网架结构的杆件设计和节点构造

网架结构设计
1.网架结构类型
正放四角锥网架的节点、杆件数量最少、用钢量最省，屋面排水处理方便。

本工程网架选型合理。

2.网格尺寸：网格尺寸宜取(1/12~1/6L2)=2~4m，本工程取2m，合理。

3.高跨比：1/10~1/18L2=2.4~1.3m，本工程取1.8m，合理
4.荷载取值：按建筑做法及实际工程需要取值，请自校
5.温度作用：考虑±20°的温差作用，合理
6.强度控制（内力）：杆件应力比宜控制在0.85以下，请自校
7.长细比（杆件）：杆件长细比按压杆和拉杆分别控制长细比，请自
校
8.变形控制（位移）：屋面结构控制在1/250内，请自校
9.杆件截面构造要求：相连续的构件截面差别不应超过20%，截面
规格差不宜大于2档。

避免刚度突变。

请自校
节点：
10.螺栓球：球直径按规范公式计算。

请自校
11.螺栓：受力满足承载力要求（由杆件内力控制），另外构造还应根
据相邻杆件及相关封板、锥头、套筒等零部件不相碰的要求核算螺栓直径（核算方法可通过检查可能相碰点至球心的连线与相邻杆件轴线间的夹角之和不大于杆件之间夹角）。

请自校
12.套筒：根据相应杆件的最大轴向承载力按压杆计算，构造上内孔
径可比螺栓直径大1mm。

请自校
13.支座：本工程属于较小跨度的网架结构，采用平板支座，合理。

采用全固接的方式，网架构件需要考虑温度作用产生的受力。

网架结构的设计要点探讨摘要：在我国现代建筑行业快速持续稳定发展的历史背景之下，网架结构作为一种建筑造型美观，经济指标优良的结构形式，已被广泛应用于工业及民用建筑领域，并在我国现代建筑工程项目展示出了持续扩大的趋势。

因此结构设计中了掌握网架结构设计要点非常必要。

关键词：网架结构；杆件；节点前言：网架结构是现代空间结构中广为应用的一种重要形式。

现代社会中，由于科学技术的进步，社会生活的丰富，对建筑结构的跨度也提出了新的要求。

如在体育建筑中，为容纳更多观众和适应大型比赛的需求，要求大跨度的体育馆；在工业厂房中，为满足工艺改革的需要，也要求建造大柱网的联合车间等等。

为适应这些需求，空间结构在各类大跨度建筑中得到了越来越多的应用。

一、网架结构的几何尺寸网架结构的几何尺寸包括网格尺寸(指上弦网格尺寸)和网架高度。

可根据跨度大小柱网尺寸、屋面材料以及构造要求和建筑功能等因素确定。

1.网格尺寸网格尺寸(指上弦网格尺寸)一般为跨度的1/6~1/20，即在跨度方向有6 ~20个网格。

网格尺寸还与网架高度有密切关系，通常应使斜腹杆与弦杆平面的夹角为40~55°。

这样节点构造容易处理。

网格尺寸也与网架跨度大小有关。

跨度大的网架其网格尺寸应取得大一些。

根锯对矩形平面、周边支承的网架进行最优设计表明:最优网格数基本上随跨度的增大而增加，小跨度(<30m)为8~10格，中跨度(30~60m)为10~16格，大跨度(>60m)为12~20格。

荷载大小及矩形平面的长宽比对最优网格数没有影响。

此外，网格尺寸也应考虑通风管道等设备的设置问题。

网架尺寸可参考表1选用。

2.网架高度为保证网架中央的挠度不致过大，网架高度-般取为跨度的1/10~1/18，跨度铰大时，取较小值。

网架高度可参考表1选用，网架高度的确定主要取决于下列几个因素:一、建筑要求和容许挠度要求网架的高度应根据建筑要求、相对挠度要求和经济要求来确定。

∙第一章第一章总则∙第1.0.1条∙为了在网架结构的设计与施工中，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量、特制定本规程。

∙第1.0.2条∙本规程适用工业与民用建筑屋盖与楼层的平板型网架结构（简称网架结构），其中屋盖跨度不宜大于120m，楼层跨度不宜大于40m。

∙第1.0.3条∙本规程是遵照国家标准《建筑结构设计统一标准》GBJ68-84、《建筑结构设计通用符号、计量单位和基本术语》GBJ83-85、《建筑结构荷载规范》GBJ9-87、《建筑抗震设计规范》GBJ11-89、《钢结构设计规范》GBJ17-88、《冷弯薄壁型钢结构设计规范》GBJ18-87和《钢结构工程施工及验收规范》GBJ205，结合网架结构的特点而编制的。

