空间网架结构设计分析

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。

空间网架结构设计浅析摘要：随着空间网架结构的应用越来越广泛，网架设计已经成为工程师提升自身设计水平及竞争力的必备能力之一。

本文以实际工程案例作为对象对空间网架的设计，计算以及施工要点进行简要的阐述和分析。

关键词：空间网架设计施工前言：近些年随着行业技术的发展及建筑多样化需求的增长，大跨度结构的应用逐渐增多，尤其是以公共建筑为主，大跨度屋面不仅要保证在地震作用和风作用下的结构安全性，同时要能发挥体现建筑风格的功能，并兼具排水甚至采光等一系列建筑功能，同时要具备较高的经济效益，复杂屋面设计还要能够保证施工的顺利进行；大型公共建筑因为大空间，密集人员交通疏散等建筑功能的需要，采用厚重的钢筋混凝土结构往往达不到理想的效果，空间网架结构通过多年的发展很好的满足这类空间建筑的需求，并得到了广泛的推广。

网架结构是一种空间网状杆系结构，由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连接在一起形成的空间受力结构，其往往具备较小的尺寸单元以及相似风格的网格；通常情况下，平板网架简称为网架，曲面网架简称为网壳。

空间网架结构是一种具备三维受力特点的高次超静定结构，除关键杆件外局部单个杆件的失效由于具备一定的超静定次数可引起内力重分布而使结构继续承担荷载，因此具备较高的安全储备。

网架结构的节点一般假定为铰接，在承担外部荷载作用力时，能将所受荷载传递至所有杆件并将这些荷载均匀的分配到空间结构的支座。

平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，主要是拉压杆，仅承担拉力和压力，充分利用材料的物理性能；单层壳型网架的杆件除承受拉力和压力以外还承受弯矩和切力，此时节点不再是单纯的铰接节点而且具备一定的刚度来承担弯矩和变形；腹杆一般相对于弦杆截面较小，作为支撑杆件，对结构整体稳定起到一定的作用。

1.设计背景本工程为某地一中学综合楼，地上四层，地下一层，建筑高度16.8米，顶层作为运动场，屋面采用网架结构。

结构设计使用年限为50年，建筑结构安全等级为二级，抗震设防类别采用乙类，所处地区为抗震设防烈度7度区，地震加速度0.1g，第一组，场地类别为II类场地，特征周期0.35s，框架结构，按政策相关要求，学校医院等乙类建筑抗震等级按所属地区抗震设防烈度提高一度确定，框架抗震等级为二级，计算地震作用加速度采用0.1g，所处场地地面粗糙类别为B类，基本风压0.55KN/ m2,基本雪压0.50KN/ m2；根据地勘报告项目所在场地为抗震一般场地，无不良地质作用。

大跨度网架结构的设计要点摘要：随着现代社会的发展，人们对大跨度空间的需求越来越大，代表性场所包括会展中心、影剧院、体育场馆、共享大厅、飞机库等。

传统的平面结构如梁、拱、刚架、桁架等受其结构特性的限制，很难覆盖更大的空间。

网架结构能满足大跨度建筑的受力要求，与传统平面结构相比，具有受力合理、自重轻、抗震性能好、造型美观等优点。

机库类建筑属于典型的大跨度结构，本文以某机库结构设计为例，介绍大跨度网架结构的主要设计要点，以期为同类建筑工程设计提供参考。

关键词：大跨度；机库；网架1工程概况本项目机库位于成都市，建筑面积34719m2，南北向长208.80m，东西向宽117.00m，主要包含机库大厅、辅楼两部分，其中机库大厅地上1层，建筑高度40.65m（机库檐口至室外地面最低处的距离），主要功能为飞机定检，辅楼地上2层，建筑高度12.15m（有局部屋面），主要功能为飞机维修库的相关配套办公及设备用房等。

机库大厅屋面采用大跨度网架结构，大门处支承跨度为157m，机库大厅进深为77m，下部采用现浇钢筋混凝土框-排架结构（局部设置柱间支撑）；辅楼采用现浇钢筋混凝土框架结构，局部屋面设置网架。

本项目设计使用年限为50年，依据《建筑工程抗震设防分类标准》[1]，机库大厅抗震设防类别为重点设防类，结构安全等级为一级，重要性系数取1.1。

本地区抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度0.05g，设计地震分组第二组，建筑场地类别为Ⅱ类。

2设计荷载对于大跨度建筑来说，合理准确地确定荷载及荷载组合是至关重要的。

考虑檩条及夹芯板，屋面上弦恒荷载取0.65kN/m2，吊挂消防管活荷载0.05 kN/m2，屋面下弦检修马道活荷载0.25kN/m2，考虑檩条及夹芯板重墙面恒荷载取0.65kN/ m2。

按工程地质勘察报告，本工程建筑场地为建筑抗震一般地段。

根据四川省住房和城乡建设厅抗震设防专项审查专家组意见，应适当提高抗震设防标准，如按7度设防采取抗震措施或按7度计算地震作用。

小议空间网架结构设计要点摘要：网架设计是钢结构设计里面比较普遍的一种结构设计形式，在实际工程中，主要依靠软件设计的成分比较大，本文主要探讨空间网架结构的设计要点。

关键词：空间网架结构；设计要点；措施Abstract: network design is steel structure design in common a structure design form, in the actual project, the design of software relies mainly on the composition is bigger, this paper mainly discusses the design points of the space grid structure.Keywords: space grid structure; Key points of the design; measures1空间网架的建筑设计1.1网架选型空间网架结构形式多种多样，按结构组成分类，有单层网壳、双层和多层网架；按支承情况分类，有周边支承网架、多点支承网架及周边和多点结合支承网架；按网格组成情况分类，有平面交叉桁架体系、空间桁架体系及表皮受力体系；按球节点形式分类，有螺栓球节点网架，焊接球节点网架等等。

