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]。
图1网架结构示例图此外,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[图2][3]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[图3][4]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。
图2云南玉溪卷烟厂图3天津静海棉纺厂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 m^2，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。
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[图4][5]、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。
图 4大连电视塔第2章网架结构特点及适用范围2.1 网架结构的特点特点一、由于网架结构杆件之间的相互作用，使其整体性好、空间刚度大、结构非常稳定。
特点二、网架结构靠杆件的轴力传递载荷，材料强度得到充分利用，既节约钢材，又减轻了自重。
一个好的网架设计，其用钢量与同等条件下的钢筋砼结构的含钢量接近，这样就可省去大量的砼，可减轻自重70-80%，与普通钢结构相比，可节约钢材20-50%。
特点三、抗震性能好。
由于网架结构自重轻，地震时产生的地震力就小，同时钢材具有良好的延伸性，可吸收大量地震能量，网架空间刚度大，结构稳定不会倒塌，所以具备优良的抗震性能。
特点四、网架结构高度小。
可有效利用空间，普通钢结构高跨比为1/8—1/10，而网架结构高跨比只有1/14—1/20，能降低建筑物的高度。
特点五、建设速度快。
网架结构的构件，其尺寸和形状大量相同，可在工厂成批生产，且质量好、效率高、同时不与土建争场地，因而现场工作量小，工期缩短。
特点六、网架结构轻巧。
能覆盖各种形状的平面，又可设计成各种各样的体形，造型美观大方。
2.2 网架结构的适用范围网架结构平面布置灵活，可以用于矩形、圆形、椭圆形、多边形、扇形等多种建筑平面。
因其建筑造型新颖、轻巧、壮观、极富表现力，深受建筑师和业主的青睐。
由于网架结构能够适应不同跨度、不同平面形状、不同支承条件、不同功能需要的建筑物，不仅中小跨度的工业与民用建筑有应用，而且被大量运用于中大跨度的体育馆、展览馆、大会堂、影剧院、车站、飞机库、厂房、仓库等建筑中。
如图所示：采用网架结构的体育馆[图5][6]：图5体育馆球形网架结构采用网架结构的煤仓[图6][7]：图 6镇海炼化动力中心圆形煤场堆取料机及网架采用网架结构的火车站[图7][8]：图 7火车站网架结构第3章网架的结构形式及选型通常网架有两大类：一类是由不同方向的平行弦桁架相互交叉组成的，故称为交叉桁架体系网架；另一类是由三角锥、四角锥或六角锥等的椎体单元组成的空间网架结构，故称为角锥体系网架。
