
图17 图18
7. 三角锥圆柱面网壳（见图17）
m为上弦杆母线方向的分段数，n为上弦杆圆弧的分段数，为奇数，a为上弦杆母线的长度，其余参数意义同上；
8. 斜置正放四角锥圆柱面网壳（见图18）
参数意义同上；
图19 图20
9. 正放四角锥圆柱面网壳（见图19）
参数意义同上；
10. 正交斜放交叉桁架圆柱面网壳（见图20）
参数意义同上；
图21 图22
11. 正交正放交叉桁架圆柱面网壳（见图21）
参数意义同上，m，n均为偶数；
12. 施威德勒型球面网壳（见图22）
根据斜杆布置不同，又分为四种类型， type=1为无环杆的交叉斜杆，type=2为交叉斜杆，type=3,4 为单斜杆。 m为把球面分成m个对称的扇形曲面，为偶数，n为上弦杆同心圆的个数，其余参数意义同上
图23 图24
13. 凯威特型球面网壳（见图23）
m为上弦杆同心圆的个数，n为把球面分为n个对称的扇形曲面，为偶数，其余参数意义同上；
14. 凯威特A-6型球面网壳（见图24）
m为把球面分成m个对称的扇形曲面，为奇数，n为上弦杆同心圆的个数，其余参数意义同上。
2.1.3节点自重
输入节点自重占杆件重的比例，在内力分析时用于考虑节点自重的影响。
2.1.8 起坡
该命令用于将选中的节点按指定方向起坡。
按了该命令后，选择要起坡的节点，然后输入两点来表示起坡的基点和方向即可。命令完成后，节点的X、Y坐标不变，Z坐标按起坡的基点和方向改变。
例如下图中，选择所有节点后，先点取P1作为起坡的基点，再点取P2，使起坡方向定为P1P2，这样命令即完成。
2.1.9 移动节点到直线或曲线上
该命令用于将选中的节点按指定方向移动到指定直线或曲线所代表的视平面上。
按了该命令后，首先选择一直线、圆、椭圆、圆弧或SPLINE，然后选择要移动的节点，最后通过输入两个点来指定移动的方向。命令完成后，节点移动到所选择到的直线或曲线与屏幕视图法线所定的平面上。
例如下图中，图1为一榀直桁架；在图2中我们画了两条SPLINE线，要求将桁架上下弦分别移动到这两条曲线所代表的曲面上；在图3中，我们先选择上方的曲线，再选择上弦节点，然后分别点取P1、P2将P1P2作为节点移动方向后，桁架形状变为图3中形状；在图4中，我们先选择下方的曲线，再选择下弦节点，然后分别点取P1、P2将P1P2作为节点移动方向后，桁架形状变为图4中形状；图5为命令完成后的桁架轴测图。
2.1.10 沿径向移动节点到圆、椭圆上
该命令用于将选中的节点沿所选择圆或椭圆的径向移动到该圆或椭圆所代表的圆柱体或椭圆柱体上。
按了该命令后，首先选择圆或椭圆，然后选择要移动的节点即可。
2.1.11 节点移动
该命令用于将选中的节点进行相对或绝对的移动。
相对移动是指相对于所选节点沿X,Y,Z方向移动一段相对的距离，表格X方向,Y方向,Z方向填入移动的距离。
绝对移动是指把所选择的节点移动到离世界坐标原点（0,0,0）X,Y,Z方向的距离，也就是该点的坐标点位置，该坐标点按世界坐标。
绝对移动先要勾选要移动的方向，然后输入移动点相对世界坐标原点的距离，然后选择需要移动的节点进行绝对移动的操作。
2.1.12比例缩放
该命令用于沿某一方向进行模型比例的缩放，操作步骤：先点取基点坐标，则在右侧Xc,Yc,Zc
右边的空白框中显示该节点的坐标。填入该方向要缩放的比例，并选择要进行缩放的节点，完成缩放。
2.1.13添加角锥
角锥类型：选择角锥类型，选中的类型都可以添加角锥，如果没有选中该类型，则不添加。
重心：目前软件认为重心和形心是一样的，即弦杆围成的多边形的形心。
点到面的距离即锥顶到多边形所在面的距离；多边形的精度：即高差，在此数据内的就被认为是在一个平面内，可以生成角锥。
同时生成弦杆选项，选中则生成连接锥顶之间的弦杆，不选中则不生成连接锥顶之间的弦杆。
2.1.14 删除重复单元节点
该命令功能详见基本菜单相应章节
2.1.15 由单元得到对应直线、面域
该命令功能详见基本菜单相应章节
2.1.16 长度单位
该命令功能详见基本菜单相应章节
2.1.17 数据输入、输出
该命令功能详见基本菜单相应章节
2.1.18输出单元、节点信息
该命令功能详见基本菜单相应章节
2.1.19 模型导入
用于在当前模型中插入一个或多个其它的3D3S模型；
2.1.20最小化另存为
工程文件包括一个DWG文件和和该文件对应的同名目录，在该目录中存储着所有工程信息和中间计算结果文件；当工程较大时，工程目录会很大，不利于工程文件的传递和拷贝；本功能把工程文件中的计算中间文件全部删除，这样可以大大的减小工程文件的硬盘空间，便于文件的拷贝和传递，但需要注意：打开最小化另存的工程后，需要重新计算内力以产生新的计算结果文件。
2.2显示查询
该菜单命令详见基本操作手册及原理2.2节
2.3构件属性
该菜单命令详见基本操作手册及原理2.3节
2.4荷载编辑
该菜单命令详见基本操作手册及原理2.4节
2.5内力线性及非线性分析
该菜单命令详见基本操作手册及原理2.5节
2.6设计验算
该菜单命令详见基本操作手册及原理2.6节
2.7 节点设计
2.7.1定义节点球类型
如果网架中既有螺栓球也有焊接球，可以通过该命令将部分节点定义为焊接球。通常情况下将所有的球节点都定义为“按节点设计的命令确定”（软件默认），这时，若按“螺栓球节点设计...”命令，软件将所选网架杆件所连节点作为螺栓球进行设计；若按“焊接球节点设计...”命令，软件将所选网架杆件所连节点作为焊接球进行设计。如果将部分节点定义为焊接球，同时调用“螺栓球节点设计...”命令，则所定义的节点按焊接球设计，其它节点按螺栓球设计。
2.7.2显示节点球类型
显示网架节点球的类型（0表示按节点设计的命令确定；1表示焊接球；2表示螺栓球）。
2.7.3 螺栓球节点设计
2.7.