在设计与施工中，除符合本规程的要求外，尚应遵守《网架结构工程质量检验评定标准》JGJ78-91及其他有关规范的规定。

∙∙第1.0.4条∙对受高温及强烈腐蚀等作用、有防火要求的网架结构，或承受动力荷载的楼层网架结构，应符合现行有关专门规范或规程的要求。

直接承受中级或重级工作制的悬挂吊车荷载并需进行疲劳验算的网架结构，其疲劳强度及构造应经过专门的试验确定。

∙∙第1.0.5条∙网架的选型及构造应综合考虑材料供应和施工条件与制作安装方法，以取得良好的技术经济效果。

网架结构中的杆件和节点，宜减少规格类型，以便于制作安装。

∙第二章设计的一般规定o第2.0.1条网架结构可选用下列常用形式（附录一）：一、有平面桁架系组成的两向正交正放网架、两向正交斜放网架、两向斜交斜放网架、三向网架、单向折线型网架。

二、由四角锥体组成的正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、棋盘型四角锥网架、斜放四角锥网架、星型四角锥网架。

三、由三角锥体组成的三角锥网架、抽空三角锥网架、蜂窝型三角锥网架。

o第2.0.2条网架的选型应结合工程的平面形状和跨度大小、支承情况、荷载大小、屋面构造、建筑设计等要求综合分析确定。

网架构件步子必须保证不出现结构几何可变情况。

网架的分类及节点组成分析网架的概念网架和网壳总称为空间网格结构。

这种空间网格结构是由多根杆件按照某种有规律的几何图形通过节点连接起来的空间结构，它可以充分发挥三维空间的优越性，传力路径更见简捷特别适用于大跨度建筑。

由双层或多层平板形网格组成的结构称为网架结构（简称网架），由单层或双层曲面形网格结构称为网壳。

一、网架结构的组成1）第一类是由平面桁架系组成的网架结构两向正交正放网架：这是由两组平面桁架系组成的网架，桁架系在平面上的投影轴线互成90°交角，且与边界平行或垂直，所形成网格可以是矩形的，也可以是正方形的。

两向正交斜放网架：它可由梁向正交正放网架在水平面上旋转45°而得，其交角也是90°，但每片桁架不与建筑物轴线平行，而是成45°的交角，故成为两向正交斜放网架。

三向网架：比两向网架的刚度大，适合在大跨度结构中采用，其平面适用于三角形，梯形及正六边形，在圆形平面中也可采用。

2）第二类是由四角锥体组成的网架由四根上弦组成正方形锥底,锥顶位于正方形的形心下方,由正方形四角节点向锥顶连接四根腹杆即形成一个四角锥体,将各个四角锥体按一定规律连接起来,便成为四角锥体网架。

正放四角锥网架:四角锥底边分别与建筑物的轴线相平行,各个四角锥体的底边相互连接形成网架的上弦杆，连接各个四角锥体的锥顶形成下弦杆并与建筑物的轴线平行。

这种网架的上下弦杆长度相等，并相互错开半个节间。

斜放四角锥网架:这种网架是将各四角锥体的锥底角与角相连，上弦（即锥底边）与建筑物轴线成45°交角，连接锥顶而形成的下弦仍与建筑物轴线平行。

这种网架受压的上弦杆长度小于受拉的下弦杆，因而受力比较合理，每个节点交汇的杆件数量少，因此用钢量较少。

缺点：是屋面板种类较多，屋面排水坡的形成比较困难。

棋盘四角锥网架：将整个斜放四角锥网架水平转动45°角，使网架上弦与建筑物轴线平行，下弦与建筑物轴线成45°交角，即得棋盘四角锥网架。

网架结构设计
1.网架结构类型
正放四角锥网架的节点、杆件数量最少、用钢量最省，屋面排水处理方便。

本工程网架选型合理。

2.网格尺寸：网格尺寸宜取(1/12~1/6L2)=2~4m，本工程取2m，合理。

3.高跨比：1/10~1/18L2=2.4~1.3m，本工程取1.8m，合理
4.荷载取值：按建筑做法及实际工程需要取值，请自校
5.温度作用：考虑±20°的温差作用，合理
6.强度控制（内力）：杆件应力比宜控制在0.85以下，请自校
7.长细比（杆件）：杆件长细比按压杆和拉杆分别控制长细比，请自
校
8.变形控制（位移）：屋面结构控制在1/250内，请自校
9.杆件截面构造要求：相连续的构件截面差别不应超过20%，截面
规格差不宜大于2档。

