详解空间结构（网架结构）的发展规律 空间结构（网架结构）的发展是和人类生活、生产的需要，科学技术水平以及物质条件的发展紧密相连的，它经历了一个漫长的发展过程。回顾人类发展的历史，就可发现其中一个显著的特点就是其活动空间的不断改善与扩充。远古伊始，人类或挖洞穴居或构木为巢，仅是为争取一个生存的空间，随着科学技术的发展，人们懂得运用各种材料建造出更牢固、更舒适的空间。空间结构已成为21世纪建筑结构学科中最重要与最活跃的发展领域之一，回 顾空间结构的发展历程，可以总结出一些空间结构的发展规律。 空间结构的跨度越来越大。从古罗马的圣彼得大教堂到英国伦敦的“千年穹顶”，其直径由42m扩大到320m.在每一次空间结构形式的创新和发展的背后，都伴随着建筑物跨度的不断增大。近年来，已建或在建的超过百米跨度的建筑愈来愈多，各种形式的空间结构向超大跨度结构发展，如我国广州会展中心张弦立体桁架跨度达到126.6m、广州新白云机场立体管桁结构跨度180m、国家大剧院双层空腹网壳跨度212mx146m、国家游泳中心“水立方”多面体空间刚架的跨度也达到177m等，国家“鸟巢”体育场微弯型网架的跨度达到了340mx290m. 空间结构向轻量方向发展。随着空间结构跨度的增加，结构自重对跨度的影响也越来越明显，通过空间结构诸如薄壳结构、网架结构、网壳结构、悬索结构和膜结构的发展过程，结构的自重越来越轻，从砖石穹顶的6400kg/㎡减少到膜结构的10kg/㎡,体现了建筑结构的飞跃进步。 由单一结构向组合杂交结构发展。早期结构形式所用的材料、结构形式比较单一。随着空间结构的发展，将多种材料相互组合，将多种构件相互杂交，取长补短，发展为各种组合结构（如组合网格结构）、杂交结构（如斜拉网格结构、预应力网格结构等）。
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；
网架工程设计与施工说明 一、工程概况 1.工程名称：（沈阳）沈北财落净配水厂净水间网架及屋面工程。 2.网架形式：螺栓球节点正放四角锥网架。 3.网架平面尺寸：见图。 4.水平投影面积：见图。 5.网架矢高：见图。 6.支承形式：上弦支承。 二、设计及施工依据： 1.《网架结构设计与施工规程》JGJ7－91； 2.《钢结构设计规范》GB50017－2003; 3.《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205－2001； 4.《钢网架行业标准》JGJ7 5.1~75.3－91; 5.《钢网架螺栓球节点用高强度螺栓》GB/T16939－1997； 6.《网架结构工程质量检验评定标准》JGJ78－91； 7.《建筑结构荷载规范》GB50009－2001； 8.《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018－2002； 9.《建筑抗震设计规范》GB50011－2001； 10.土建设计预案及甲方技术交底。 三、材料 1.钢管：选用Q235高频焊管或无缝管； 2.高强螺栓：选用GB38推荐的400Cr，等级符合GB/T16939－1997； 3.钢球：螺栓球选用45#钢锻制； 4.封板锥头：选用Q235钢，钢管直径大于等于76时须采用锥头，连接焊缝壹级锥头的 任何截面应与连接的钢管等强，厚度应保证强度和变形的要求，并有实验报告； 5.套筒：根据要求采用Q235； 6.材料均需具有质保证书及理、化实验报告，钢球需打上编号，所有产品的质量应符合 《钢网架行业标准》JGJ75.1~75.3－91； 7.屋面材料彩钢板，玻璃丝绵保温，容重：16㎏/m3 ；屋面排水坡度5%。 四、设计技术参数： 1.静荷载： 上弦层：0.30KN/M2；外四周两排节点荷载乘以2倍。 下弦层：0.20KN/M2；图示两轴线对称位置四排10KN/节点； 2.上弦活荷载：0.55KN/M2； 3.基本风压：0.55KN/M2； 4.基本雪压：0.55KN/M2； 5.地震烈度：7°； 6.计算机程序自动计入网架自重； 7.原则上荷载必须作用在节点上。
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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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。
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
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]。
