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网架与网壳

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网壳、网架

网壳、网架
1. 结构组成形式 多根杆件按照某种规律的几何图形通过节点连接起来的空间结构称为网格结构，当网格为双层或多层平板型时即为网架，而当网格为曲面形状并具有壳体的结构特性时即为网壳。 网架的建筑造型轻巧、美观、大方，便于建筑处理和装饰。平面布置灵活，施工安装简便，屋盖平整，有利于吊顶、安装管道和设备，但其屋面铺装需要利用支托来找坡排水。 网壳的建筑选型灵活多变，而且十分的优美，不论建筑平面，立面或型体都能给人以美的感受。另外较之平板网架，网壳结构具有自动排水的功能， 2. 结构受力特点 网架通过上下弦工作原理受力：通过腹杆的连接，上弦受压，下弦受拉从而产生承载力。 其优点为空间工作，传力途径简捷，刚度大，抗震性能好（水平地震作用效应小），结构计算及设计相对简单并已成熟；缺点为各杆件工作内力相差较大，设计时杆件规格归并后存在“强度过剩”问题。 网壳是典型的三维结构，其强度和刚度利用了其几何形状的合理性，以材料直接受压来代替弯曲内力，从而充分发挥材料的潜力。合理的曲面可以使结构力流均匀，各杆件协同工作，内力分布相对均匀，应力峰值较小，从而可以节约钢材。 网壳结构尤其是单层网壳，在设计中需要考虑的首要问题是非线性稳定计算，以及几何缺陷对结构稳定的影响。此外，对于寻求网壳结构的合理型体，网壳结构的动力特性分析以及抗风、抗震（水平地震作用效应显著）设计等问题也较网架结构复杂。 3. 结构适用性 网架及网壳结构一般跨度较大，多用于公用建筑、重要建筑或大型工业厂房。 网架结构的主要优点是经济性强，设计和计算简单，制作安装方便，相对于土建工程能在更短的时间内完成设计和施工。 网壳有杆系结构构造简单和薄壳结构受力合理的特点，造型丰富多彩，不论是建筑平面还是空间曲面外形，都可根据创作要求任意选取，是一种颇受关注、较有前景的空间结构。 4. 个人体会 网架和网壳结构能够被广泛使用并不断发展，用结构设计的“安全、合理、先进、经济”这一评价指标可做一简单解释。 由于网架结构在实际使用中突显出的安全性及经济性使其具有比网壳更广阔的舞台。 而网壳在理论上是一种优于网架的结构形式——其设计可以利用简单的杆系构造，依据在结构整体上形与态的协调统一，从而实现以合理、自然、高效为目标的结构之美。其自身

广厦钢结构之网架和网壳结构cad教程

广厦钢结构之网架和网壳结构cad教程

第〇章第4章网架和网壳结构CAD1基础知识1.1关于网架和网壳结构的概述空间网架和网壳结构是近几年来非常流行的大跨度钢结构形式, 其盛行的原因主要有两方面。

一是受力好和空间刚架好, 二是工厂化生成和安装方便。

以节点划分主要有两种类型: 焊接球与螺栓球, 尤以螺栓球较为普遍。

螺栓球网架和网壳中构件主要有: 杆件、螺栓球、封板锥头、高强螺栓和套筒（无纹螺母）。

以基本单元几何构成来分就很多了, 常用的是正交正放四角锥。

不同位置构件的称谓见图:1.2设计流程1.3了解一些AutoCADGDCAD的图形平台是AutoCAD R14；需要利用其右边的屏幕菜单, 如果AutoCAD R14的屏幕菜单被关闭, 请点击菜单“Tools—Preferences—Display”, 在第一项关于“Screen Menu”上作出选择。

2GDCAD中常用的命令是“Dview”, 主要用来看模型的空间透视图, 具体在command: 下键入“DV”回车然后选择对象, 键入“CA”后可动态显示透视图。

3AutoCAD 与用户的交流主要是对话框与文本区, 按“F2”可显示或关闭文本提示区。

4一个平板网架的工程实例4.1建立工程点击桌面上“网架网壳CAD”快捷方式, 进入主菜单, 点击“工程—新工程”, 在工程卡片上填写工程名比如“GDTEST”, 指定工程存放路径及AutoCAD R14的路径, 程序自动在工程存放路径下建立“GDTEST”子目录（或称文件夹）, 以后所有与该工程有关的文件全部放在其下面。

4.2建立零部件库文件4.3点击“零部件规格—重组规格”, 屏幕出现规格卡片, 左边是读取路径, GDCAD安装完成后, 程序目录下带有一“DATA”子目录, 内部包含某一种网架加工厂家的零部件规格系列, 因此缺省的读取路径指向“DATA”子目录, 点击“读取”按钮, 显示钢管等零部件序列编号, 如果不准备采用某一序号, 请点击该序号去掉其前面的“(”选择符。

