钢结构---网架结构分析

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。

钢结构网架工程施工难点及对策发布时间：2021-01-29T09:15:17.220Z 来源：《基层建设》2020年第27期作者：陈世强[导读] 摘要：在我国建筑行业快速发展的今天，钢结构在建筑行业中的应用也越来越广泛。

成都东南钢结构有限公司四川成都 610000摘要：在我国建筑行业快速发展的今天，钢结构在建筑行业中的应用也越来越广泛。

本文从钢结构网架特点出发，阐述了钢结构网架工程施工难点以及主要施工技术，并在此基础上进一步分析了解决钢结构网架工程施工难点的对策，以期能够从根本上提升钢结构网架工程施工质量。

关键词：钢结构网架；施工难点；对策1.钢结构网架特点钢结构网架为一种立体网状结构，在大跨度屋面结构中其应用较为广泛，其特点主要表现为自重轻、跨度大、抗变强度大，结构形式主要包含正交、斜交两种。

其中，正交结构是将钢材正放让其呈“井”字形网架，施工方式较为便捷，所以，在钢架构网架施工中正交结构有着广泛应用，而斜交结构则指跨度60-80m的双向桁架网架相互交叉的桁架网架结构。

设计和施工过程中，只需将其简支于四周已存在的支架上，其设计原理是作用在其上的力可以通过相交的桁架结构均匀地分布在各个方向上，从而使桁架整体承受应力，以有效降低其拉伸强度。

对于钢桁架网架结构而言，其所用材料强度相对较高，综合性能好，稳定性高，可充分发挥材料各个方面的性能，加之大型桁架结构占地面积大且具有较高强度，其危险截面也具有很高的承受剪切与扭转载荷的能力。

施工中若安装此种形式的网架结构，不仅有利于施工前期半成品及成品的制作，也有利于高空拼接，这样不但能够保证工程施工进度，同时也可保证工程施工质量。

2.钢结构网架工程施工难点钢结构网架工程施工包含的内容主要有网架制作、网架运输以及网架焊接等。

施工过程中，由于受到各种不确定因素的影响，所以经常会出现各种各样的问题。

例如：安装完成后的结构位形与所设计的结构位形存在偏差，进而则会导致安装误差。

钢结构网架结构是目前国内大型体育场馆、工业厂房、影剧院、侯车厅等建筑常用的屋盖形式。

这种新样式结构的方法是依赖钢体自身的受力, 用螺栓球把一根根钢柱连接在一起相互交错支撑, 网结成各种形态不一的屋盖空间。

从小至几米的会议室到大至跨度几百米的工业厂房, 这些都是空间网架结构所适宜的范围。

1.钢结构网架结构的型态奔放舒展。

它既含概了古典建筑的韵律美, 又有现代造型艺术的浪漫性。

因此, 越来越多的建筑师利用它的坚固性和艺术性来设计构筑大型屋顶骨架。

这种新颖美观的网架结构。

为现代建筑构筑了新的物体形像。

2.钢结构网架是一种多次超稳定空间结构。

正是由于结构的多次超稳特征和相对其它结构它所特有的造型灵活程度。

结构内力计算通常采用矩阵位移法。

矩阵介次要根据工程情况而定, 简单的工程其矩阵介次也要达上万次。

复杂一些的工程其矩阵介次难以数计。

即使用计算机采用高斯迭代法, 计算一次也要数小时。

因为结构内力计算工作量大, 施工图设计难度高, 在计算机辅助设计程度未完成之前, 大大限制了网架结构的推广使用。

钢结构网架结构在今天诸多的大型场馆中得以施用, 从建筑学的角度讲, 这是建筑结构和建筑材料上的一场革命。

从建筑物体的艺术观感上讲, 网架结构的多样性造型变化。

为人民群众的生产、生活空间, 增添了艺术感。

空间网架结构, 还有施工材料轻, 安装便利等优点。

同时, 由于建筑材料是组合受力, 它还有抗震性能好的特异功效。

钢结构网架是现代建筑科学百花园中的一支奇花。

近十多年来, 它在我国得以大面积的应用和推广, 放眼望去, 这道亮丽的城市风景线, 正向着更加辽阔的地域伸延。

网架结构特点:1.网架是由许多杆架组成的网状结构。

是高次超静定的空间结构。

网架结构可分为平板网架和曲面网架两种。

2.平板网架采用较多, 其优点是: 空间受力体系, 杆件主要承受轴向力, 受力合理, 节约材料整体性能好, 刚度大, 抗震性能好。

杆件类型较少, 适于工业化生产。

鉴于网架结构与钢结构对比的选择一、网架结构网架结构是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。

可采用在地面拼装的整体顶升法、整体提升法和整体吊装法。

优点1、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。

优点2、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，与普通钢结构相比，可节约钢材20-50%。

优点3、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。

优点4、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。

优点5、网架结构轻巧，能覆盖这种形状的平面，又可设计成各种各样的体形，造型美观大方。

二、钢结构钢结构是主要由钢制材料组成的结构，是主要的建筑结构类型之一。

结构主要由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成，各构件或部件之间通常采用焊缝、螺栓或铆钉连接。

因其自重较轻，且施工简便，广泛应用于大型厂房、场馆、超高层等领域。

在施工流程中出现的问题;加工制作过程中较易发生质量问题且发生后处理起来很棘手的主要是特殊工序和重要工序。

一般工序发生质量问题所占的比率很小。

在上面的施工过程中，特殊工序有焊接、涂装，重要工序有下料，装配。

钢结构的特点：1.轻质高强2.塑性、韧性好3.各向同性，性能稳定4.可焊性5.不易渗漏，6.制造简便，施工周期短7.耐腐蚀性差8.耐热但不耐火9.存在稳定性问题。

三、选择将网架结构与钢结构相对比，考虑到现场已经通车生产，结合现场施工条件及施工要求，对施工速度、施工安全、施工对生产的影响等因素综合考虑。