铝合金空间网格结构及其应用
建筑知识：常见建筑结构类型及其特点
建筑知识：常见建筑结构类型及其特点建筑结构是指建筑物所使用的结构材料和结构形式。
建筑结构是建筑物的基础，不同的结构能够满足不同的建筑需求，因此建筑结构的选择非常重要。
在本文中，我们将介绍常见的建筑结构类型及其特点。
1.钢结构钢结构是指通过焊接和螺栓连接钢材板、H型钢和管材构成的框架结构。
钢结构具有抗震、抗风、抗火、可重复利用等优点。
它还能够实现大跨度、高品质和现代设计要求，并且在工业化制造方面具有优势。
因此，它在商业建筑、超高层建筑和大型运输设施等领域广泛应用。
2.预制混凝土结构预制混凝土结构是指通过在工厂中制造混凝土构件，在现场进行拼装的结构，其拼装依靠浇注点和连接点。
预制混凝土结构可以节省施工时间，减少现场噪声和污染，并可以实现高度定制和质量控制。
它广泛应用于公共建筑、住宅、桥梁和隧道等领域。
3.钢混凝土结构钢混凝土结构是指利用钢筋和混凝土结合所构成的结构。
它结合了钢的强度和混凝土的耐久性和保护性，能够承受大量的荷载。
钢混凝土结构具有防火、耐震、耐久性好等特点，适用于高层建筑、桥梁、高速公路、水坝和其他重要建筑物。
4.框架结构框架结构是指通过使用钢材、混凝土、木材或复合材料作为柱和梁来构造钢框架或混凝土框架，然后在框架内铺设地板和屋顶结构。
框架结构具有形式多样、经济实用、可维修性好、耐用性能好等特点。
它适用于住宅、公共建筑、商业和工业建筑。
5.空间网格结构空间网格结构是指利用钢材或铝合金等材料所构成的三维结构，空间网格结构的构成是由一系列六面体或四面体单元组合而成的，具有轻量化、可拆卸和可扩展性等优势。
空间网格结构被广泛应用于航空航天、地铁站、体育馆和剧院等场所。
总之，建筑结构类型的选择取决于建筑物的使用目的、地理位置和所承受的荷载等因素。
每种结构都有其优点和缺点，设计人员应该考虑这些因素来选择最适合的结构类型，以确保建筑物的安全性和持久性。
7.检验取样标准(主体结构 铝合金结构)
检查数量:全数检查。检验方法:检查复验报告。
4.3.3焊条外观不应有药皮脱落、焊芯生锈等缺陷，焊剂不应受
潮结块。
检查数量:按量抽查不少于100，且不应少于10包。
检验方法:观察检查。
4.4.1铝合金结构连接用高强度大六角头螺栓连接副、扭剪型高强度螺栓连接副、高强度螺栓、普通螺栓、铆钉、自攻螺钉、拉铆钉、锚栓(机械型和化学试剂型)、地脚锚栓等紧固标准件及螺母、垫圈等标准配件，其品种、规格、性能等应符合国家现行有关产品标准和设计要求。高强度大六角头螺栓连接副、扭剪型高强度螺栓连接副出厂时应分别随箱带有扭矩系数和紧固轴力(预拉力)的检验报告。
检查数量:全数检查。
检验方法:检查产品的质量合格证明文件、标识及检验报告等。
4.6.3铝合金面板的规格尺寸及允许偏差、表面质量、涂层质量等应符合设计要求和本规范的规定。
检查数量:每种规格抽查50%，且不应少于3件。
检验方法:观察、用10倍放大镜检查及尺量。
4.7.1铝合金材料防腐涂料的品种、规格、性能等应符合国家现
检验方法:观察和用小锤敲击检查。