网架与网壳安装技术研究

网架与网壳安装技术研究
工
米
网架与网壳安装技术研究
李胜欢 明达建筑企业集团有限公司 黑龙江 哈尔滨
网架与网壳的安装是指拼装完成后的网架和网壳用各 称安装周边四角锥、 三角形网架 ； ④成品保护。 钢网架安装后， 在拆卸 种施 工方法将其 搁 置在设计位置 上的一 种安装 方法。 弯矩与网壳的安装 架子时应注意同步、 逐步地拆卸， 防止应力集中， 使网架产生局部变 方 法应根 据 网架或 网壳受力和构造特 点 （ 如结构选型、 网架刚度 、 外形特 形 ， 或使局 部 网格变 形 。 点、 支撑 形式、 支座 构造等） ， 在满足 质量、 安 全， 进 度和 经济效 益的要 钢 网架 安 装 结束 后 ， 应 及 时 补刷 防 锈底 漆 、 中间漆 、 面 漆。 螺 栓 求下结合 当 地 的施工 技术 条件和 设备 资源配备 等因素， 因地制 宜、 综合 球 网架 安装 后 ， 应 用腻子将 螺栓 球 上多余 的孔洞和 筒 套间隙 天填平后 确 定。 本 文现 就 网架与网壳的安装技 术做 浅要研 究。 刷漆， 防止 水渗入 。 【 关键 词 】网架； 网壳 ； 安装 ２ 分条或分块安装法 分 条或 分块 安 装法 是 高空 散 装法 的组 合扩大 。 这 种 方法 是根 据 安装 前 的准 备工作 网架 或 网壳 组 成 的 特点 及其 设备 的 能 力 ， 先将 网架 或 网壳 在 地面 拼 用起 重机 械或 设在 双支柱 顶的 起重 设备 （ 钢抬 提 １ 、 检 查 各节 点、 杆 件、 连 接 件 和焊 接 材 料 的 原材 料 质量 保 证书 成 条状 或块 状 单元 ， 和试 验 报告， 复验 小拼 单元 质量合格 保证 书。 升机、 升板机等） ， 垂直吊升或提升到设计位 置上， 拼装成整体的安 ２ 、 对 施 工单 位 预埋 件 、 预 埋 螺栓 位 置 和标 高 ， 网架 或 网壳 的定 装 方法 。 位轴线和标高进行复核检查。 分 条是 指沿 网架或 网壳长 跨 方 向分 割为 若 干 区段 ， 每 个 区段 的 ３ 、 进行网架和网壳施工图与实际网架或网壳的复核工作， 检查 宽度是 １ －３ 个网格， 而起长度即为网架或网壳短跨的跨度。 分块是指 有 否差 错 。 将 网架 或 网壳 沿 纵 横方 向分 割 成 矩 形或 正 方形 的 单元 。 每 个单 元 的 二， 安 装 方法 种 类以 现有起 重 机能 力能胜 任为 准。 目前， 工 地上 常用 的 安装 方法 有 ７ 种， 即高 空 散装 法 、 分 条 或分 （ １ ） 一般 规 定 。 ①将 网架 或 网壳分成 条状 单元 或块 状单元 在 高 块安装法、 高空滑移法、 移动支架安装法、 整体吊装法、 整体提升法 空 练成 整 体时 ， 网架 或 网壳 单元 应具 有足够 的刚 度并保证 自 身 的几何 否则应采取临时加固措施 ； ②为保证网架或网壳顺利拼接， 和整体顶升法。 这里本文暂且重点讲解高空散装法和分条、 分块安装 不变性， 法。 在 条与条或 块 与块 合拢处 ， 可采 取安装 螺 栓等 措施 。 设 置独 立 的支撑 １ 、 高 空散装 法 点 或拼 装 支架 时 ， 支架 上支 撑点的 位 置应设 在下 弦节点 出。 支 架应验 高空散装法是指小拼单元或散件 （ 单根杆件及单个节点） 直接在 算其承载力和稳定性 ， 必要是可进行试压 ， 以确保安全可靠。 合拢时 然 后连 接 ； ③网架 或 网 设 计 位 置进行 总拼 的 方法 。 一般 首先 将柱子 定位 ， 网架 下 面柱 子地下 可用 千斤顶将 网架 或 网壳单 元顶 到设 计标 高， 主 体用起 重机 吊车 定位 吊装好 ， 采 用钢 管搭 设 脚手 架 ， 把 屋 顶 网架底 壳 单元宜 减少 中间运输 。 部满堂脚手架全部搭设好。 用彩钢瓦围护， 防止焊渣及其他杂物掉落 （ ２ ） 单元的划分。 ①条状单元的划９ｏ 单元组合体的划分是沿 下来。 网架安装好后， 用起 重吊车把柱子上半部分安装好， 用拉杆连 着 屋盖 长方 向切 割 。 