3.1螺栓球型号库
螺栓球型号库中内置了结构编辑—网架材料库中的常用螺栓球，用户可通过增加和删除对该库进行管理；当增加了新的球型号时，软件能根据球径自动进行重新排列。
永久保存材料库：用当前对话框中的螺栓球型号库覆盖安装目录下的原有螺栓球配件库文件node3.dat，以后的新建工程将调用新的配件库。重新安装3D3S后将恢复原配件库。
网架结构设计与施工规程JGJ7—91 主编单位：中国建筑科学研究院、浙江大学批准部门：中华人民共和国建设部施行日期：1992 年4 月1 日关于发布行业标准《网架结构设计与施工规程》的通知建标[ 1991] 648号 各省、自治区、直辖市建委（建设厅），计划单列市建委，国务院有关部门：根据原城乡建设环境保护部（86）城科字第263 号文的要求，由中国建筑科学研究院、浙江大学主编的《网架结构设计与施工规程》，业经审查，现批准为行业标准，编号JGJ7—91，自1992 年4 月1 日起施行。原国家建筑工程总局批准的标准《网架结构设计与施工规定》JGJ7—80 同时废止。 本规程由建设部建筑工程标准技术归口单位中国建筑科学研究院归口管理和解释。由建设部标准定额研究所组织出版。在实施过程中如有问题和意见，请函告中国建筑科学研究院。中华人民共和国建设部1991年9 月29日 主要符号 Ab ――网架下弦杆截面面积； At ——网架上弦杆截面面积； Am——支承（上承或下承）平面弦杆截面面积的算术平均值； Aeff ――高强度螺栓有效截面面积； D ――网架的折算抗弯刚度；钢球直径； d 钢管外径； di, d2――组成B角的钢管外径；螺栓直径； ds――销子直径； E――弹性模量； Ec――柱子材料弹性模量； FEK ――网架结构的总水平地震作用标准值； FEVKi ――作用在网架第i节点上竖向地震作用标准值； Ft ――总起动牵引力； Ft1, Ft2 ――起重滑轮组的拉力标准值； f——钢材的强度设计值；――高强度螺栓经热处理后的抗拉强度设计值；Gi ――网架第i节点的重力荷载代表值；Gk ――网架的永久荷载标准值；Gok ――网架总自重标准值；gok 网架自重标准值； He ――柱子高度； h――网架高度； I ――简化为交叉梁系的折算惯性矩； Ke ――悬臂柱的水平刚度； L1 ――网架的长向跨度； L2——网架的短向跨度； I ――杆件几何长度； M ——拟夹层板的弯矩设计值； Nb ――网架下弦杆轴向力设计值； Nc ——网架斜杆轴向力设计值，受压空心球的轴向压力设计值； Nt ----- 网架上弦杆轴向力设计值，受拉空心球的轴向拉力设计值; ――高强度螺栓的拉力设计值；
网架网壳结构设计系统手册 钢结构设计软件V11 网架网壳结构设计系统手册 同济大学3D3S研发组上海同磊土木工程技术有限公司 2012年06月
版权声明 3D3S计算机程序以及全部相关文档是受专利权法和著作权法保护的产品，版权属于上海同磊土木工程技术有限公司。未经上海同磊土木工程技术有限公司的书面许可，不得以任何形式、任何手段复制本产品或文档的任何部分。 同济大学3D3S研发组 上海同磊土木工程技术有限公司 电话：021－65981466 传真：021—65985557 电子邮件：help_3d3s@https://www.doczj.com/doc/263890745.html,, support@https://www.doczj.com/doc/263890745.html, sales@https://www.doczj.com/doc/263890745.html, 网址：https://www.doczj.com/doc/263890745.html,
免责声明 3D3S软件的开发以及文档的编制投入了相当多的时间和努力，经过了严格的测试和使用。自1997年开发以来，众多用户的工程应用证明了软件的适用性和正确性。 但在程序使用方面，使用者接受并清楚地知道开发者或经销商在程序的准确性或可靠度上没有做任何直接或暗示的担保。使用者必须明确了解程序的假定并必须独立的核查结果。 同济大学3D3S研发组 上海同磊土木工程技术有限公司
目录 第一章快速入门 (4) 1.1操作顺序 (4) 1.2操作流程图 (6) 第二章网架模块菜单功能文字说明 (7) 2.1结构编辑 (7) 2.2显示查询 (17) 2.3构件属性 (17) 2.4荷载编辑 (17) 2.5内力线性及非线性分析 (17) 2.6设计验算 (17) 2.7 节点设计 (18) 2.8 施工图 (32) 第三章例题 (37) 3.1 螺栓球网架 (37) 3.2焊接球网架 (43) 3.3网架下部为橡胶支座带混凝土柱网架 (45) 3.4网架模块的加锥、及模型包络的功能例题 (49) 3.5网架模块加吊车、辅助孔以及基准孔拟合功能例题 (51) 主要拓展功能： 1.新增了螺栓球加辅助螺孔功能； 2.新增了添加悬挂吊车功能； 3.新增了不同支座刚度模型包络功能，以考虑同一工程中多种边界条件； 4.新增了将网架网壳实体模型转换为CAD实体的功能； 5.新增了网架网壳施工图中标注杆件最大轴力功能； 6.新增了螺栓和套筒强度咨询功能； 7.新增了杆件夹角查询功能及模型最小夹角查询功能； 8.螺栓球节点设计时用户可根据需要选择型号，不用删除库中型号，操作更方便； 9.螺栓球设计中的参数设置更为详细； 10.改进了网架网壳后处理出图功能。
建筑钢结构设计作业（论文） 题目：网架结构 ——我国网架结构的发展现状及前景 学生姓名：高峰 学号：2013212243 专业班级：土木工程13-3班 指导教师：王静峰 2016年4月18日
目录 第1章我国网架结构的发展史和发展现状 (1) 第2章网架结构的特点、适用范围 (9) 第3章网架的结构形式及选型 (12) 3.1 交叉桁架体系 (12) 3.2 角锥体系 (13) 3.3 网架结构的计算 (13) 第4章分析与讨论-网架结构未来的发展方向 (18) 第5章结论 (19) 参考文献 (20)