网架结构设计说明 一、设计概况： 1、工程名称：长丰南、淮南西十车道收费雨蓬网架工程 2、工程地点:安徽省准南市 3、网架结构:采用正放四角锥螺栓球节点 4、网架平面尺寸:见图;支承形式:见图。 5、建筑物使用基准期: 50 年 6、结构安全等级: 二级. 7、网架结构荷载： 上弦静载0.35KN/㎡ 下弦静载0.00KN/㎡ 上弦活载0.5KN/㎡ 基本风压：0.75KN/㎡ 风振系数取1.35，体型系数根据建筑结构荷载规范 GB50009-2012表8.3.1第22项取值。 地面粗糙度为B类。 抗震措施设防烈度为6度，建筑场地类别为Ⅱ 设计基本地震加速度为0.05g，设计分组一组 建筑抗震设防类别为丙类。 温差：±25℃ 设计容许挠度值：mm 附注：以上荷载不含网架自重。
二、设计依据： 1、依据甲方图纸。 2、依据现行国家规范规定： a、《空间网格结构技术规程》JGJ7-2010 b、《建筑结构荷载规范》GB50009-2012 c、《钢结构设计规范》GB50017-2003 d、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002 e、《建筑抗震设计规范》GB50011-2010 f、《钢网架螺栓球节点》JG/T 10-2009 g、《优质碳素结构钢》GB/T699-1999 h、《碳素结构钢》GB/T700-2006 i、《碳钢焊条》GB/T5117-95 j、《低合金钢焊条》GB5118-85 三、网架结构的计算和设计： 1、网架的计算采用同济大学编制的3D3S(V11.00)版网架网壳结构设计软件进行满应力优化设计，并符合《空间网格结构技术规程》 2、材料设计强度193N/m㎡，受压杆件长细比不大于180;在受拉杆件中，支座附近的长细比不大于250，直接承受动力荷载的长细比不大于250,一般杆件长细比300 3、网架结构的自重由计算机程序自动生成 4、荷载必须作用在球节点上，杆件不承受荷载。 5、网架平面布置图中标有"口"为支座位置，分Rx Ry Rz分别为横
网架设计说明 一、工程概况 1、网架结构型式：本网架为螺栓球节点网架。 2、网架平面尺寸详见网架平面图。 3、网架屋面为彩钢瓦。 4、本工程坡度形式为檩条找坡。 5、网架支承形式：下弦柱点支承。 6、网架平面布置图中方框为支座，支座反力单位为千牛（KN）。 二、设计所遵循规范：（施工必须遵照以下规范） 1、《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 2、《建筑抗震设计规范》GB50011-2001 3、《网架结构设计与施工规程》JGJ7-91 4、《钢结构设计规范》GB50017-2003 5、《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001 6、《钢网架螺栓球节点》JG11-1999 7、《钢网架检验及验收标准》JGJ12-1999 8、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002 三、设计技术参数 1、上弦静载0.30KN/㎡ 2 下弦静载0.10KN/㎡ 3、上弦活载0.50KN/㎡ 4、雪荷载0.40KN/㎡ 5、风荷载0.45KN/㎡ 6、地震设防烈度：7 度；温差±25℃。 7、计算机程序自动形成网架自重。 8、荷载必须作用在节点上，使用中不得超载，杆件不随横向荷载。 9、本网架工程采用朱坊云编制的SFCAD2006进行满应力优化设计。 四、防火要求 本工程防火等级为二级，网架耐火极限为1.5h。 五、材料要求 1、钢管：选用GB700-88中的Q235B，采用高频焊接钢管或无缝钢管。 2、高强螺栓：选用GB3077中的40Cr；等级符合GB/T16939，为10.9级。 3、封板锥头：选用Q235B钢，钢管直径大于等于75时必须采用锥头，连接焊缝以及锥头的 任何截面应与连接的钢管等强，厚度应保证强度和变形的要求，并有试验报告。 4、套筒：选用Q235B。 5、焊条选用E43系列。 6、材料应具有质量保证书或证明书及试验报告，产品质量应符合《钢网架行业标准》。 六、网架制作、安装 1、网架的制作、安装均应符合《钢结构工程施工及验收规范》的规定。 2、未注明尺寸的焊缝一律满焊，最小焊缝高度为最小构件厚度的1.5倍且不小于Hf=4mm， 最小焊缝长度为构件肢长的1.5倍且不小于120mm。 3、构件出厂前必要时行预拼装工作，如吊装须注意吊点的布置及采取必要的临时加固措施。 4、预埋件与网架支座板是由螺栓连接，所以在施工中应绝对保证其位置和标高水平允许偏差 ±10mm，竖直允许偏差±5mm。 七、网架除锈、涂装 1、网架在制作前钢材必须进行彻底除锈，要求无锈蚀，无灰尘等，除锈等级按《涂装前钢材 表面锈蚀等级和除锈等级》GB8923-88的St2.0。 2、钢材除锈后，防火面漆按耐火极限要求确定厚度，由专业厂家施工。 八、本网架图形和数据必须经甲方或相关部门认可后方可施工。
