钢结构---网架结构分析
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。
网架结构简介PPT优秀课件
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2.两向正交斜放网架
1）定义： 由两组相互交叉成90度的平 面桁架组成，但每片桁架与建筑平面边线 的交角为45度。可理解为两向正交正放网 架在建筑平面上放置时转动45度。
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2）特点： 网架中各片桁架长短不一。节间数有
若改变上下弦错开的平移值，或相对 旋转上下弦杆，并适当抽去一些弦杆和腹 杆，即可到各种形式的四角锥。
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1、正放四角锥网架
图 正放四角锥网架
正放四角锥网架空间刚度较好，但杆件数量较多， 用钢量偏大。适用于接近方形的中小跨度网架，宜 采用周锥）
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运动场看台
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平面形状为矩形、多点支承的网架，可选 用正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架， 两向正交正放网架。对多点支承和周边支 承相结合的多跨网架还可选用两向正交斜 放网架或斜放四角锥网架。
平面形状为圆形、正六边形及接近正六边 形且为周边支承网架，可选用三向网架， 三角锥网架或抽空三角锥网架。对中小跨 度也可选用蜂窝形三角锥网架。
• 两向正交斜放 短桁架对长桁架有嵌固作用，受力
有利角部产生拔力，常取无角部形式。
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3、两向斜交斜放网架 由两个方向桁架相交◎角交叉而成，形
成棱形网格。适用于两个方向网格尺寸不 同，而要求弦杆长度相等。 • 两向斜交斜放 适用于两个方向网格尺寸不同
的情形受力性能欠佳，节点构造较复杂。
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图 三向网架
• 选用原则： • 网架跨度较大时，
采用。
图2 三层网架
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双层网架的常见形式
平面桁架网架 四面锥体系网架
两向正交正放网架
网架结构课件ppt
防腐防锈
对网架结构进行防腐防锈处理，延长结构使 用寿命。
维护保养记录
建立维护保养记录制度，对每次检查、维修 和保养情况进行记录，以便于管理。
安全注意事项
高空作业安全
吊装作业安全
在网架结构施工过程中，涉及到高空作业 的情况较多，应采取必要的安全措施，如 系安全带、搭设安全网等。
在进行整体吊装时，应确保吊装设备和索 具的安全可靠，遵守操作规程，确保作业 人员和设备安全。
在施工过程中，对网架结构的各项参 数进行监测，发现问题及时进行调整 ，确保施工精度和质量。
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整体吊装
将拼装好的网架整体吊装到预定位置 ，并进行固定。
维护保养
定期检查
定期对网架结构进行检查，包括杆件、节点 、焊缝等部位，确保结构安全。
损坏修复
发现网架结构有损坏或异常情况时，及时进 行修复或更换。
网架结构的应用场景
网架结构广泛应用于 工业厂房、仓库、展 览馆、体育场馆等建 筑领域。
此外，网架结构还可 用于大型设备支撑、 舞台搭建、临时设施 等领域。
网架结构也可用于桥 梁、高速公路、地铁 等交通设施的建设。
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PART 02
网架结构的特性
REPORTING
受力特性
受力性能优异
网架结构能够将荷载均匀分散到 各个杆件上，从而减小单个杆件 承受的荷载，提高整体结构的承 载能力。
防火安全
安全用电
在网架结构施工现场，应设置消防设施， 并保持完好有效。同时，应加强火源管理 ，严禁吸烟等行为。
在施工过程中，应遵守安全用电规定，严 禁乱拉乱接电线，确保用电安全。
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REPORTINGLeabharlann THANKS感谢观看
建筑结构选型------- 网架结构
平板网架的结构体系及其形式
• 三角锥网架 刚度特点及应用： 刚度较差，适用于屋
2.抽空三角锥网架
盖荷载较轻、跨度较 小的情况。
3.蜂窝形三角锥网架
组成特点： 上弦杆仍呈正三角形， 下弦杆则随抽锥方式 的不同而呈三角形、六边形等多种图案。 经济效果： 因杆件数与节点 数都比三角锥网架少，所以 用钢量也较少。
A.刚度好，内力均匀 B.杆件短，钢材强度得到充分发挥 C.杆件细，球铰小，节约钢材
3. 多层（弦杆）网架缺点
A.杆件和节点数量增多，增加了安装工作量 B.交汇杆件增多，球铰变大，杆件交角变小
4. 克服多层（弦杆）网架缺点的办法
局部单元抽空，加大中间弦杆间距
5. 多层（弦杆）网架工程实例
见右图 我国首都机场波音747机库
三角锥单元体
组成特点： A.由倒置的三角锥排列而成，其上下 弦杆 形成的网格图案均为正三角形; B.如果网架的高度h=s· SQRT(2/3)(s为弦杆 长度)，则 网架的全部杆件均等长； C.锥体间为角-角相连。 受力及刚度特点： 三角锥网架受力比较均匀，整体刚度也较 好。 应用： 一般适用于大中跨度及重屋盖的建筑物。
• 周边支承网架
2.结构选型