摘要：本文主要介绍了网架结构的主要形式和部分计算过程以及在我国的发展历程，充分分析了网架结构的特点、选型和适用范围，同时以一个客观真诚的态度对网架结构未来在我国的发展趋势和前景做出了推测和预估。 第1章我国网架结构的发展史及现状[1] 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。 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(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[图1][2]。
1997 年 12 月天津城市建设学院学报第3卷第4期D ec. 1997 JOU RNAL O F T IAN J IN IN ST ITU T E O F U RBAN CON STRU CT ION V o l. 3N o. 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 THE PRESENT CO ND IT IO N O F THE D EVELO PM ENT O F SPACE FRAM EWO RK STRUCTURE IN CH INA L iu X ilang Pan Yandong (T ian jin U n iversity300072) Abstract In th is p ap er, the rea son s fo r rap id developm en t of sp ace fram ew o rk structu re (fla t sp ace fram ew o rk and reticu la ted shell) in ou r coun try a re discu ssed and ana lyzed. T he developm en t situa tion of sp ace fram ew o rk structu re is exp la ined in deta il acco rding to its structu ra l style, con nection typ e, ca lcu la ting ana lysis, con struction exam ina tion and qua lity resp ectively. F ina lly, som e typ ica l exam p les a re listed and an elem en ta ry in troduction to the p ro sp ect of the cu rved fram ew o rk ( reticu la ted shell) is m ade. Key words: fram ew o rk st ructu re, fla t sp ace fram ew o rk , ret icu la ted shell 2 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
空间网架结构设计
高福聚
石油大学建筑工程系 二○○四年六月
第四章
网架结构设计
4.1 网架结构的形式及种类
4.1.1 网架结构的基本单元及几何不变性
1．基本单元 网架结构可以看作是平面桁架的横向拓展、也可以看作是平板的格构 化。网架结构的起源，据说是仿照金刚钻石原子晶格的空间点阵排布，因 而是一种仿生的空间结构，具有很高强度和很大的跨越能力。 网架结构是由许多规则的几何体组合而成，这些几何体就是网架结构 的基本单元。常用的有：三角锥、四角锥、三棱体、正方棱柱体，此外还 有：六角锥、八面体、十面体等（图 4－1） 。
图 4-1
网架结构的基本单元
1
网架在任何外力作用下都必须是几何不变体系。因此，应该对网架进 行机动分析。 2．网架几何不变的必要条件 网架是一个铰接的空间结构，其任意一个节点有三个自由度。对于一 个具有 J 个节点，m 个杆件的网架，支撑于具有 r 根约束链杆的支座上时， 其几何不变的必要条件是： （4－1） 如果将网架作为刚体考虑，则最少的支座约束链杆数为 6，故 r ≥6。 由此可知，当 m ≥ 3 J ? r 时，为超静定结构的必要条件；当 m ＝ 3 J ? r 时，为静定结构的必要条件；当 m ≤ 3 J ? r 时，为几何可变体系。 3．网架几何不变的充分条件 分析网架结构几何不变的充分条件时，应先对组成网架的基本单元进 行分析，进而对网架的整体作出评价。 三角形是几何不变的。如果网架基本单元的外表面是由三角形所组 成，则此基本单元也将是几何不变的。在对组成网架的基本单元进行分析 时，一般有以下两种类型和两种分析方法。 1）两种类型： 自约结构体系 自身就为几何不变体系； 它约结构体系 需要加设支承链杆，才能成为几何不变体系。 2）两种分析方法： ① 以一个几何不变的单元为基础， 通过三根不共面的杆件交出一个新 节点所构成的网架也为几何不变；如此延伸。 ② 列出考虑了边界约束条件的结构总刚度矩阵 0， [K ] 为非奇异矩阵，网架位移和杆力有唯一解，网架为几何不变体系； 如果 K ＝0， [K ] 为奇异矩阵，网架位移和杆力没有唯一解，网架为几何 可变体系。
m + r ? 3 J ≥0 或 m ≥ 3 J ? r
[K ] ,
如果 K ≠
4.1.2
网架结构的形式
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