对 网架 结 构 ， 则将 １ 个或 ２ 个 网格 组 装 成条 状单 单 元 相互 紧 靠 ， 把 下 弦双 角钢 分在两 个单元 上 ， 此 法 可用于正 接 起来 ， 焊 制檩 条 ， 网架 四周 用铝 方管 骨架 ， 再焊制 不锈 钢 天沟 ， 制作 元 体 ； 单元体互相紧靠， 单元 间上弦用剖分式安装节点连 四周铝塑板、 排水管， 铺盖层面板， 最后补漆， 自检、 互检、 专检等合格 放四角锥 网架； 后， 拆 除脚 手 架 ， 注 意 拆除 脚 手 架要 按 照 自 上 而 下的 次 序拆 除 ， 轻 递 接 ， 此 法 可用于 斜 角 四角锥 网架 ； 单元 之 问一 节 间， 该 节 间在 网架或 网壳 单元 吊装 后再 在高 空拼 装 ， 可 用于两 向正 交正 放或 斜放 四角锥等 轻放。 ②块 状单 元 的划 ９ｏ 块 状单 元组合 体 的分 块 ， 一 般是 在 网架平 （ １ ） 一 般规 定 。 ① 当采用 小拼 单元 或 杆 件直接 在 高空 拼 接 是 ， 网架 ； 其 大小 视 起重 机的 起 重能 力而 定 。 切割 后的 其顺序应能保证拼装的精度， 减小累积误差。 当采用悬挑法施工时， 面 的两个 方向均 有切割 ， 应 先 拼成 可承 受 自重 的结 构体 系 ， 然后 逐步 扩展 。 网架 在 拼装 过 程 中 块状单元体大多是两邻边或一边有支撑， 一角点活两角点要增设临时 也有将网格切除的块状单元体， 在现场地面对准设计 应 随 时 检查 基 准轴 线 位 置、 标 高 及垂 直偏 差 ， 并应 及 时 纠正 ； ②搭设 顶撑予以支撑。 边网格留在垂直吊升后再拼装成整体。 拼 装 支架 时， 支 架上 支撑 点的位 置应设 在下 弦节点 处 。 支 架应 验算 其 轴线组装， （ ３ ） 网架尺寸控制。 分条 （ 块） 网架或网壳单元尺寸必须准确， 承载力和稳定性 ， 必要时可进行试压， 以确保安全可靠 。 支架支柱下 应采取措施 ， 防止支座下沉； ③在拆除支架过程 中， 应从中央逐圈向 以保 证 高空 总 拼 时 节点 吻 合和 减 小 偏差 。 一 般可 采用 预拼 装 或 套拼 另外 ， 还 应尽量减 少 中间运 转 ， 若 需运 输 ， 应用 外分批 进行， 每圈下降速度必须一致， 应防止个别支撑点集中受力， 的 办法进 行尺寸控 制 。 特 制专用 车辆 ， 防止 网架或 网壳单 元变形 。 宣 根 据 各支 撑 点的 结 构 自重 挠 度 值 ， 采 取 分 区分 阶 段按 比例 下 降或 用每 步不大于 ｌ Ｏ ｍｍ的等步 下降法 拆 除支 撑点 。 （ ４ ） 技术关键。 ①分条或分块安装顺序应由中间向两端， 或从中 （ ２ ） 高空拼装顺序的确定。 高 空 拼 装 顺 序应 能保 证 拼 装 的 精 间 向四周 发展 ， 因为单 元 网架与 网壳在 向前拼 接 时， 有一 端 是可 以 自 可 以调整积 累误 差 。 同时， 吊装单 元时 ， 不需要 超过 已安装 度， 减 小 累积误 差 ， 应根 据 网架 形式 、 支承 类型 、 杆 件小拼 单元 、 施 工 由收 缩 的 ， 的条或块 ， 这样可以减小吊装高度， 有利于吊装设备的选取。 若施工 设 备的性 能等 因素 综 合确 定。 ‘ ①平 面呈 矩 形 的周 边 支撑 两 向正交 斜放 网架 。 总 的安 装 顺 序 由 场 地限 制 ， 也可 以采 用一 端 向另一 端安 装 ， 施焊 顺序 仍 由中间向四周 建筑物的一端向另一端呈三角形推进。 网片安装中为防止累积误差， 进行 ； ②高空 总拼 时应 采 取合 理的 施焊 顺序 ， 减小 焊接 应 力和焊 接变 应 有 屋脊 网 线分 别 向两 边安 装 ； ②平 面 呈矩 形 的三 边 支 承两 向正 交 形。 总拼装的施焊顺序应 由中间向两端 ， 或从中间向四周发展。 焊接 焊 接 质量合 格后 才 能进 行支 座 固 斜放网架。 总的安装 顺序在纵 向应由建筑物的一端向另一端呈平行 完 后要 按 规 定 进行 焊 接 质量 检 查 ， 四 边形 推 进 ， 在 横 向应 由三 遍框 架 内侧 锥 形 大门 方 向 （ 外侧） 逐 条安 定 。 装。 网片安装顺序可先由短跨方向、 按起重机作业半径性能划分若干 兰． 结束 语 安装长条区。 网架划分为若干个安装长条区， 各长条区按顺序依次流 为了满足各种使用需求 ， 钢结构建筑的高度不断攀升， 造型 日 功能 逐 渐强 大 ， 范 围一再 扩展 。 随 着时 代的 进步 和科 技 的发 水安 装 网架 ， ③平 面呈 方形 由两 向正交放 桁架 和两 向正交 斜放 拱索 桁 益繁 多， 钢 结构 中的 网架与 网壳安 装技 术将愈 发丰富 和完善 。 架组成的周边支承网架。 总的安装顺序可先安装拱桁架， 再安装索桁 展 ，