6.2.4自攻螺钉、铆钉、拉铆钉等与连接铝合金板应紧固密贴，外观排列应整齐。
检查数量:按连接节点数抽查10%，且不应少于3个。
检验方法:观察或用小锤敲击检查。
6.3.2高强度大六角头螺栓连接副终拧完成1h后、48h内应进行终拧矩检查，检查结果应符合本规范附录B的规定。
5.2.6焊缝应与母材表面圆滑过渡，其表面不得有裂纹、焊瘤、弧坑裂纹、电弧擦伤等缺陷。
检查数量:每批同类构件抽查10%，且不应少于3件;被抽查构件中，每一类型焊缝按条数抽查5%，且不应少于1条;每条检查1处，总抽查数不应少于10处。
网架、网壳结构
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
l/3 l l/3
l/4 l
l
l/3
l
l
l/4
l/3
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
筒壳结构
第一节概述网壳结构即为网状的壳体结构，或者说是曲面状的网架结构，其外形为壳，其构成为网格状，是格构化的壳体，也是壳形的网架。
一、网壳结构的特点(1)网壳结构的杆件主要承受轴力，结构内力分布比较均匀，应力峰值较小，因此可以充分发挥材料强度作用。
(2)由于它可以采用各种壳体结构的曲面形式，在外观上可以与薄壳结构一样具有丰富的造型，无论是建筑平面或建筑形体，网壳结构能给设计人员以充分的设计自由和想象空间，通过使结构动静对比、明暗对比、虚实对比，把建筑美与结构美有机地结合起来，使建筑更易于与环境相协调。
(3)由于杆件尺寸与一整个网壳结构相比很小，可把网壳结构近似地看成各向同性或各向异性连续体，利用钢筋混凝土薄壳结构分析结果进行定性的分析。
(4)网壳结构中网格的杆件可以用直杆代替曲杆，即以折面代替曲面，如果杆件布置和构造处理得当，可以具有与薄壳结构相似的良好的受力性能。
同时，又便于工厂制造和现场安装，在构造和施工方法上具有与平板网架结构相同的优越性。
网壳结构按杆件的布置方式分类有：单层网壳和双层网壳两种形式，一般来说，中小跨度(一般为40m 以下)时可采用单层网壳，跨度大时采用双层网壳。
单层网壳由于杆件少、重量轻、节点简单、施工方便，因而具有更好的技术经济指标，但单层网壳曲面外刚度差、稳定性差，各种因素都会对结构的内力和变形产生明显的影响，因此在结构杆件的布置、屋面材料的选用、计算模式的确定、构造措施的落实及结构的施工安装中，都必须加以注意，双层网壳可以承受一定的弯矩，具有较高的稳定性和承载力。
当屋顶上需要安装照明、音响、宇调等各种设备及管道时，选用双层网架能有效地利用空间，方便天花或吊顶构造、经济合理，双层网壳根据厚度的不同，有等厚度与变厚度之分。
二、网壳结构的材料网壳结构按材料分类有木网壳，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，有的跨度已超过100m。
网架与网壳
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。
第六章 空间网格结构.