空间网架安装技术中国网架发展历史 网架结构广泛用作大跨度的屋盖结构。特点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。 网架结构节点有焊接球、螺栓球和钢板节点三种形式。网架的基本单元有三角锥、三棱体、正方体、截头四角锥等，可组合成平面形状的任何形体 网架结构是以多根杆件按照一定规律组合而成的网格状高次超静定结构。 杆件可以用多种材料制成，而以钢制管材或型材为主。这种结构在第二次世界大战之前在欧洲出现，而真正大规模应用则是在战后。当时，网架结构以其工厂制作、现场安装、施工方便、节约劳力等优点在不少场合取代了钢筋混凝土结构。网架结构的蓬勃发展是由于其具有一系列优点。首先是网架能起空间作用，由于所有杆件都能参与工作而具有良好的受力性能，其刚度和整体性优于一般平面结构，能有效承受各种非对称荷载、集中荷载和动荷载。网架中所有杆件的整体受力在地震作用下也显示了它优异的抗震特性。其次，网架结构制作安装比较方便。杆件与节点都可以在工厂生产，使现场工作量降至最低，同时也不需要复杂的技术，这就便于网架进行定型化工业化的施工，加之，中国在网架施工中还创造了一些简便有效的安装方法，并有专业化施工队伍进行安装。 在中国，第一个网架结构是在1964年首次用于上海师范学院球类馆的屋盖上，这个31.5m×40.5m大小，以角钢焊成的网架，掀起
了中国空间结构发展史上新的一页。经过二十多年的发展，网架结构已遍布全国各地，成为屋盖结构的一种主要形式。 由于网架结构的施工比一般平面结构复杂，因为它在拼装成整体之前还不能起空间作用，所以网架在大跨度体育馆逐渐推广之后，在施工中曾采用了多样的安装方法，并创造了一系列具有中国特色的安装技术。如上海体育馆就地拼装、整体起吊、高空移位安装方法，20世纪70年代出现了分条制作，高空滑移拼装，就地拼装、整体提升等安装方法。这些方法的改进与创新，对进一步在大、中跨度屋盖上推广应用网架起到了有力的推动作用。20世纪80年代，唐山经受地震灾害重建时，考虑到网架有优于一般平面结构的抗震性能。在唐山齿轮厂联合厂房、唐山机车车辆厂、客车总装车间等工程中都采用了上万平方米的网架结构。进入20世纪90年代，工业厂房中大面积的网架结构更是屡见不鲜，其规模也迅速增大。 网架安装方法 中国在大跨度网架安装施工中采用了多种安装方法，并创造了一些具有世界先进水平的安装技术，网架安装技术大致可分为整体吊装法、整体提升法、高空滑移法、高空散装法，分块安装法等几种。 整体吊装法 网架地面总拼时可以采用就地与柱错位或在场外进行。当就地与柱错位总拼时，网架起升后在高空中需要移位或转动1～2m左右，再下降就位。由于柱是贯穿在网架的网格中的，因此凡与柱相连的梁应断开，即在网架吊装完成后再施工框架梁。而且建筑物在地面以上的
网架结构已成为现代世界应用较普遍的新型结构之一。我国从20世纪60年代开始研究和采用，近年来，由于电子计算技术的迅速发展，解决了网架结构高次超静定结构的计算问题，促使网架结构无论在型式方面以及实际工程应用方面，发展都很快。 网架在需要大跨度、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。网架结构的优点是用钢量小、整体性好、制作安装快捷，可用于复杂的平面形式。适用于各种跨度的结构，尤其适用于复杂平面形状。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结合起来，因而用料经济。 网架主要用于大、中跨度的公共建筑中，例如体育馆、飞机库、俱乐部、展览馆和候车大厅等，中小型工业厂房也开始推广应用。跨度越大，采用此种结构的优越性和经济效果也就越显著。网架结构板型网架结构按组成形式主要分三类：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。壳型网架结构按壳面形式分主要有柱面壳型网架、球面壳型网架及双曲抛物面壳型网架。网架结构按所用材料分有钢网架、钢筋混凝土网架以及钢与钢筋混凝土组成的组合网架，其中以钢网架用得较多。 网架结构可分为双层的板型网架结构、单层和双层的壳型网架结构。板型网架和双层壳型网架的杆件分为上弦杆、下弦杆和腹杆，主要承受拉力和压力。单层壳型网架的节点一般假定为刚接，应按刚接杆系有限元法进行计算；双层壳型网架可按铰接杆系有限元法进行计算。单层和双层壳型网架也都可采用拟壳法简化计算。 单层壳型网架的杆件，除承受拉力和压力外，还承受弯矩及切力。目前中国的网架结构绝大部分采用板型网架结构。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。空间结构也可以看作平面结构的扩展和深化。网架结构是空间杆系结构，杆件主要承受轴力作用，截面尺寸相对较小。 网架结构根据外形不同，可分为双层的板型网架结构、单层和双层的壳型网架结构。板型网架和双层壳型网架的杆件分为上弦杆、下弦杆和腹杆，主要承受拉力和压力；单层壳型网架的杆件，除承受拉力和压力外，还承受弯矩及切力。目前中国的网架结构绝大部分采用板型网架结构。 按实际用途：钢结构由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连结而成的空间结构。具有空间受力、重量轻、刚度大、抗震性能好等优点；可用作体育馆、影剧院、展览厅、候车厅、体育场看台雨篷、飞机库、双向大柱网架结构距车间