3.5网架与网壳的防腐与防火

3.5网架与网壳的防腐与防火
主观因素：未及时发现或者是反现了也未及时补救 客观因素：现行规范没有对钢结构建筑的耐火保护 层提出进行定期检查的要求，也没有要求在确认耐 火保护层已经不能满足设计耐火极限要求的情况下， 及时做出结论性意见。
补充： 补充：美国世贸双塔案例分析
启示： 启示：（对目前的建筑防火设计体系进行全面的反思）
如果双塔完全符合现行规范的要求，却发生倒塌 ，就意味着现行建筑防火规范有关建筑构件耐火 极限的要求和有关建筑物火灾安全性的规定存在 问题。 如果是由于双塔本身并没有真正满足现行规范的 要求而发生倒塌，则应该将精力侧重在如何强化 现行规范的执行方面。
背景介绍
济 南 奥 体 中 心
背景介绍
锈蚀
背景介绍
柱脚锈蚀
3.5.1网架与网壳的防腐 网架与网壳的防腐
常用方法：
改变金属组织：造价最高，用于小跨度装饰性网架 与网壳； 在钢材表面用金属镀层保护； 在钢材表面涂以非金属保护层：最常用，价格低廉， 效果好，选择范围广，适用性强。
一般可维持20—30年 年 一般可维持
3.5.1网架与网壳的防腐 网架与网壳的防腐
防腐底漆选择的重要性
底漆损坏，钢结构生锈 结构的强度会降低 影响钢结构建筑的使用寿命 铁锈的体积膨胀和剥落 导致防火涂层的开裂或剥 落，危及防火安全
防腐底漆的选择在新建的钢结构建筑中是一个十分 重要的环节，也是重大安全问题，日益受到重视。 重要的环节，也是重大安全问题，日益受到重视。
3.5网架与网壳的防腐与防火 网架与网壳的防腐与防火
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背景介绍
重要性和必要性
网架与网壳的杆件和节点多采用钢材——空间受力、刚 度大、抗震性能好、建筑高度小、造型美观、节省钢材 ；不耐热，易腐蚀。 450-650℃，失去承载力；腐蚀，杆件截面减少，降低安 全可靠性和使用年限。 网架和网壳结构是较好的大跨度屋盖结构形式, 多用于 剧院、体育馆、工业厂房、商场、学校等人员密集的建 筑。 若在人员安全撤离前发生坍塌,将可能造成重大人员伤亡 和财产损失。

网架、网壳结构

网架、网壳结构
– 双层网壳根据厚度的不同，有等厚度与变厚度之分
网壳结构的分类
• 按材料
– 木网壳、钢筋混凝土网壳、钢网壳、铝合金网壳、塑 料网壳、玻璃钢网壳等。
• 木网壳结构
– 仅在早期的少数建筑中采用，近年来，在一些木材丰 富的国家也有采用胶合木建造网壳的，有的跨度已超 过100m。但总的来说，木结构网壳用得并不多。
10.2 网架选型
根据建筑平面形状和跨度大小，支承方式、荷载 大小、屋面构造和材料、制作安装方法等因素。 《网架结构设计与施工规程》JGJ 7-91 ➢ 大跨度为60m以上 ➢ 中跨度为30～60m ➢ 小跨度为30m以下
1 网架结构的支承及其选型
支承方式:
➢周边支承 ➢点支承 ➢周边支承与点支承相结合 ➢两边和三边支承等。
3 网架的挠度要求及屋面排水坡度
➢ 容许挠度：用作屋盖—L2/250，用作楼盖—L2/300 ➢ 排水坡度：3%～5% ➢ 起拱要求：L2/300
找坡立柱
（a）用小立柱 网架屋面找坡
（b）起拱
10.3 网壳结构
• 网壳，即为网状壳体，是格构化的壳体，或者说是曲 面状的网架结构。
• 20世纪50~60年代，钢筋混凝土壳体得到了较大的发 展；但钢筋混凝土壳体结构很大一部分材料是用来承 受自重的，只有较少部分的材料用来承担外荷载，并 且施工很费事。
周边支承
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点支承 图 3—18 点支承
➢ 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，
多点支承网架的悬挑长度可取跨度的1／4～1／3 。
周边支承与点支承结合

网架的分类及节点组成分析

网架的分类及节点组成分析

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。

网架与网壳安装技术论文

网架与网壳安装技术研究【摘要】网架与网壳的安装是指拼装完成后的网架和网壳用各种施工方法将其搁置在设计位置上的一种安装方法。

弯矩与网壳的安装方法应根据网架或网壳受力和构造特点（如结构选型、网架刚度、外形特点、支撑形式、支座构造等），在满足质量、安全、进度和经济效益的要求下结合当地的施工技术条件和设备资源配备等因素，因地制宜、综合确定。