空间网格结构第六章网架结构空间网架（格）结构是由许多杆件根据建筑形体要求，按照一定的规律进行布置，通过节点连接组成的一种网状的三维杆系结构，它具有三向受力的性能，故也称三向网架。
其各杆件之间相互支撑，具有较好的空间整体性，是一种高次超静定的空间结构，在节点荷载作用下，各杆件主要承受轴力，因而能够充分发挥材料强度，结构的技术经济指标较好。
空间网格结构的外形可以为平板状，也可以呈曲线状。
前者称为平板网架，常简称为网架；后者称为曲面网架或壳形网架结构，常简称为网壳。
6.1 概述网架结构在最近30年来得到了很大的发展，在国内外得到了广泛的应用。
网架结构平面布置灵活，空间造型美，便于建筑造型处理和装饰、装修，能适应不同跨度、不同平面形状、不同支承条件、不同功能需要的建筑物。
特别是在大、中跨度的屋盖结构中网架结构更显示出其优越性，被大量应用于大型体育建筑、公共建筑、工业建筑中，同时在一些小型建筑的屋盖中应用也比较广泛，如门厅、加油站、收费站、大型雨篷。
近年来，随着电子计算机的广泛应用和计算技术的发展，使网架结构的设计效率大大提高。
网架结构的施工安装和质量检测技术也日益提高，出现了许多专业生产厂家和公司，实现了设计、制作、安装一体化。
为网架结构推广普及提高了物质上和技术上的保证。
网架（平板）结构具有以下优点：1．网架为三向受力空间结构，比平面结构自重轻、节省钢材。
2．网架结构整体刚度大、稳定性好、安全储备高，能够有效地承受各种非对称荷载、集中荷载、动荷载的作用，对局部超载、施工时不同步提升和地基不均匀沉降等有较强的适应能力，并有良好的抗震整体性。
通过适当的连接构造，还能承受悬挂吊车及由于柱上吊车引起的水平总横向的刹车力作用。
网架（平板）结构具有以下优点：3．网架是一种无水平推力或拉力的空间结构，一般简支在制作上，这能使边梁大为简化，也便于下部承重结构的布置，构造简单，节省材料。
4．网架结构应用范围广泛，平面布置灵活，对于各种宽度的工业建筑、体育建筑、公共建筑，平面上不论是方形、矩形、多边形、圆形、扇形等都能进行合理的布置。
大跨度单层铝合金网壳结构在施工中的重点难点分析——以郫县体育馆网壳工程为例
大跨度单层铝合金网壳结构在施工中的重点难点分析——以郫县体育馆网壳工程为例蒲珩璠;覃良玉;覃明;陈绍洪;陈宝【摘要】郫县体育馆项目是由铝合金网壳结构结合防水铝板等形成承重结构与围护结构一体化造型屋盖体系,其独特的造型及结构给施工带来一定难度.文章以郫县体育馆网壳工程为例分析了施工的重点难点,并在施工过程中采取有针对性的施工措施,保证了结构施工的安全性.【期刊名称】《四川建筑》【年(卷),期】2017(037)002【总页数】3页(P263-264,267)【关键词】大跨度铝网壳;体育馆;精确定位;加工精度;安装精度【作者】蒲珩璠;覃良玉;覃明;陈绍洪;陈宝【作者单位】四川元丰建设项目管理有限公司,四川成都610051;四川元丰建设项目管理有限公司,四川成都610051;成都市成华区政府投资项目评审管理中心,四川成都610051;成都市西汇投资有限公司,四川郫县611730;四川省城市建设工程监理有限公司,四川成都610041【正文语种】中文【中图分类】TU245.2体育场馆等大型公共建筑通常要求内部没有支撑构件，能形成大跨度、高大的开敞空间。
单层铝合金网壳结构跨度大、结构简洁、受力均匀、荷载传递路线短、结构整体性强、构件强度充分发挥、工作效率高、结构自重轻，同时具有外观新颖、降低能耗、扩大使用空间、免日后维护、零渗漏的特点。
大跨度铝合金结构相对于钢结构，铝合金结构在材料损耗、结构自重、跨度、安装工艺、施工工艺和工期等方面具有很大的优势。
因此，大跨度单层铝合金网壳结构在工程实践中得到了较为广泛的应用。
但由于铝合金网壳结构在跨度、建筑造型、网格形式、节点形式、杆件截面和内力、支座约束、施工方法等方面的特点，在整个施工过程中必须抓牢施工的重点和难点。
本文针对铝合金网壳结构的重点和难点，以郫县体育馆网壳工程为例进行了具体分析，并在施工过程中有针对性的采取措施，在最大限度提高美观的同时，保证了结构施工的安全性。
网壳结构建筑
网壳结构的引出
–中世纪,木材成为穹顶结构的主要覆盖材料; 到19 世纪, 铁的应用为穹顶的发展开创了一个新纪元, 使覆盖大跨 度建筑物成为可能。 – 近代, 钢筋混凝土结构理论的出现及应用使穹顶的厚度 大大降低, 薄壳穹顶受到人们的极大关注, 从而开辟了结 构工程新领域。 1922 年在德国耶拿建造了 土木工程史上第一座钢筋混 凝土薄壳结构----耶拿天文 馆, 其净跨为25m, 顶厚为 60. 3mm, 厚跨比大约为1/ 400.