常见网架结构型式与建模技巧 建筑结构通常分平面结构和空间结构两大类。应用最广泛的空间结构是空间网格结构，根据组成形状分为网架结构和网壳结构。当网格结构为平板型时即为网架结构，当网格结构为曲面形状并具有网壳的结构特性时即为网壳结构。 网架结构，首先按网格单元分为平面桁架系网架，四角锥体系网架、三角锥体系网架。其次，按网架的支承情况分为周边支承网架、点支承网架、周边支承与点支承相结合的网架，三边支承或两边支承网架。实际工程中，我们常用的是四角锥和三角锥体系网架。 网壳结构有很多种分类方法和种类，仅介绍常用类型，首先按结构型式分球面网壳、柱面网壳、双面抛物面网壳、折板型网壳、应力表皮网壳。其次，按支承条件分无水平推力网壳、有水平推力网壳。按层数分单层网壳、双层网壳等，详见附表。 开始设计网架工程时，应综合比较选择一个优化的结构类型，然后开始建模。建模是将工程模型转化为数字模型的一个过程。首先，根据建筑造型选择网格组成单元，划分网格尺寸。然后根据跨度、支承方式、荷载大小等，确定网架厚度。完成几何形状后，再根据支承柱的刚度给支座赋值。最后调整荷载、进行结构分析和设计。这样，反复比较几个网架方案，最终确定一个优化设计方案作为设计方案。 网架建模关键步骤如下： 第一、网格单元：目前常用的组成单元中四角锥体应用最普遍。因为，四角锥网架造型整齐、美观、刚度大。当网架几何尺寸为正方
形或接近正方形时，多采用斜放类锥体网架。当几何尺寸为多边形即六边形或八边形时，可采用三角锥网架，它形成的结构单元和网架整体很有规律，传力途径简洁，受力合理。当网架几何尺寸为圆形、弧形，可采用三角锥体，也可采用四角锥体系。 第二、网格尺寸和厚度：首先根据网架跨度和荷载大小确定网格数和网格尺寸。通过周边支承平板网架工程计算结果，总结如下最优网格数与跨高比的经验公式： 注：L2为短向跨度，单位为m。 以上公式仅为参考数据，实际工程设中应上下浮动10％进行试算比较，确定一个较佳的网格数作为工程数据。 其次，网格尺寸还和屋面材料有关，当屋面为压型钢板时，网格一般不应大于3m。否则，一般压型钢板都要增加副檩条。当屋面夹芯板时，可以大于3m。当屋面为采光板时，应根据玻璃、阳光板规格确定，一般不大于2m。 第三、支座假定：支座约束可分为自由、弹性、固定和强迫位移等四种。弹性支承是网架结构中普遍存在的约束条件。如果能计算出网架下部支承结构在某自由度方向的刚度，这样可以近似地计算出网
比较网架结构与网壳结构异同 张晓亚 121071 网架结构是一种空间杆系结构，受力杆件通过节点有机地结合起来。节点一般设计成铰接，杆件主要承受轴力作用，杆件截面尺寸相对较小。这些空间交汇的杆件又互为支撑，将受力杆件与支撑系统有机地结合起来，因而用料经济。由于结构组合有规律，大量的杆和节点的形状、尺寸相同，便于工厂化生产，便于工地安装。网架结构一般是高次超静定结构，具有较高的安全储备，能较好的承受集中荷载、动力荷载和非对称荷载，抗震性能好。 网架结构就整体而言是一个受弯的平板，反应了很多平面结构的特性，大跨度的网架设计对跨度方向的网架刚度要求很大，因而总弯矩基本上是随着跨度二次方增加的。 网壳结构则是主要承受薄膜内力的壳体，主要以其合理的形体来抵抗外荷载的作用。因此在一般情况下，同等条件特别是大跨度的情况下，网壳要比网架节约许多钢材。 1.网架结构与网壳结构分类 网架结构按结构组成分为双层网架、三层网架和组合网架，按支承情况分为周边支承网架、点支撑网架和周边支承与点支撑相结合的网架，按网格形式分为交叉平面桁架体系、四角锥体系和三角锥体系。 一般来说，网壳结构按层数可划分为单层网壳和双层网壳。单层网壳的网格常用形式有圆柱面单层网壳、球面单层网壳、椭圆抛物面
单层网壳和双曲抛物面单层网壳。双层网壳是由两个同心或不同心的单层网壳通过斜腹杆连接而成。 2.静力分析比较 在用空间桁架位移法计算网架结构内力和变形时，作了如下假定：①网架节点为铰接，每个节点有三个自由度；②荷载作用在网架节点上，杆件只承受轴力；③材料在弹性阶段工作，符合胡克定律； ④网架变形很小，由此产生的影响予以忽略。 双层网壳结构多采用空间杆系有限元法分析节点位移和杆件内力。与平板网架假设类似，节点假设为铰接，每个节点有三个线位移u、v、w。不同的是，下部结构的不同约束状况将使网壳结构的内力和位移产生显著变化。 3.动力特性异同 网架与其他结构相比跨度较大，结构相对较柔，有其自身的动力特性：①网架的振型可以分为水平振型和竖向振型两类，水平振型以承受水平振动为主。其节点位移水平分量较大，竖向分量较小；竖向振型以承受竖向振动为主，其节点位移竖向分量较大，水平分量较小。网架的第一振型均为竖向振型。②振动频率非常密集，网架结构的频率密集程度较其他结构更为显著。③网架的基本周期与网架的短向跨度L2关系很大，跨度越大则基本周期越大；与网架的长向跨度L1也有关，但改变的幅度不大；与支座的强弱、荷载的大小等略有关系；不同类型但具有相同跨度的网架基本周期比较接近。④常用周边支承网架的基本周期约在0.3s至0.7s左右。⑤网架结构对称。荷载对称
大跨空间结构小论文《网架和网壳结构的异同点分析》 姓名： 学号： 专业：土木工程
网架与网壳结构异同点分析 摘要：空间结构以轻巧的外形及合理的受力受到了广泛运用，本文对两种主要的空间结构——网架结构与网壳结构作了一些简单的比较，罗列了一些异同点，加深对网架与网壳结构的认识，希望对网架与网壳的研究、分析与设计有所帮助。 关键字：网架网壳异同点 为了满足社会生活和居住环境的需要，人们向建筑物提出更高要求，需要足够的跨度来达到更大的覆盖空间的目的，而像网架和网壳这种空间结构就应运而生。所谓空间结构是指建筑结构的形状具有三维空间形状，在荷载作用下具有三维受力特性、呈立体工作状态的结构。本文旨在探讨网架和网壳的异同点，但是因为他们的有些特性的界线不是很明显，故只能粗中有细地进行分析。 首先讨论它们的相同或类似的部分。 1、网架和网壳隶属体系相同。它们同属于刚性空间结构体系，一般是由钢杆件按一定规律组成的网格状高次超静定空间杆系结构，具有很好刚度的结构体系。 2、具有一些相似的优缺点。（1）结构组成灵活多样但又有高度的规律性，便于采用，并适用各种建筑方面的要求。（2）节点连接简单可靠，加工制作机械化程度高，并已全部工厂化。（3）用料经济，受力合理，能用较少的材料跨越较大的跨度，节约钢材。（4）分析计算成熟，已采用计算机辅助设计，大大缩短了设计周期。（6）适应建筑工业化、商品化的要求。（7）节点用钢量较大，加工制作费用仍较平面桁架为高。