本文现就网架与网壳的安装技术做浅要研究。

【关键词】网架；网壳；安装一、安装前的准备工作1、检查各节点、杆件、连接件和焊接材料的原材料质量保证书和试验报告，复验小拼单元质量合格保证书。

2、对施工单位预埋件、预埋螺栓位置和标高，网架或网壳的定位轴线和标高进行复核检查。

3、进行网架和网壳施工图与实际网架或网壳的复核工作，检查有否差错。

二、安装方法目前，工地上常用的安装方法有7种，即高空散装法、分条或分块安装法、高空滑移法、移动支架安装法、整体吊装法、整体提升法和整体顶升法。

这里本文暂且重点讲解高空散装法和分条、分块安装法。

1、高空散装法高空散装法是指小拼单元或散件（单根杆件及单个节点）直接在设计位置进行总拼的方法。

一般首先将柱子定位，网架下面柱子地下主体用起重机吊车定位吊装好，采用钢管搭设脚手架，把屋顶网架底部满堂脚手架全部搭设好。

用彩钢瓦围护，防止焊渣及其他杂物掉落下来。

网架安装好后，用起重吊车把柱子上半部分安装好，用拉杆连接起来，焊制檩条，网架四周用铝方管骨架，再焊制不锈钢天沟，制作四周铝塑板、排水管，铺盖层面板，最后补漆，自检、互检、专检等合格后，拆除脚手架，注意拆除脚手架要按照自上而下的次序拆除，轻递轻放。

（1）一般规定。

①当采用小拼单元或杆件直接在高空拼接是，其顺序应能保证拼装的精度，减小累积误差。

当采用悬挑法施工时，应先拼成可承受自重的结构体系，然后逐步扩展。

网架在拼装过程中应随时检查基准轴线位置、标高及垂直偏差，并应及时纠正；②搭设拼装支架时，支架上支撑点的位置应设在下弦节点处。

网架结构概述

网架结构概述一、网架与网壳（1）网架是按一定规律布置的杆件通过节点连接而形成的平板形或微曲形空间杆系结构，主要承受整体弯曲内力。

（2）网壳是按一定规律布置的杆件通过节点连接而形成的曲面状空间杆系结构或梁系结构，主要承受整体薄膜内力。

二、常见网架的网格形式（1）交叉桁架体系主要有图10-1～图10-4四种网格形式。

（2）四角锥体系主要有图10-5～图10-8四种网格形式。

图10-1 两向正交正放网架图10-2 两向正交斜放网架图10-3 两向斜交斜放网架图10-4 三向网架图10-5 正放四角锥网架图10-6 正放抽空四角锥网架图10-7 斜放四角锥网架图10-8 棋盘形四角锥网架三、常见网壳的网格形式（1）单层圆柱面网壳网格主要有图10-9～图10-12四种网格形式。

（2）单层球面网壳主要有图10-13～图10-16四种网格形式。

图10-9 单向斜杆正交正放网格图10-10 交叉斜杆正交正放网格图10-11 联方网格图10-12 三向网格图10-13 肋环形网格图10-14 肋环斜杆形网格图10-15 三向网格图10-16 扇形三向网格四、杆件与节点1.杆件网架的杆件可采用普通型钢或薄壁型钢。

管材宜采用高频焊管或无缝钢管。

2.节点网架的节点可分为螺栓球节点、焊接空心球节点和支座节点等。

目前，大多数的网架采用螺栓球节点和焊接空心球节点。

（1）螺栓球节点。

螺栓球节点是通过螺栓将管形截面杆件与钢球连接起来的节点，一般由高强度螺栓、钢球等零件组成，如图10-17所示。

图10-17 螺栓球节点1—钢球；2—高强度螺栓；3—套筒；4—紧固螺栓；5—锥头；6—封板（2）焊接空心球节点。

焊接空心球是由两个压制的半球焊接而成的。

其可分为加肋空心球和不加肋空心球两种。

这种节点形式构造简单、受力明确，但是节点的用钢量较大，是螺栓球节点的两倍，现场焊接工作量大，而且仰焊、立焊占很大比重。

（3）支座节点。

网架结构通过支座支撑于柱顶或梁上。

最新大跨与空间结构(网架及网壳结构)


两向正交正放网架的受力状况取决于平面尺寸 及支承情况。对于周边支承、正方形平面的网架，其 受力类似于双向板。
两向正交正放网架沿两个方向的杆件内力差别 不大，受力比较均匀。但随着边长比的变化，单向传 力作用渐趋明显，两方向杆件内力差别也随之加大。 对于点支承网架，支承附近的杆件及主桁架跨中弦杆 的内力最大，其它部位杆件的内力很小。
b）。对中、小型网架亦可选择增加网架高度或局
部加大杆件截面等方法。
按网格组成分类
1 交叉桁架体系 这类网架由若干平
面桁架相互交叉组成。 竖向平面桁架的形式与 一般平面桁架相似，根 据平面桁架布置方式及 交角的不同，可分为几 种形式。
（1）两向正交正放网架
两向正交正放网架的构成特点是：两个方向的平 面桁架垂直交叉，且分别与边界方向平行。这种网架 的上、下弦平面呈正方形，基本单元为六面体，属几 何可变。为保证结构的几何不变性以及增加空间刚度， 应适当设置水平支撑，以有效 传递水平力。对周边支承网架， 水平支撑宜在上弦或下弦网格 内沿周边设置；对点支承网架， 水平支撑则应在通过支承点的 主桁架附近设置。
（a）
（b）
点支承网架主要用于大柱距工业厂房、仓库以 及展览厅等大型公共建筑。由于支承点较少，支点 反力较大。为了使通过支点的主桁架及支点附近的 杆件内力不致过大，宜在支承点处设置柱帽以扩散 反力。点支承网架周边应有适当悬挑以减少网架跨 中挠度与杆件的内力。
(3) 周边支承与点支承混合网架 在点支承网架中， 当周边设有维护结构 和抗风柱时，可采用 周边支承与点支承混 合的形式。这种支承 方式适用于工业厂房 和展览厅等公共建筑。
正放四角锥网架的杆件受力比较均匀，空间刚度 较其它类型四角锥网架及两向网架为好。当采用钢筋 混凝土板作屋面板时，板的规格单一，便于起拱，屋 面排水相对容易处理。但因杆件数目较多其用钢量可 能略高些。