其中正放四角锥网架是目前应用最为广泛的空间网架形式。

空间网架结构之所以应用广、发展快，除了其受力合理性和经济实用型外，其多变的造型，能赋予建筑师丰富的想象力和广阔的设计空间。

同样，置身于大型工业厂房中，屋面网架结构以其规则的网格，富有立体感的正放四角锥组合，能让人感到赏心悦目。

这种屋面形式与功能的和谐统一，是普通钢结构屋面无法达到的，因此，空间网架结构形式越来越受到建筑师的亲睐。

1.2设计模型的建立网架选型后，设计者还必须确定网架的计算单元，网格尺寸和矢高即网架高跨比、格跨比等基本参数，从而建立起计算模型。

网架结构的设计与分析摘要：网架结构在我国广泛用作厂房、体育馆、展厅、俱乐部等的屋盖结构。

本文详细阐述了网架结构的特点和设计过程，最后呈现了一组钢网架结构、火力发电厂的设计案例。

关键词：网架结构；结构设计；钢结构1.网架结构特点分析网架结构的结构特点决定了网架作为一种空间杆系结构系统，具有三向受力强度，可以承受不同方向的荷载。

网架结构的特点具体包括以下几个方面：1.网架结构刚度大，材料强度高，抗震性强。

（2）网架结构重量轻，节约钢材。

（3）网架结构适合工厂化生产。

由于网架结构的构件是标准化的，也可以提前组装，适合工厂化生产，为加快项目进程提供了有利条件和保障。

2.网架结构设计流程网架结构的设计必须符合我国相关法律法规的要求。

同时，具体设计必须结合各自项目的特点来实现。

一般来说，可分为方案分析、网架计算、施工图深化三个阶段。

2.1方案分析阶段要注意确定关键点，如网架的高度不能过大，以保证下方设备的使用高度；初始杆件规格尺寸、网架高度、连接方式的选择等。

应当本专业的规范规程以及各个专业的使用功能等原则。

其次，即既要满足网架结构的特点，又要满足承载力的要求，并考虑现场施工安装的便利性。

2.2网架结构计算阶段在结构计算过程中，应注意设置网架支座的支撑条件、设计工况和调整计算结果。

针对于真实情况下的支座构件情况的模拟是否准确，各个工况组合中子荷载及其分项系数的取值是否合适；或计算结构内力或挠度的修正方法是否正确，是否符合结构的安全性和规范的构造要求；检查网架结构的连接节点，如螺栓布置或焊缝尺寸是否合适等。

2.3施工图深化阶段施工图深化阶段大部分是节点施工图的计算和施工图的过程。

水平网架一般选择水平面作为基准面，弧形网架一般使用合适的布局，但计算中网架图案计算多条弧线的交点最好使用其他数据布局。

平面的位置一定要移到基点，否则画图的时候会有很多小的角度差异，影响网架球的组成。

3.设计实例3.1工程概况项目建设规模为2x 1000 MW模块化热电厂设计。

网架( 网壳)结构作为一种高次超静定空间杆系结构，由于其受力性能好(理论上杆件只受轴力作用)、刚度大、整体性及抗震性能好、承载力强、受支座不均匀沉降影响小、适应性强，而计算理论的日益完善以及计算机技术飞速发展，使得对任何极其复杂的三维结构的分析与设计成为可能，因此网架结构被广泛应用于工业与民用建筑领域中。

但网架结构如果其支承结构、支座型式及边界条件设计不合理会对网架结构的安全性和经济性造成重要影响。

1. 支承结构与支承方式目前在很多工程中，网架（网壳）一般由专业的钢构公司根据事先假定的边界约束条件进行设计，再将他们算出来的支座反力作为外加荷载作用到下部支承结构中。

把网架（网壳）和下部支承结构分开计算，网架支座相对于下部结构的位移虽然可以通过弹性约束方法模拟，但是由下部支承结构变形带来的支座沉陷等支座本身的变位很难估算准确，算出来的结构内力在某些情况下会与实际情况差别较大，可能会给工程留下安全隐患。

下部结构可能是柱，也可能是梁，也可能是其他结构形式，不仅刚度是有限的，而且具体工程刚度差异可能很大，在这种假定条件下，算出来的杆件内力、支座反力及下部结构内力与采用网架支座刚度为实际刚度且上、下部结构共同工作的力学模型所计算出来的结果肯定是不相同的。

另外，分开计算还割裂了上下部结构的协同工作，使得上、下部结构的周期和位移计算均不准确。

通常网架的支承可以分为：周边支承、点支承以及点支承与周边支承混合使用三种方式，周边支承是将网架周边节点搁置在梁或柱上，点支承则是将网架支座以较大的间距搁置于独立梁或柱上，柱子与其他结构无联系。

网架（网壳）搁置在梁或柱上时，可以认为梁和柱的竖向刚度很大，忽略梁的竖向变形和柱子轴向变形，因此网架（网壳）支座竖向位移为零，网架（网壳）支座水平变形应考虑下部结构共同工作。

在周边支承网架（网壳）支座的径向应将下部支承结构作为网架（网壳）结构的弹性约束，而点支承网架（网壳）支座的边界条件应考虑水平X和Y两个方向的弹性约束。

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。