中国网壳结构的发展
中国网壳结构的发展
– 我国的空间结构在上世纪50年代末较多地采用薄壳结 构、悬索结构，60年代中采用网架结构，80年代较多 地采用网壳结构，直到21世纪,这些比较传统的近代空 间结构,除薄壳结构外,均获得了长期蓬勃的发展,工程项 目遍布全国城镇各地。 – 网壳结构在我国解放初曾有所应用，当时主要是一类 联方型的网状筒壳，材料为型钢或木材跨度在30M左 右，如扬州苏北农学院体育馆、南京展览中心(551厂)、 上海长宁电影院屋盖结构等。
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铝合金空间网格结构及其应用
空间网格结构是由大致相同的格子或尺度较小的基本结构单元组合而成，可均匀三向传
递力流的空间结构.本文所涉及的铝合金空间网格结构包含单、双层网壳和网架.若按节点刚
度分类，铝合金网架和双层网壳属铰接体系，铝合金单层网壳属刚接体系.即在对网架和双
层网壳进行结构分析时，可假定节点为铰接，杆件只承受轴力; 对单层网壳可假定节点为刚
接，杆件除承受轴力外，还承受弯矩、扭矩和剪力等.若按单元组成分类，铝合金空间网格
结构均属刚性单元结构，包括以梁单元作为基本构件的单层网壳和以杆单元作为基本构件的
网架和双层网壳.上述两种分类方法中，杆单元对应于铰接体系，节点具有3个自由度，构
件单元仅受轴力作用; 梁单元对应于刚接体系，每个节点具有6个自由度，构件单元在承受
轴力的同时受到不可忽略的弯矩作用.事实上用于工程中的任何节点体系都是既非理想铰接
又非理想刚接，节点都处于半刚性状态，而结构分析中所采用的模型只是一种分析简化方法，
在结构分析中应尽可能采用符合结构实际受力行为的结构模型，充分考虑其合理性以保证结
构的安全性.
从形态学角度来看，网架结构构件密度高于单层网壳，杆件的高密度布置导致网架构件
的高冗余性，存在承载力过剩问题，而单层网壳冗余构件较少或不存在冗余构件，这对结构
整体屈曲性能有着不可忽视的影响.
2. 1 铝合金空间网格结构在国外的应用
网壳结构最早可追溯到1863 年，有“穹顶之父”之称的德国人Schwedler 设计建造了
第一个钢网壳结构.最早的网架结构于1940 年建成于德国，采用Mero 体系.近几十年来，
以网壳和网架为代表的空间网格结构飞速发展.相比于钢网架和网壳结构，铝合金空间网格
结构出现较晚，1951 年建成的英国“探索”穹顶是世界上建成最早的铝合金网壳结构.随着
加工技术的不断发展，制造工艺的改进，节点体系的不断创新，计算分析以及设计水平的提
高，铝合金空间网格结构不但在诸如体育场馆、会展中心、剧场等公共建筑中被采用，而且
在大型石油化工产品的储罐、火力发电厂的干煤库及污水处理厂等工业领域也得到了广泛的
推广和应用.表1 列举了国外部分具有代表性的铝合金空间网格结构.
2. 2 铝合金空间网格结构在我国的应用
空间结构在我国的应用始于上世纪五十年代，其中最具代表性的是1956 年建成的天津
体育馆屋盖，我国的螺栓球节点体系也是70 年代引入Mero节点体系概念发展起来的.自20
世纪90 年代以来，铝合金空间网格结构在我国的应用也逐渐增多.到目前为止，我国各地
已建成了多座包括网壳、网架在内的铝合金空间网格结构.