常见网架结构型式与建 模技巧 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
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架与下部结构
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
施工组织设计目录 一、工程概况与编制依据 1、工程概况 2、编制依据 二、网架杆件安装 （一）、总体布署 （二）、加工制作 （三）、运输 （四）、网架安装 （五）、质量保证措施及安全措施 三、屋面板安装 四、工程安全目标及安全措施 五、工期保证措施 六、现场文明施工 附件1: 网架安装示意 附件2：施工现场平面图 附件3：安装平面图 附件4：施工计划
一、工程概况与编制依据 1、工程概况 （1）、工程简介： 广东体育运动技术学院游泳馆维修改造网架结构工程，建筑规格为86.3X36.1M，投影面积约3300M2，结构形式为螺栓球网架结构，网格形式为正放四角锥、网格间距为4M，节点类型为螺栓球，支座底面标高为9.5M，屋面上层彩板约3300M2、屋面底板约3300M2。板型：屋面板面板为478型0.6mm+75mm保温棉，屋面底板为900型0.7mm铝镁猛板。 （2）、网架设计参数： 抗震设防烈度为7度，下弦支撑,网架上弦恒荷载0.3KN／m2，活荷载0.5KN ／m2，下弦恒荷载0.2KN／m2，风载0.5KN／m2。 2、编制依据 （1）.《建筑施工手册》第四版 （2）.《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001） （3）.《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81-2002） （4）.《网架结构设计与施工规程》(JGJ7—91) （5）.《网架结构工程质量检验评定标准》(JGJ78—91)》 （6）.《建筑施工安全检查标准》 （7）.现有设计蓝图及设计变更 2
Gangwangjiashigongfangan 二、网架杆件安装方案 (一)、总体部署 1、本工程的总体施工方案是：网架生产、运输、安装，其他配以涂漆及搬运后勤人员等； 2、进度安排 2.1设计出图：5天； 2.2加工制作：20天； 2.3网架安装：30 天； 2.4屋面施工为30天； 2.5现场施工总工期确保在60天内完成。 (二)、加工制作 1、出图 1.1出图是指在设计图的基础上生产加工图及安装图，做到以利加工、运输、现场堆放和安装。另外龙骨布置、节点及龙骨加工图，屋面排放、构造及屋面板加工图，以上图纸均由技术部来完成。 1.2本工程出图将由2人共同完成，其中1人设计，1人专业校对，出图后交设 3 网架·施工组织设计
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 -
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
空间网架结构 1、网架的特点和形式 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。 （1）网架特点 ①网架结构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的不利影响。
②网架结构的自重轻，用钢量省； ③既适用于中小跨度，也适用于大跨度的房屋； ④同时也适用于各种平面形式的建筑，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和角钢两类，以钢管采用较多，并可用小规格的杆件截面建造大跨度的建筑（因为网架结构能充分发挥材料的强度，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的条件和保证。 由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连结而成的平板空间结构。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、车间等的屋盖结构。具有工业化程度高、自重轻、稳定性好、外形美观的特点。缺点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。 （2）网架的形式 ①网架按弦杆层的形式：按弦杆层数不同可分为双层网架和三层网架。 (a) (b) 图3—1 双层及三层网架 ②双层网架的形式 a.平面桁架系网架：包括两向正交正放网架、两向正交斜放、斜交斜放网架和三向网架。
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