网架与网壳的制作和预拼装全套

网架与网壳的制作和预拼装全套网架的制作网架的制作均在工厂进行，一般将网架的杆件和节点编制各种加工零部件。

作分为三部分。

一、准备工作1.根据网架设计图编制件零部件加工图和数量；2.制定零部件制作的工艺规程；3.对进厂材料进行复查，如钢材的材行、规格进行检查，检查是否符合规定；二、零部件加工根据网架的节点连接不同，零部件加工方法也不同，现分叙如下: 1.螺栓球节点螺栓球节点网的零部件要有：杆件（包括锥头或封板、或，高强螺栓），钢球套筒等。

（1）杆件由钢管、锥头（或封板），高强螺栓组成，杆件的制作工艺过程如下：采购钢管f检验材质、规格f下料、倒坡口f与锥头（或封板）组装，组装时将高强螺栓放在钢管内f点焊f焊接f检验（2）钢球出45号钢成，加工工艺流程如下：圆钢加热f锻造毛坯一正火处理一加工定位螺孔（M20）及其平面f 加工各螺纹孔及平面f打加工工号f打球号螺纹孔及其平面如工流程如下：铳平面f钻螺纹底孔f倒角f丝锥攻螺纹。

螺纹孔及其平加工宜采用加工中心机床，其转角误差不得大于10'o(3)锥头和封板加工工艺流程如下:锥头：钢材下料一胎模锻造毛坯一正火处理一机械加工.封板：钢板下料一正火处理一机械加工.(4)套简加工工艺流程如下成品钢材下料一胎模锻造毛坯一正火处理-->机械加工一防腐处理高强螺栓由螺栓制造厂供应，入厂时应进行抽样检查。

2.焊接空心球节点焊接空心球节点的零部件有：杆件和空心球(1)杆件的加工工艺流程如下：钢管f下料f坡口加工杆件的下料应预留焊接收收缩量，以减少网架拼装时的误差。

影响焊接收缩量的因素很多，如焊逢厚度,焊接时电流强度、气温、焊方法等。

应根据经验和现场加工情况通过试验确定。

一般每条焊缝放1.5-3.Smm o若不设衬管时.为2~3mm0(2)空心球加工工艺流程如下：下料f加热f冲压f切边f对装f焊接f整形肋板下料一挖孔下料坯料直径D：下式计算D1=1.414D+C式中：D一空心球直径，(见图I)C一加工坡口余量，取C=3mm三、零部件质量检验网架妁零部件都必须进行加工质量和几何尺寸检香，经检查后打上号钢印。