避免刚度突变。

请自校
节点：
10.螺栓球：球直径按规范公式计算。

请自校
11.螺栓：受力满足承载力要求（由杆件内力控制），另外构造还应根
据相邻杆件及相关封板、锥头、套筒等零部件不相碰的要求核算螺栓直径（核算方法可通过检查可能相碰点至球心的连线与相邻杆件轴线间的夹角之和不大于杆件之间夹角）。

请自校
12.套筒：根据相应杆件的最大轴向承载力按压杆计算，构造上内孔
径可比螺栓直径大1mm。

请自校
13.支座：本工程属于较小跨度的网架结构，采用平板支座，合理。

采用全固接的方式，网架构件需要考虑温度作用产生的受力。

中华人民共和国行业标准网架结构设计与施工规程（JGJ 7-91）第一章总则第1.0.1条为了在网架结构的设计与施工中，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量、特制定本规程。

第1.0.2条本规程适用工业与民用建筑屋盖与楼层的平板型网架结构（简称网架结构），其中屋盖跨度不宜大于120m，楼层跨度不宜大于40m。

第1.0.3条本规程是遵照国家标准《建筑结构设计统一标准》GBJ68-84、《建筑结构设计通用符号、计量单位和基本术语》GBJ83-85、《建筑结构荷载规范》GBJ9-87、《建筑抗震设计规范》GBJ11-89、《钢结构设计规范》GBJ17-88、《冷弯薄壁型钢结构设计规范》GBJ18-87和《钢结构工程施工及验收规范》GBJ205，结合网架结构的特点而编制的。

在设计与施工中，除符合本规程的要求外，尚应遵守《网架结构工程质量检验评定标准》JGJ78-91及其他有关规范的规定。

第1.0.4条对受高温及强烈腐蚀等作用、有防火要求的网架结构，或承受动力荷载的楼层网架结构，应符合现行有关专门规范或规程的要求。

直接承受中级或重级工作制的悬挂吊车荷载并需进行疲劳验算的网架结构，其疲劳强度及构造应经过专门的试验确定。

第1.0.5条网架的选型及构造应综合考虑材料供应和施工条件与制作安装方法，以取得良好的技术经济效果。

网架结构中的杆件和节点，宜减少规格类型，以便于制作安装。

第二章设计的一般规定第2.0.1条网架结构可选用下列常用形式（附录一）：一、有平面桁架系组成的两向正交正放网架、两向正交斜放网架、两向斜交斜放网架、三向网架、单向折线型网架。

二、由四角锥体组成的正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、棋盘型四角锥网架、斜放四角锥网架、星型四角锥网架。

三、由三角锥体组成的三角锥网架、抽空三角锥网架、蜂窝型三角锥网架。

第2.0.2条网架的选型应结合工程的平面形状和跨度大小、支承情况、荷载大小、屋面构造、建筑设计等要求综合分析确定。

中华人民共和国行业标准《网架结构设计与施工规程》（JGJ 7-91）•第一章总则o第1.0.1条▪为了在网架结构的设计与施工中，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量、特制定本规程。

o第1.0.2条▪本规程适用工业与民用建筑屋盖与楼层的平板型网架结构（简称网架结构），其中屋盖跨度不宜大于120m，楼层跨度不宜大于40m。

o第1.0.3条本规程是遵照国家标准《建筑结构设计统一标准》GBJ68-84、《建筑结构设计通用符号、计量单位和基本术语》GBJ83-85、《建筑结构荷载规范》GBJ9-87、《建筑抗震设计规范》GBJ11-89、《钢结构设计规范》GBJ17-88、《冷弯薄壁型钢结构设计规范》GBJ18-87和《钢结构工程施工及验收规范》GBJ205，结合网架结构的特点而编制的。

在设计与施工中，除符合本规程的要求外，尚应遵守《网架结构工程质量检验评定标准》JGJ78-91及其他有关规范的规定。

o第1.0.4条对受高温及强烈腐蚀等作用、有防火要求的网架结构，或承受动力荷载的楼层网架结构，应符合现行有关专门规范或规程的要求。

直接承受中级或重级工作制的悬挂吊车荷载并需进行疲劳验算的网架结构，其疲劳强度及构造应经过专门的试验确定。

o第1.0.5条网架的选型及构造应综合考虑材料供应和施工条件与制作安装方法，以取得良好的技术经济效果。

网架结构中的杆件和节点，宜减少规格类型，以便于制作安装。

•第二章设计的一般规定o第2.0.1条网架结构可选用下列常用形式（附录一）：一、有平面桁架系组成的两向正交正放网架、两向正交斜放网架、两向斜交斜放网架、三向网架、单向折线型网架。