（8）是汇交于节点上的杆件数量较多，制作安装较平面结构复杂. 3、结构形式均多种多样。网架结构按结构组成分，有双层和三层网架；按支撑条件，可分为周边支撑、点支撑、三边支撑和两边支撑、周边支撑与点支撑相结合的混合支撑等；按网格组成主要分三类：第一类是由平面桁架系组成，有两向正交正放网架、两向正交斜放网架、两向斜交斜放网架及三向网架四种形式；第二类由四角锥体单元组成，有正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、斜放四角锥网架、棋盘形四角锥网架及星形四角锥网架五种形式；第三类由三角锥体单元组成，有三角锥网架、抽空三角锥网架及蜂窝形三角锥网架三种形式。按层数可分为单层、双层或但双层；按曲面形式可分为圆柱面网壳、球面网壳、椭圆抛物面网壳及双曲抛物面网壳。对于单层球壳按网格形式有六种：肋环型网格、施威德勒型网格、三向网格、凯威特型网格、联方型网格、短程线型网格；单层圆柱面网壳的网格可采用单向斜杆正交正放网格、交叉斜杆正交正放网格、联方网格、三向网格。 4、杆件设计与节点构造相同。杆件截面都是根据强度和稳定性计算确定。用钢材制作的网架和网壳的节点，主要有十字板节点、焊接空心球节点及螺栓球节点三种形式。十字板节点适用于型钢杆件的网架结构，杆件与节点板的连接，采用焊接或高强螺栓连接。空心球节点及螺栓球节点适用于钢管杆件的网架和网壳结构。单层网壳的节点应能承受弯曲内力，一般情况下，节点的耗钢量占整个钢网架结构用钢量的15～20% 。 5、永久荷载组成相同。（1）网架、网壳自重和节点自重。（2）楼面或屋面覆盖材料自重。（3）吊顶材料自重。（4）设备管道自重。 6、荷载组合相同。（1）非抗震设计组合： 由可变荷载效应控制的组合。
网架发展历程(一) 日期：2008-12-16 17:57:14 人气：360 网架的历程 二十世纪以来，在全世界范围内空间结构都得到了很大的发展。空间网架结构是空间网格结构的一种，所谓“空间结构”是相对“平面结构”而言，它具有三维作用的特性，空间结构也可以看作平面结构的扩展和深化。空间结构问世以来，以其高效的受力性能、新颖美观的形式和快速方便的施工受到人们的欢迎。在需要大跨度、大空间的体育场馆、会展中心、文化设施、交通枢纽乃至工业厂房，无不见到空间结构的踪影。 空间结构经过一个世纪的不断发展，在结构形式方面，除了网架、网壳之外，膜结构、张拉整体体系、开闭屋盖、可折叠结构等都是空间结构的新成员。二十世纪初期，钢铁材料为网架结构的发展提供了条件，其后的铝合金则使得网架的杆件更轻巧。近些年来的复合材料，特别是大量的新型建筑材料被开发出来，对空间结构的发展产生了强烈的影响。材料应用方面由于钢材品种与强度的不断提升，空间结构也越多地采用了型钢、钢管、钢棒、缆索乃至铸钢制品。在很大程度上，空间结构成了“空间钢结构”。随着现代计算机的出现，一些新的理论和分析方法，如有限单元法、非线形分析、动力分析等，在空间结构中得到了广泛应用，以至空间结构的计算和设计更加方便和准确，使得空间结构现在千变万化，种类多样。可以说空间结构已成为当代建筑结构最重要和最活跃的领域之一。 网架结构一般是以大致相同的格子或尺寸较小的单元（重复）组成的。常应用在屋盖结构。 通常将平板型的空间网格结构称为网架，将曲面型的空间网格结构简称为网壳。网架一般是双层的（以保证必要的刚度），在某些情况下也可做成三层，而网壳有单层和双层两种。平板网架无论在设计、计算、构造还是施工制作等方面均较简便，因此是近乎“全能”的适用大、中、小跨度屋盖体系的一种良好的形式。 网架的形式较多。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、周边支承和点支承混合、三边支承一边开口等形式；按照网架组成情况，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。 我国网壳结构发展概况: 网壳结构是曲面型的网格结构，兼有杆系结构和薄壳结构的固有特性，受力合理，覆盖跨度大，是一种国内外颇受关注、有广阔发展前景的空间结构。网壳结构在解放初曾有所应用。当时主要是一类联方型的网状筒壳，材料为型钢或木材，跨度在30m左右，如扬州苏北农学院体育馆、南京展览中心（551厂）、上海长宁电影院屋盖结构等。作为有影响的我国第一幢大跨度网壳结构是天津体育馆屋盖，采用带拉杆的联方型圆柱面网壳，平面尺寸为52m×68m，矢高为8.7m，用钢指标为45kg每平米。该网壳1956年建成，1973年因失火而重建。此后，截至1992年上半年，据不完全统计，我国已建成各类网壳近80幢，覆盖建筑面积约70000平米，其中80％是近10年兴建的。如1989年建成的北京奥林匹克体育中心综合体育馆，平面尺寸为70m×83.Zm，采用人字形截面双层圆柱面斜拉网壳，为目前国内跨度最大的网壳结构。同年建成的濮阳中原化肥尿素散装库，平面尺寸为58m×135m，采用双层正放四角锥圆柱面网壳，为国内覆盖建筑面积最大的网壳结构，也是第一个采用螺栓球节点的网状筒壳。1967年建成的郑州体育馆，采用肋环形穹顶网壳，平面直径64m，矢高9.14m，为国内跨度最大的单层球面网完。又如1988年建成的北京体院体育馆，采用带斜撑的四块组合型双层扭网壳，平面尺寸为59.2m见方，矢高3.5m,挑檐3.5m，为我国跨度最大的四块组合型扭网壳。 网架发展历程 - 1 -