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负高斯曲率的网壳有双曲抛物网壳、单块扭网壳等。
2、按层数分类 网壳结构按层数可分为单层壳网、双层网壳和变厚度网壳 三种。 (1)单层网壳 单层网壳的曲面形式有柱面和球面之分。 ①单层柱面网壳 单层柱面网壳形式有单斜杆柱面网壳和双斜杆柱面网壳。
三向网格型柱面网壳在单层柱面网壳中刚度最好，杆件品 种也少，是一个较为经济合理的形式。
④星形四角锥网架 这种网架的单元体由两个倒置的三角形小桁架相互交叉而 成，两个三角形小桁架底边构成网架上弦，与边界成45°。 两个小桁架交汇处设有竖杆，各单元顶点相连即为下弦杆， 下弦为正交正放，星形网架上弦杆比下弦杆短，受力合 理。
⑤棋盘形四角锥网架 这种网架是将斜放四角锥网架水平转动45°，并加设平行 于边界的周边下弦而形成的，这种网架受力合理，受力均 匀，杆件较少，屋面板规格统一，适用于小跨度周边支承 的情况。
第10章 网架与网壳结构
10.1 网架、网壳结构的特点及其适 用范围
网架结构是由很多杆件通过节点，按照一定规律组成的网 状空间杆系结构。网架结构根据外形可分为平板网架和曲 面网架。通常情况下，平板网架简称为网架；曲面网架简 称为网壳。网壳结构是曲面型的网格结构，兼有杆系结构 和薄壳结构的特性，受力合理，覆盖跨度大，是一种颇受 国内外关注、半个世纪以来发展最快、有着广阔发展前景 的空间结构。
⑥单向折线形网架 这种网架是由正放四角锥网架演变而来的。当建筑平面为 狭长的矩形时，短向传力明显，此时网架长向弦杆内力很 小，可将此取消，因此就形成了折线形网架。此种网架适 用于狭长矩形平面的建筑。
(3)六角锥体网架 这种网架由六角锥体单元组成。但由于此种网架的杆件多， 节点构造复杂，屋面板为三角形或六角形，施工较困难， 现已很少采用。
(3)两向斜交斜放网架 由两组平面桁架斜交而成，桁架与建筑边界成一斜角。这 类网架由于构造复杂，受力性能不好，因而很少采用，一 般用于建筑平面两方向柱距不等的情况。
(4)三向交叉网架 这种网架由三组互成60度夹角的平面桁架相交而成。 因为其上下弦网格均为三角形，故其刚度较双向平面桁架 大，受力也较为均匀。但由于多了一个方向的桁架，节点 汇交的杆件较多，节点构造比较复杂，宜采用圆钢管杆件 及球节点。
(2)四角锥体网架 四角锥体网架的上下弦平面均为 正方形网格，且相互错开半格， 使下弦网格的角点对准上弦网格 的形心，再用斜腹杆将上下弦的 网格节点连接起来，即形成一个 个互连的四角锥体。
①正放四角锥网架 正放四角锥网架底边与相应的建筑平面的边界平行，四角 锥单元的锥尖可以向下，也可以向上。 ②正放抽空四角锥网架 在正放四角锥网架的基础上，为 了节约钢材，便于采光、通风， 可适当抽去一些四角锥单元中 的腹杆和下弦杆，使下弦网格 尺寸扩大一倍，形成正放抽空 四角锥网架 。
(2)两向正交斜放网架 这种网架是由两组相互交叉成90度的平面桁架组成，且两组桁架分 别与建筑平面边线成45度。 从这种网架的布置方法看，各榀桁架长短不一，但最长桁架长度等于 为平面短边，它的长度并不因平面长边的增加而改变，而且是两方向 传递荷载，因此克服了两向正交正放网架在建筑平面为长条矩形时接 近于单向受力状态的缺点。
②单层球面网壳 球面网壳的网格形状有正方形、梯形、菱形、三角形和六 角形等。从受力性能考虑，最好选用三角形网格。 梯形(肋环型球面网壳) 肋环型球面网壳是从肋型穹顶发展起来的，肋型穹顶由许 多相同的辐射实腹肋或桁架相交于穹顶顶部，下部安置在 支座拉力环上，肋与肋之间放置檩条。当穹顶矢跨比较小 时，支座上产生很大的水平推力，肋的用钢量较大。为了 克服这一缺点，将纬向檩条(实腹的或格构的)与肋连成一 个刚性立体体系，称为肋环型网壳。
10.3 平板网架、网壳的结构选型
10.3.1 网架的结构选型 网架结构的类型较多，具体选择哪种类型时，要综合考虑 以下因素：建筑物平面形状和尺寸、支承情况、荷载大小、 屋面构造、制作安装方法和建筑功能要求等。 选型应坚持以下原则：安全可靠、技术先进、经济合理、 美观适用。
《网架结构设计与施工规程》(JGJ7—91)推荐了下列选 型规定: 1、平面形状为矩形的周边支承网架，当其边长比(长边比 短边)小于或等于1.5时，宜选用斜放四角锥网架、棋盘形 四角锥网架、正放抽空四角锥网架、两向正交斜放网架、 两向正交正放网架、正放四角锥网架。对中小跨度，也可 选用星形四角锥网架和蜂窝形三角锥网架。当建筑要求长 宽两个方向支承距离不等时，可选用两向斜交斜放网架。
2、平面形状为矩形的周边支承网架，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。当边长比小于2时，也可选用斜放四角锥 网架。当平面狭长时，可采用单向折线形网架。 3、平面形状为矩形，三边支承一边开口的网架可按上述1 条进行选型，其开口边可采用增加网架层数或适当增加网 架高度等办法，网架开口边必须形成竖直的或倾斜的边桁 架。
2、角锥体系网架 (1)三角锥体系网架 三角锥体网架的基本组成单元是三角锥体。由于三角锥单 元体布置的不同，上下弦网格可为三角形、六边形，从而 形成以下几种不同的三角锥网架。