二、由四角锥体组成的正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、棋盘型四角锥网架、斜放四角锥网架、星型四角锥网架。

三、由三角锥体组成的三角锥网架、抽空三角锥网架、蜂窝型三角锥网架。

o第2.0.2条网架的选型应结合工程的平面形状和跨度大小、支承情况、荷载大小、屋面构造、建筑设计等要求综合分析确定。

浅析网架结构的构造设计摘要：网架结构的主要尺寸有网格尺寸（指上弦网格尺寸）和网架高度。

确定这些尺寸时应考虑跨度大小、柱网尺寸、屋面材料以及构造要求和建筑功能等因素.关键词：网架结构网格尺寸跨度大小中图分类号： tu356 文献标识码： a 文章编号：一网格尺寸1 屋面材料当屋面采用无檩体系（钢筋混凝土屋面板、钢丝网水泥板）时，网格尺寸一般为2～4m。

若网格尺寸过大，屋面板重量大，不但增加了网架所受的荷载，还会使屋面板的吊装发生困难。

当采用钢檩条屋面体系时，檩条长度不宜超过6m。

网格尺寸应与上述屋面材料相适应。

当网格尺寸大于6m时，斜腹杆应再分，此时应注意保证杆件的稳定性。

2 网格尺寸与网架高度的比例关系通常应使斜腹杆与弦杆的夹角为45&ordm;～60&ordm;，这样节点构造不致发生困难。

3 材料规格采用合理的钢管做网架时，网格尺寸可以大些；采用角钢杆件或只有较小规格钢材时，网格尺寸应小些.二网架高度网架高度越大，弦杆所受力就越小，弦杆用钢量减少；但此时腹杆长度加大，腹杆用钢量就增加。

反之，网架高度越小，腹杆用钢量减少；弦杆用钢量增加。

因此网架需要选择一个合理的高度，使得用钢量达到最少；同时还应当考虑刚度要求等。

合理的网架高度可根据表2－2 中的跨高比来确定。

确定网架高度时主要应考虑以下几个因素表2－2 网架的上弦网格数和跨高比网架形式钢筋混凝土屋面体系钢檩条屋面体系网格数跨高比网格数跨高比两向正交正放网架正放四角锥网架正放抽空四角锥网 (2～4)+0.2l10～14(6～8)+0.07l2(13～17) －0.03l2两向正交斜放网架棋盘形四角锥网架斜放四角锥网架星形四角锥网架 (6～8) +0.08l1.网架的平面形状当平面形状为圆形、正方形或接近正方形的矩形时，网架高度可取得小些。

当矩形平面网架狭长时，单向作用就明显，其刚度就越小些，故此时网架高度应取得大些。

2.网架的支承条件周边支承时，网架高度可取得小些；点支承时，网架高度应取得大些3.节点构造形式网架的节点构造形式很多，国内常用的有焊接空心球节点和螺栓球节点。

中华人民共和国行业标准《网架结构设计与施工规程》（JGJ 7-91）•第一章总则•第1.0.1条▪为了在网架结构的设计与施工中，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量、特制定本规程。

•第1.0.2条▪本规程适用工业与民用建筑屋盖与楼层的平板型网架结构（简称网架结构），其中屋盖跨度不宜大于120m，楼层跨度不宜大于40m。

•第1.0.3条本规程是遵照国家标准《建筑结构设计统一标准》GBJ68-84、《建筑结构设计通用符号、计量单位和基本术语》GBJ83-85、《建筑结构荷载规范》GBJ9-87、《建筑抗震设计规范》GBJ11-89、《钢结构设计规范》GBJ17-88、《冷弯薄壁型钢结构设计规范》GBJ18-87和《钢结构工程施工及验收规范》GBJ205，结合网架结构的特点而编制的。

在设计与施工中，除符合本规程的要求外，尚应遵守《网架结构工程质量检验评定标准》JGJ78-91及其他有关规范的规定。

•第1.0.4条对受高温及强烈腐蚀等作用、有防火要求的网架结构，或承受动力荷载的楼层网架结构，应符合现行有关专门规范或规程的要求。

直接承受中级或重级工作制的悬挂吊车荷载并需进行疲劳验算的网架结构，其疲劳强度及构造应经过专门的试验确定。

•第1.0.5条网架的选型及构造应综合考虑材料供应和施工条件与制作安装方法，以取得良好的技术经济效果。

网架结构中的杆件和节点，宜减少规格类型，以便于制作安装。

•第二章设计的一般规定•第 2.0.1条网架结构可选用下列常用形式（附录一）：一、有平面桁架系组成的两向正交正放网架、两向正交斜放网架、两向斜交斜放网架、三向网架、单向折线型网架。