C.结构选型
三向网架
圆形或多边形的周边支 承网架，当荷载和跨度 较大时，应选用刚度较 好的右图两种方案
三角锥网架
网架结构的受力特点及其选型
• 四点及多点支承网架
1.受力特点
正交正放方 案因传力路 径较短而受 力更佳
2.结构选型
点支承宜选 用正交正放 方案
正交斜放
正交正放
2.影响因素
主要为跨度，还有荷载大小、节点 形式、平面形状、支承条件、起拱 因素、建筑功能与造型等
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。
钢结构网架工程施工难点及对策
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。
《建筑钢结构设计》5-2 网架结构
2.2.2 温度作用
温度作用是指由于温度变化，使网架杆件产生附加温度应力， 必须在计算和构造措施中加以考虑。网架结构是超静定结构， 在均匀温度场变化下，由于杆件不能自由热胀冷缩，杆件会产 生应力，这种应力成为网架的温度应力。温度场变化范围是指 施工安装完毕(网架支座与下部结构连接固定牢固)时的气温与当 地常年最高或最低气温之差。另外工厂车间生产过程中引起温 度场变化，这可由工艺提出。 目前温度应力的计算方法有：采用空间杆系有限元法的精确计 算方法和把网架简化为平板或夹层板构造的近似分析法。
2.1.3 网架结构的形式与分类
主要有15种网架，根据其组成可划分为四大类。 1、由平面桁架系组成的网架结构，它是由平面桁架发展和演变 过来的。由于平面桁架系的数量和设置方位不同。这类网架又 可分成四种： (1)两向正交正放网架；(2)两向正交斜放网架； (3)两向斜交斜放网架；(4)三向网架。
2、由四角锥体组成的网架结构，它的基本单元是由4根 弦杆、4根斜杆构成的正四角锥体。由这些四角锥体排 列组成网架时，还要用上弦杆或下弦杆把相邻的锥顶连 接起来。根据锥体的组合方式和连接锥顶弦杆的方向不 同，这类四角锥体组成的网架又可分为六种： （1）正放四角锥网架；（2）正放抽空四角锥网架； （3）斜放四角锥网架；（4）棋盘形四角锥网架； （5）星形四角锥网架； （6）单向折线形网架，又称折板型网架。
H c tL /L (/E m A 2 /K e )
2.2.3 地震作用
网架由地震引起的振动称为网架的地震反应，它包括内力、变形 和位移。网架的地震反应大小不仅与外来干扰作用(地震波)的大 小及其随时间的变化规律有关，还取决于网架本身的动力特性， 即网架的自振周期和阻尼。由于地震的地面运动为一种随机过程， 运动极不规则，网架又是空间结构，动力特性十分复杂，要正确 分析网架的动力反应比较困难，常作以下简化假定： (1)结构可离散为多个集中质量的弹性体系； (2) 结构振动属于微幅振动，即结构的振动变形很小，仍属于小 变形范畴。线性叠加原理可以适用； (3) 振动时结构的地基各部分作同一运动，即不考虑地面运动 的 相位差的影响；
网架结构解析
a.正放四角锥网架:以 倒四角锥为组成单元，锥底 的四边为网架的上弦杆，锥 棱为腹杆，建筑平面为矩形 时，上下弦杆均与边界平行 或垂直。上下弦节点各连接 8根杆件，构造较统一。正放 四角锥网架的杆件受力比较 均匀，板的规格单一，便于 起拱，屋面水相对容易处 理，但因杆件数目较多，其 用钢量偏大。适用于接近方形的中小跨度网架，宜采用周边支承。
II.四角锥体系网架 这类网架是由若干倒置的四角锥（图5.1.8）按一定规律组成。 网架上下弦平面均为方形网格，上、下弦网格相互错开半格，下弦 节点均在上弦网格形心的投影线上，与上弦网格四个节点用斜腹杆 相连。通过改变上下弦的位置、方向，并适当地抽取一些弦杆和腹 杆，可得到各种形式的四角锥网架。这类网架的腹杆一般不设竖 杆，只有斜杆。仅当部分上、下弦节点在同一竖直直线上时，才需 要设置竖腹杆。
（2）点支承网架：可以置于4个或多个支承上，前者称为四点支承 网架，后者称为多点支承网架。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，多点支承网架的悬挑长度可 取跨度的1/4~1/3(图5.1.18)。 点支承网架与柱子相连宜设柱帽以减小冲剪作用。
(3)周边支承与点支撑混合网架:是指在点支承网架中，当周边没有 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 支承方式适用于厂房和展览厅等公共建筑。（图5-20）。
(4)三边支承或两边支承网架（图5.1.21） 在矩形平面建筑中，由于考虑扩建的可能性或由于建筑功能的要
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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。
3、平板网架可分为交叉桁架体系和角锥体系两类。
角锥体系受力更为合理，刚度更大。
4、网架的高度与短跨之比一般为1/15左右。
网架杆件一般采用钢管，节点一般采用球节点。
一、拱式结构：
（1）、拱的受力特点与适用范围：
1.拱是一种有推力的结构，它的主要内力是轴向压力。
可利用抗压性能良好的混凝土建造大跨度的拱式结构。
2.由于拱式结构受力合理，在建筑和桥梁中被广泛应用。
适用于体育馆、展览馆等。
（2）拱的类型：
拱可分为三铰拱、两铰拱和无铰拱，后两种拱采用较多。
二、悬索结构
（1）悬索结构，是比较理想的大跨度结构形式之一，在桥梁中被广泛应用。
悬索结构的主要承重构件是受拉的钢索，钢索是用高强度钢绞线或钢丝绳制成。
（2）索的拉力取决于跨中的垂度，垂度越小拉力越大。
索的垂度一般为跨度的1/30。
三、薄壁空间结构
（1）也称壳体结构。
属于空间受力结构，主要承受曲面内的轴向压力，弯矩很小。
（2）薄壳常用于大跨度的屋盖结构，如展览馆、俱乐部、飞机库等。
薄壳结构多采用现浇钢筋混凝土，费模板、费工时。