网壳结构具体案例分析——国家大剧院 姓名：宋建宇班级：2011级5班学号201101020530 摘要：网壳结构即为网状的壳体结构，或者说是曲面状的网架结构。其外形为壳，其形成网格状，是格构化的壳体，也是壳形的网架。它是以杆件为基础，按一定规律组成网格，按壳体坐标进行布置的空间构架，兼具杆系结构和壳体结构的性质，属于杆系类空间结构。与平面网架不同，它的承载力特点为沿确定的曲面薄膜传力，作用力主要通过壳面内两个方向的拉力或压力以及剪力传递。网壳结构兼有薄壳结构和平板网架结构的优点，是一种很有竞争力的大跨度空间结构。关键字：壳体结构、优缺点、未来展望 正文： 国家大剧院外部为钢结构壳体呈半椭球形，平面投影东西方向长轴长度为212.20米，南北方向短轴长度为143.64米，建筑物高度为46.285米，比人民大会堂略低3.32米，基础最深部分达到-32.5米，有10层楼那么高。国家大剧院壳体由18000多块钛金属板拼接而成，面积超过30000平方米，18000多块钛金属板中，只有4块形状完全一样。钛金属板经过特殊氧化处理，其表面金属光泽极具质感，且15年不变颜色。中部为渐开式玻璃幕墙，由1200多块超白玻璃巧妙拼接而成。椭球壳体外环绕人工湖，湖面面积达3.55万平方米，各种通道和入口都设在水面下。 国家大剧院是空间双层网壳结构，这一结构更完整，更纯粹。”大剧院的壳体钢结构总重6750吨，网壳面积3.5万平方米，没有一根立柱支撑，全靠148榀弧型钢梁承重。虽然这一壳体的高、重、大为中华第一，但它同时也是大跨度空间结构中单位用钢量最少的，每平方米不到200公斤，仅为卢浮宫钢结构每平方米用钢的三分之一。如此“轻便”的穹顶大大减少了承重钢梁的压力，建筑物的安全系数将会很高。另外，考虑到风、雪、地震等自然因素，壳体钢结构还体现了柔性设计理念。钢梁接触地面的一端允许相应滑动，整个结构的最大变形度大约为20厘米。 国家大剧院主体建筑钢结构椭球体壳体(以下简称:壳体)为一超大空间壳体，东西长约212m，南北约144m，高约46m。整个钢壳体由顶环梁、梁架构成骨架;梁架之间由连杆、斜撑连接。顶环梁通长采用ф1117.6-25.4THK钢管，中间矩形框采用矩形箱型梁。整个顶环梁长约60m，宽约38m。顶环梁半圆区内搁栅呈放射状分布;矩形框内南北向搁栅采用60m钢板梁，东西向采用ф194钢管，搁栅呈网格状分布。整个顶环梁总重约7O0t。 梁架分为A类(短轴梁架)、B(长轴梁架);A类梁架采用60mm厚钢板制作，B 类梁架采用上下翼缘不等的焊接H型钢。A类梁架共46榀，B类梁架共102榀。斜撑及连杆均采用钢管;短轴梁架之间连杆节点采用铸钢节点连接，长轴梁架连杆采用钢套筒连接。 国家大剧院的结构特点如下: (l)该壳体为一超大型空间结构，结构体量大。整个结构待壳体完全形成后，方为稳定的空间结构，所以保证施工阶段的结构稳定至关重要; (2)该壳体为非正椭圆球体，且壳体内外两球面的椭圆方程并不一样，因而施工中平面、空间定位测量的难度颇大; (3)壳体的主要结构体—梁架(尤其是短轴梁架，侧向厚度仅为60mm)平面外刚度极差，因而构件的起扳、搬运、起吊难度颇大;
网格结构是在20世纪中叶以来特别是近30多年发展最快的空间结构形式，它是将多根杆件，按照某种有规律的几何图形，通过节点连接成的一种网格状的三维杆系结构。空间网格结构的外形可以成平板状，也可以呈曲面状。前者称为平板网架结构，常简称为网架；后者称为曲面网架或壳形网架结构，常简称为网壳。网格结构是网架与网壳的总称。网架与网壳结构统称为空间网格结构。 网格结构在国内外应用广泛且发展速度很快，这主要是由于其具有以下优点： （1)网格结构为三向受力的空间结构，受力合理，可以跨越较大的跨度，节约钢材。网架结构比单向受力的平面结构（如平面桁架）自重轻、钢材用量少。网壳结构中虽然曲面多样化，但从整体上来看主要承受压力，通过增大刚度，减小变形，精心设计可使网壳受力合理均匀，同样达到节省钢材的目的。 （2)工业化程度高，施工工期短，综合经济指标较好。网格结构的组成特点是用小构件组成跨度很大的空间结构，其构件和节点比较单一而且定型化，网格可以做成标准尺寸的预制单元、预制节点和零件，加工制作机械化程度高，可全部工厂化生产，成品质量高、工期短；预制单元和节点零件尺寸小、重量轻，便于存放、装卸、运输、拼装；节点连接简便可靠，现场施工安装操作简单快捷、灵活，且质量可靠，尤其网架结构，现场仅需简单的拼装，技术简单，工作量小，安装不需要大型起重设备。 （3)网格结构应用范围广泛，适用于各种跨度的工业建筑、体育建筑、公共建筑，满 足建筑功能或工艺灵活和复杂的各种要求，且网格结构可拆可装、便于建筑物的扩建、改建或移动搬迁。而且，网架结构中，可利用其上下弦之间的空间布置各种设备及管道等，能有效地利用空间，经济合理且使用方便。
网架、网壳结构 网架结构形式有哪几种？ 1）由平面桁架系组成的两向正交正放网架（图4-1a）、两向正交斜放网架（图4-1b）、两向斜交斜放网架、三向网架、单向折线网架。 2）由四角锥体组成的正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、棋盘形四角锥网架（图4-1c）、斜放四角锥网架、星形四角锥网架（图4-1d）。 3）由三角锥体组成的三角锥网架、抽空三角锥网架、蜂窝形三角形网架。 网壳结构形式有哪几种？ 网壳结构有单层或双层，有以下常用形式：圆柱面网壳、球面网壳、椭圆抛物面网壳（双曲扁壳）及双曲抛物面网壳（鞍形网壳、扭网壳），见图4-2 什么是焊接空心球节点？它的节点构成和特点是什么？ 焊接球是由两个半球焊接面成的空心球，可分为不加肋和肋两种（图4-3，图4-4），用于连接杆件，成为焊接球接点。 图4-3 不加肋的空心球图4-4 加肋的空心球 它的结构特点是：由于球体是各向同性的，所以可以与任意方向的杆件相连（图4-5，图4-6），且杆件的轴线均通过轴心而不会产生偏心。当球体上汇交的杆件较多时这个优点更为突出。因此，以空心球作为网架的连接节点，适应性强。
图4-5 空心球节点图4-6 加套管连接 各种类型的网架，无论跨度和作用荷载的大小，当网架杆件采用圆钢管时，其节点均可采用焊接空心球的连接形式。尤其是对三向交叉网架、三角锥网架、四角锥网架和六角锥网架更为适宜。 什么是螺栓球节点？ 螺栓球节点由螺栓、钢球、销子（或螺栓）、套筒和锥头或封板等零件组成，用于连接钢管杆件，见图4-7、图4-8。 螺栓球节点组合零件的作用是什么？ 1）高强螺栓（图4-9）的作用是连接杆件与螺栓球。 0.65d 图4-9 高强度螺栓外形图 2）封板（用于钢管杆件直径＜60㎜时）和锥头（用于钢管杆件直径＞60㎜时）的作用是焊在杆件两端，使高强度螺栓与球连接（图4-10）。 图4-10 杆件组合图