二、由四角锥体组成的正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、棋盘型四角锥网架、斜放四角锥网架、星型四角锥网架。

三、由三角锥体组成的三角锥网架、抽空三角锥网架、蜂窝型三角锥网架。

•第2.0.2条网架的选型应结合工程的平面形状和跨度大小、支承情况、荷载大小、屋面构造、建筑设计等要求综合分析确定。

网架结构工程基本介绍网架结构工程基本介绍网架结构工程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、双向大柱距车间等建筑的屋盖。

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。

网架结构的分类网架结构种类甚多，可按不同的标准对其进行分类。

一、按网架本身的构造可分为：单层网架结构、双层网架结构;、三层网架。

其中，单层网架和三层网架分别适用于跨度很小(不大于30m)和跨度特别大(大于100m)的情况，在国内的工程应用极少。

二、按建造材料分为：钢网架、铝网架、木网架、塑料网架、钢筋混凝土网架和组合网架(如钢网架与钢筋混凝土板共同作用的组合网架等)，其中钢网架在我国得到了广泛的应用，组合网架还可以用作楼板层结构。

三、按支承情况可分为：周边支承、四点支承、多点支承、三边支承、对边支承以及混合支承形式。

四、按组成方式不同，又可将网架分为四大类：1、交叉桁架体系网架;2、三角锥体系网架;3、四角锥体系网架;4、六角锥体系网架。

其中第四种分类方法是目前国内较为流行的一种分类方法。

形式有11种形式的网架结构在我国得到不同程度的应用，下面从构成和特点两方面对这11种形式的网架加以介绍。

一、交叉桁架体系网架第一大类是由两组或三组平面桁架组成的网架结构，称之为交叉桁架体系网架(如图)。

这是一种最简单的，也是最早得到采用的'网架结构形式之一。

它是在交叉梁的基础上发展而来和演变而来。

这类网架的上、下弦杆等长。

腹杆一般可设计为“拉杆体系”，即长杆(斜杆)受拉，短杆(竖杆)受压，斜杆与弦杆夹角宜在40度到60度之间。

其中，竖杆为各组平面桁架所共用。

这类网架常用的有2种形式。

其中交叉桁架体系又分为：两向网架和三向网架。

二、三角锥体系网架第二大类适合于正方形、矩形、三角形、梯形、六边形、八边形和圆形等平面形状的建筑。

网架结构设计与施工规定JGJ 7-80主编单位：中国建筑科学研究院批准单位：中华人民共和国国家建筑工程总局试行日期：1 9 8 1 年5 月1 日通知(80)建工施字第519号为了适应网架结构设计与施工的需要，由中国建筑科学研究院组织有关单位共同编写的《网架结构设计与施工规定》(JGJ7-80)已编审完毕，同意自一九八一年五月一日起试行。

试行中的经验和意见，希随时函告中国建筑科学研究院，以便修订时参考。

国家建筑工程总局一九八○年八月二十七日说明我国推广应用网架结构十多年来，在网架结构的选型，计算方法、设计构造、制作安装等方面都积累了较丰富的经验，并在某些方面具有我国自己的特色。

为此，在总结我国网架结构的设计、施工的实践和科研成果的基础上，编制了这本《网架结构设计与施工规定》，供设计与施工应用。

本规定由中国建筑科学研究院(结构所、标准所)、上海民用建筑设计院、一机部第七设计院、河北农业大学、天津大学、河北省建筑设计院、同济大学、江苏省建筑科学研究所、杭州市设计院、浙江大学、北京市机械施工公司、湖南机械化施工公司、华南工学院、北京工业大学等单位组成的编写组共同编写，并经专门审查会议审查定稿。

网架结构的设计与施工技术还在不断发展，有不少新的技术问题尚待今后进一步研究和解决。

本规定虽经多次讨论和修改，但仍需从实践中不断地补充修订与完善。

在试行中如发现需要修改和补充之处，请随时将意见及有关资料寄北京安定门外小黄庄中国建筑科学研究院建筑结构研究所。

中国建筑科学研究院一九八○年七月第一章总则第 1 条本规定适用于工业与民用建筑屋盖结构中跨度不大于120米的平板型钢网架结构(简称网架结构)。

第 2 条网架结构的设计与施工除应符合本规定的要求外，还应遵守《工业与民用建筑抗震设计规范》(TJ9--74)、《工业与民用建筑抗震设计规范》(TJ11-78)、《钢结构设计规范》(TJ17-74)、《薄壁型钢结构技术规范》(TJ18-75)和《钢结构工程施工及验收规范》(GBJ18-66)(修订本)以及其他有关规范的规定。