①三角锥网架 这种网架的上下弦平面均为三角形网格。 ②抽空三角锥网架 这种网架是基于三角锥网架，抽去部分三角锥单元的腹杆 和下弦杆而成的，上弦面为三角形网格，下弦面由三角形 和六边形网格组成，或全为六边形网格。 ③蜂窝形三角锥网架 这类网架上弦平面为三角形和六边形，下弦平面为六边形 网格。上弦平面的六边形网格增加了屋面板布置与屋面找 坡的困难。
10.2 平板网架、网壳的分类
通常，网架是由上弦杆、下弦杆两个表面及上下弦面之间 的腹杆组成，一般称为双层网架。有时，网架是由上弦、 下弦、中弦三个弦杆面，及三层弦杆之间的腹杆组成，为 三层网架。当跨度大于50m时，可考虑采用三层网架；当 跨度大于80m时，可优先采用三层网架，可降低用钢量。
10.2.1平板网架的分类
①交叉桁架体系 交叉桁架体系是由两个或三个方向的平面桁架交叉构成。 对于双层球面交叉桁架体系，构造较为简单，可参照普通 钢桁架进行设计，对于双层柱面交叉桁架体系，可分为两 向正交正放网壳、两向正交斜放网壳和三向网壳 。
②角锥体系 角锥体系包括三角锥、四角锥、六角锥等型式，在三角锥 和四角锥单元中，有时适当抽掉一些腹杆和下层杆就形成 了“抽空角锥”。 对于双层球面网壳，由三角锥体构成联方型三角锥球面网 壳；由四角锥体构成肋环型四角锥球面网壳。
网壳结构的主要不足在于：杆件和节点几何尺寸的偏差以 及曲面的偏离对网壳的内力、整体稳定性和施工精度影响 较大，给结构设计带来了困难。另外，为减小初始缺陷， 对于杆件和节点的加工精度应提出较高的要求，制作加工 难度大。此外，网壳的矢高很大时，增加了屋面面积和不 必要的建筑空间，增加建筑材料和能源的消耗。这些问题 在大跨度网壳中显得更加突出 。
网架、网壳结构为一种空间杆系结构，具有三维受力特点， 能承受各方向的作用，并且网架结构一般为高次超静定结 构，倘若一杆局部失效，仅少一次超静定次数，内力可重 新调整，整个结构一般并不失效，具有较高的安全储备。 网架、网壳结构中空间交汇的杆件，既为受力杆件，又为 支撑杆件，工作时互为支撑，协同工作，因此它的整体性 好，稳定性好，空间刚度大，能有效承受非对称荷载、集 中荷载和动荷载，并有较好的抗震性能。 在节点荷载作用下，各杆件主要承受轴向的拉力和压力， 能充分发挥材料的强度，节省钢材。
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锥体单元组成的空间网架结构， 故称为角锥体系网架。
1、交叉桁架体系网架 (1)两向正交正放网架 这种网架是由两组相互交叉成90°的平面桁架组成，且两 组桁架分别与其相应的建筑平面边线平行。 当网架两个方向的跨度相等或接近时，两个方向桁架共同 传递外荷，且两方向的杆件内力差别不大，受力均匀，空 间作用明显。
1、按高斯曲率分类 按高斯曲率划分有：零高斯曲率网壳、正高斯曲率网壳、 负高斯曲率网壳。 零高斯曲率是指曲面一个方向的主曲率半径R1=∞，即是 k1=O；而另一个主曲率半径R2=±a(a为某一数值)，即是 k2≠O，故又称为单曲网壳 。 零高斯曲率的网壳有柱面网壳、圆锥形网壳等 正高斯曲率的网壳有球面网壳、双面扁网壳、椭圆抛物面 网壳等。
（2）双层网壳 单层网壳的设计往往由稳定性控制，实际应力很小。具有 构造简单，自重轻，材料省等特点。但由于稳定性差，仅 适用于中、小跨度的屋盖。跨度在40m以上，或有特殊技 术要求时，往往选用双层网壳。 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 接而成的。 按照网壳曲面形成的方法，双层网壳又可分为双层柱面网 壳和双层球面网壳，其结构型式可分为交叉桁架和角锥 (包括三角锥、四角锥、六角锥，抽空的、不抽空的)两大 体系。
对于双层柱面网壳，由三角锥体构成三角锥柱面网壳和抽 空三角锥柱面网壳；由四角锥体构成正放四角锥柱面网壳 和正放抽空四角锥柱面网壳 。
（3）变厚度网壳 从网壳杆件内力分布来看，一般地周边部分构件内力大于 中央部分的杆件内力。因此设计中采用变厚度或局部双层 网壳，使网壳既具有单、双层网壳的主要优点，又避免单 层网壳稳定性不好的弱点，充分发挥杆件的承载力。这种 网壳由于厚度不同，在网格和杆件布置时，应尽量使杆件 只产生轴向力，避免产生弯曲内力，同时应使网壳便于制 作和安装。
三角形(有纬向杆联方型、施威德勒型) 为了增强无纬向联方型网壳的刚度和稳定性能，可加设纬 向杆件组成三角形网格，使得网壳在风荷载及地震灾害作 用下具有良好的性能。 施威德勒型球面网壳是肋环型网壳的改进形式，因其刚度 大，常用于大、中跨度的穹顶。这种网壳由经向杆、纬向 杆和斜杆构成，设置斜杆的目的是增强网壳的刚度并能承 受较大的非对称荷载。
3、按材料分类 网壳结构所采用的材料较多，主要是钢筋混凝土、钢材、 木材、铝合金、塑料及复合材料。主要发展趋势是轻质高 强材料的大量使用。材料的选择取决于网壳的型式、跨度 与荷载、计算模型、节点体系、材料来源与价格，以及制 造与安装条件等。 （1）钢筋混凝土网壳