网架典型结构形式 1、交叉桁架体系：如两向正交正放网架、两向正交斜放网架、两向斜交斜放网架、三向网架（图1）。 2、四角椎体系：如正放四角椎网架（图2）、正放抽空四角椎网架、斜放四角椎网架、星形四角椎网架、棋盘形四角椎网架等。 3、三角椎体系：如三角椎网架（图3）、抽空三角椎网架、蜂窝形三角椎网架等。 4、曲面网架体系：如球壳（图4）、筒壳、扭壳、锥体等。 5、其它体系：如六角锥网架、蛛网式网架、折板型网架、组合网架、斜拉网架（图5）等。 网架支承方式 1、周边支承网架（图6）：该形式传力直接，受力均匀，是采用最普通的一种支承形式。 2、点支承网架（图7）：可置于4个或多个支点上，采用上弦、下弦或柱帽支承（图8）。
3、周边与中间点支承相结合的网架（图9）：该形式特别适用于大面积的工业厂房或其它类似建筑。 4、三边支承一边开口（图10）或两边开口的网架（图11）：一般应对非支承边（即自由边）作特殊处理，如在自由边附近境加网架层次，加设托梁或托架，增加网架高度等方法。 按结构形式可分为： 1、普通网架与网壳结构 2、斜拉网架与网壳结构斜拉网架与网壳结构通常由塔柱、拉索、网架与网壳结构组合而成，是大中跨度建筑一种形式新颖、协同工作的杂交空间结构体系，它具有增加结构支点、减小结构挠度、降低杆件内力、发挥高强拉索优势等特点，也是一种内部空间宽广、造型新奇、颇有景点特色的大跨度建筑。 3、预应力网架与网壳结构把现代预应力技术引用到网架与网壳结构中
去，可起到提高整个结构的刚度、减小结构挠度、改善内力分布、压低应力峰值的作用，从而可降低材料耗量，具有明显的技术经济效果。因此，预应力网架与网壳结构是一种新型的有广阔发展前景的空间结构。 4、组台网壳、网架结构当在单层钢网壳结构上敷设的预制带肋混凝土面板在连接灌缝形成整体后不仅起围护作用，而且起承重作用，从而形成由钢网壳与钢筋混凝土带助壳两种不同材料与不同结构形式组合而成的新型空间结构——组合网壳。由于组合网壳的协同工作，大大改善了单层钢网壳的性能，通常情况下，组合网壳的设计不是由单层钢网壳的稳定性控制。 以钢筋混凝土上弦板代替钢上弦杆的组合网架结构是近十多年来开发的新结构体系E8][9]，它可充分发挥混合土受压、钢材受拉两种不同材料的强度优势，使结构的承重和围作用合二为-. 5、铝合金、不锈钢等材料的网架与网壳结构由于要减轻结构自重、抵御大气腐蚀作用和提高建筑美学效果，近年来在我国兴建了采用铝合金、不锈钢、耐侯钢等金属材料的网架与网壳结构。 6、特种网架与网壳结构我国的网架、网壳结构除广泛用于工业与民用建筑的屋盖和楼层外，还用于形态新颖、功能各异的特种结构，兹分述如下： 6.1塑像骨架骨架多层多跨网架塑像骨架， 6.2 标志结构标志结构可作为某一地区、某一城市的表征， 6.3 各种用途的整个球面网壳结构 6.4 高耸塔架 6.5 网架墙体 6.6 网架桥梁
网架结构设计要点研究 摘要：近年来，随着人们物质与精神文明水平的不断提高，人们需要越来越大的活动空间。而建筑物作为人类活动空间的一个重要场所，其建筑外观和使用功能都对网架结构提出了很大的要求，建筑物也因此需要越来越大的跨度来满足人们的需求，鉴于这种需求，大跨度空间结构蓬蓬勃勃的发展起来了。现如今形态万千的大跨度空间结构在体育馆、展览馆、飞机场、火车站及大中型厂房等各色建筑中得到广泛的应用。那么对相关网架结构的设计研究也就显得尤为重要。 关键词：网架结构；设计；措施 1、网架结构设计要点研究 1.1、网架结构的优点 网架结构在大跨结构中应用广泛且发展很快，其造型优美，形态变化多端，可以满足建筑外观丰富多变的要求；结构自重轻，有很好的经济指标；网架结构为高次超静定结构，各杆件协同工作，即使某根杆件破坏结构仍不会变为静定结构，从而保证结构能正常工作，所以网架结构安全系数较一般结构形式的高；网架结构中一些杆件交汇到同一节点，同一节点处各杆件既共同受力，又互为支撑，所以其整体性能好、稳定性好，这对结构受力是非常有利的；由于其自身特定的结构形式，网架结构相比其它结构形式具有良好的抗震性能；网架结构中杆件主要承受轴力，这与杆件的主要受力形式相符合，可以充分发挥材料的力学性能，达到节约用材的目的；网架结构成功实现了以较小的空间来造就较大的跨度，并且可以利用上弦下弦之间的空间来布置管道设备等，可以创造大的建筑空间来满足人们的需求。 1.2、网架结构的形式 网架结构有两层和三层的形式，两层形式是由上弦、腹杆、下弦组成，三层形式是由上弦、上腹杆、中弦、下腹杆、下弦组成，目前的结构中应用最为广泛的是两层的网架结构形式。 2、网架结构设计过程中若干问题的探讨 2.1、网架设计软件的选取问题 目前，国内外设计网架结构的软件主要有MSTCAD,SFCAD,MSGS等，其中MSTCAD开发运用最早，因为其良好的建模、分析及出图等综合性能被广泛采用，该建筑物中的网架结构设计也是采用该软件。该软件不仅能分析各种网架、网壳结构形式，还能处理平面析架、空间析架、门式钢架等结构形式。
网架结构工程的质量控制要点 【摘要】本文简要介绍网架结构施工的质量监控。 【关键词】网架结构构件制作拼装防腐质量控制 由于网架结构的自身特点，在钢结构工程施工过程中，监理工程师认真分析研究钢结构工程的特点、难点，制定相应的监理实施细则是做好该项目工程监理工作的首要工作。本文以某小学体育馆为例，探讨监理质量控制的措施。该工程建筑面积30358m2，基础为独立基础。主体为钢结构曲面屋盖面，网架屋面积1500 m2。 1 协助业主做好网架结构施工队伍的选择 钢结构工程中，大量的构件是在厂家制作后，由施工人员在现场拼装安装。拼装与安装的精度要求高，拼装与安装的质量取决于施工单位员工的素质、技术、设备、管理水平。应选择姨家能满足设计要求、合同要求、符合本工程的施工单位进行实地考察，走访类似已建工程，考察厂家焊接设备、材料弯曲设备、相关的切割设备能否满足本工程的需要，手工焊接的质量是否能满足本工程的要求，最终应确定技术水平高、管理先进、企业信誉好、类似工程施工经验丰富的网架结构安装企业承担该项目的施工。 2 钢结构柱、梁安装质量的监控 无论是钢结构柱、钢结构梁的定位，还是钢结构桁架、网架的现场拼装，都对网架工程质量产生直接影响。为此，监理工程师必须将以下四个方面作为工作的重点，严格控制好节点的制作与安装精度使误差控制在设计与规范要求的范围内，使每个环节都按设计和规范验收、检测，保证整体质量符合设计要求：（1）必须监测其梁、柱不均匀沉降，根据反馈的测量结果及时调整。除了对施工过程进行沉降观测外，应组织第三方进行沉降观测和复验。 （2）钢柱安装可通过柱端四个耳板临时固定和微调。微调建议可直接通过在柱上下端四边设置的临时耳板（可兼作安装吊环）+双侧连接板+大六角头高强度螺栓+钢楔的方法临时固定，微调标高及垂直度，扭转也可以调整，调毕必须将钢楔焊死。该方法的特点是现场无纵横钢索、安全可靠、施工快速。 （3）当天安装的柱子应安装梁，以确保空间稳定体系的形成。梁的安装应
钢结构与钢网架的区别及网壳结构的特点 钢架网状结构属于钢结构的一种，同属于钢结构类型。但钢架网状结构和钢结构的区别就在于连接方式、使用钢结构材料和结构形式与结构体系不同分开来说： 一、连接方式： 1、网状结构节点视为铰接，通常是用螺栓连接的； 2、钢结构节点视为刚性接点，通常用焊接。 二、使用材料和形式： 1、钢结构是从钢结构材料上说； 2、网架是从结构形式上说； 网架可以有钢网架、铝合金网架等等，但实际应用中钢网架居多； 钢结构除了钢网架之外，还有钢框架、钢门架等多种形式。 三、结构体系： 1、钢网架属于空间结构体系，计算时应考虑整体受力和空间变形； 2、钢结构桁架类似于平面钢桁架，属于单向受力结构，只要计算平面内的强度和稳定，平面外的稳定主要依靠撑杆和系杆来承担。 网壳结构的优势： 网壳结构即为网状的壳体结构，或者说是曲面状的网架结构，其外形为壳，其构成为网络状，是格构化的壳体，也是壳形的网架。 网壳结构的特点： (1)网壳结构的杆件主要承受轴力，结构内力分布比较均匀，应力峰值较小，因此可以充分发挥材料强度作用。 (2)由于它可以采用各种壳体结构的曲面形式，在外观上可以与薄壳结构一样具有丰富的造型，无论是建筑平面或建筑形体，网壳结构能给设计人员以充分的设计自由和想象空间，通过使钢结构动静对比、明暗对比、虚实对比，把建筑美与结构美有机地结合起来，使建筑更易于与环境相协调。 (3)由于杆件尺寸与一整个网壳结构泪比很小，可把网壳结构近似地看成各向同性或各向异性连续体，利用钢筋混凝土薄壳结构分析结果进行定性的分析。 (4)网壳结构中网络的杆件可以用直杆代替曲扞，即以折面代替曲面，如果杆件布置和构造处理得当，可以具有与薄壳结构相似的崗好的受力性能。同时，又便于工厂制造和现扬安装，在构造和施工方法上具有与平板网架结构泪同的优越性。 网壳结构按杆件的布置方式分类有：单层网壳和双层网壳两种形式，一般来说，中小跨度（一般为40m以下）时可采用单层网壳，跨度大时采用双层网壳。单层网壳甶于杆件少、重量轻、节点简单、施工方便，因而具有更好的技术经济指标，但单层网壳曲面外刚度差、稳定性差，各种因素都会对结构的内力和变形产生明显的影响，因此在结构杆件的布置、屋面材料的选用、计算模式的确定、构造措施的落实及结构的施工安装中，都必须加以注意，双层网壳可以承受一定的穹矩，具有较高的稳定性和荷载力。当屋顶上需要安装照明、音响、字调等各种设备及管道时，选用双层网架能有效的完全利用空间，方便天花或吊顶构造、经济合理，双层网壳根据厚度的不同，有等厚度与变厚度之分。
网壳结构 一、简介 1.1 何为网壳结构 网壳结构是曲面型的网格结构，兼有杆系结构和薄壳结构的固有特性，受力合理，覆盖跨度大，其外形为壳，是格构化的壳体，也是壳形的网架。它是以杆件为基础，按一定规律组成网格，按壳体坐标进行布置的空间构架，其传力特点主要是通过壳内两个方向的拉力、压力或剪力逐点传力。它既有靠空间体形受力的优点，又有工厂生产构件现场安装的施工简便、快速的长处，而且他以结构受力合理，刚度大，自重轻，体形美观多变，技术经济指标好,而成为大跨结构中备受关注的一种结构形式。 1.2 网壳的形式与分类 （1）按网壳的层数来分，有单层网壳和双层网壳，其中双层网壳通过腹杆把内外两层网壳杆件连接起来，因而可把双层网壳看作由共面与不共面的拱桁架系或大小相同与不同的角锥系（包括四角锥系、三角锥系和六角推系）组成。（一般来说，中小跨度（一般为40m以下）时，可采用单层网完，跨度大时，则采用双层网壳。）如图1 图1 单层网壳与双层网壳 （2）按网壳的用材分，主要有木网壳、钢网壳、钢筋混凝土网壳以及钢网壳与钢筋混凝土屋面板共同工作的组合网壳等四类。 （3）按曲面的曲率半径分，有正高斯曲率网壳、零高斯曲率网壳和负高斯曲率网壳等三类。 （4）按曲面的外形分，主要有球面网壳、圆柱面网壳、扭网壳（包括双曲抛物面鞍型网壳、单块扭网壳、四块组合型扭网壳）等。 （5）按网壳网格的划分来分，有以下两类。 对于圆柱面网壳主要有单向斜杆型、交叉斜杆型、联方网格型、三向型，如图2所示。 对于球面网壳主要有肋环型、Schwedler型、联方网格型、三向网格型，如图3所示。
（a）（b）（c）（d） 图2 圆柱面单层网壳网格 （a）单向斜杆型（b）交叉斜杆型（c）联方型（d）三向网格型 图3单层球面网壳网格类型 二、受力特点和典型工程应用 1、圆柱面网壳受力特点 1.1两对边支撑 对于以跨度方向为支座，拱脚常支撑于圈梁、柱顶或基础上产生推力。 对于以波长方向为支座，柱面网壳端支座若为墙，则为受拉构件，若端支座为边高度梁，则为拉弯构件，此时应设边梁。 1.2四边支撑或多点支撑 网壳的受力同时有拱式受压和梁式受压两方面。两种作用的大小同网格的构成及网壳的跨度和波长有关。工程中常用短壳，如因功能需求必须加长网壳时，克在纵向中部增设加强肋。 2、球网壳受力特点 受力与圆顶相似。网壳的杆件作为拉杆或压杆，节点构造也需承受拉力和压力，球网壳的底座可设置环梁，可增加结构的刚度。 网壳支座约束增强，内里逐渐均匀，且最大内力也减小，稳定性提高，因此