大跨空间结构复习题

1.网架的结构类型。分三大类：A平面桁架系网架（a.两向正交

正放网架；b.两向正交斜放网架；c.两向斜交斜放网架；d.

三向网架；e.单向折线形网架）。B.四角锥体系网架（a.正放四角锥网架；b.正放抽空四角锥网架；c.斜放四角锥网架；

d.棋盘形四角锥网架；

e.星形四角锥网架）。C三角锥体系网

架（a.三角锥网架；b.抽空三角锥网架；c.蜂窝型三角锥网架）。蜂窝形三角锥汇交节点最少，三向网架汇交节点最多。

正交正放，正放四角锥方便吊顶。

2.古、近、现代大跨结构特点。古代：以木材构筑框架，还以

砖石构筑拱顶。近代：以水泥和钢材构筑桁架、拱、钢架、薄壳。现代：以钢材构筑网架、立体桁架、以高强钢索构筑悬索，以膜材构筑薄膜，还有混合结构。

3.网架结构的选型。选型时考虑的因素，平面、跨度、支承、

荷载、构造、材料、安装。对于周边支承情况的矩形平面。A 当其边长比小于或等于1.5时，宜用斜放四角锥网架、棋盘形四角锥网架、正放抽空四角锥网架，也可以考虑用两向正交斜放网架、两向正交正放网架；B当边长比大于1.5时，宜用两向正交正放网架、正放四角锥网架和正放抽空四角锥网架；C点支承的情况宜用两向正交正放网架、正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架；D圆形平面多边形平面用三向网架、三角锥网架、抽空三角锥网架；E大跨度建筑物，尤其是当跨度近百米时，实际工程的经验证明，三角锥网架和三向网架其

耗钢量反而比其他网架省。

4.空间结构与平面结构有何不同？答：平面结构，荷载作用方

向平行于结构中面并沿结构中面方向均匀分布，或不同平面的结构单一在各向平面内的平行荷载作用下相互间的合作效应没有影响或影响很小。空间结构，具有不宜分解为平面结构体系的三维形体，具有三维受力特性，在荷载作用下呈空间工作的结构。

5.空间结构有哪几种基本类型？各类基本类型有哪些基本形

式？答：有A实体结构（薄壳、折板、平板）。B网格结构（网架、网壳、立体桁架）。C张力结构（悬索、薄膜）。D混合结构（张弦梁（桁架）、斜拉网架（网壳）、索承网壳）。

6.何为实体结构、网格结构、张力结构、混合结构？答：实体

结构：用钢筋混凝土材料建造，内部无空洞或空洞率很小的结构，特点a.以薄膜压力为主，能充分发挥混凝土强度；b.

折板抗弯刚度大，可作为受弯和压弯构件；c.既是承重结构，又是维护结构；d.曲面壳体模板复杂，耗工、耗材、耗时。

网格结构：由标准化的刚构件和加大组成，并按一定规律相连而成的高次超静定空间网状结构。张力结构：通过对索或膜施加预张力以后形成的结构。混合结构：几种以上某两种或几种结构的优点组合而成的结构。

7.网格结构有哪些常用节点？答：焊接或螺接钢板节点、焊接

空心球节点、螺栓球节点、相贯节点、铸钢节点、我国自行

研制的嵌入式毂节点。

8.用有限元法对网架进行分析时，采用了哪些基本假设？答：A

节点为铰接，杆件只考虑受轴力；B按小挠度理论计算；C按弹性方法分析。

9.在确定网架结构的高度时，需考虑哪些因素？并说明理由。

答：a.与屋面荷载和设备有关（当屋面荷载较大时，网架应选择得较厚，反之可薄些。当网架中必须穿行通风管时，网架高必须满足次高度。但当跨度较大时，除能穿通风管外，就决定于相对挠度的要求）；b.与平面形状有关（当平面形状为圆形、正方形或接近正方形的矩形时，网架高度可去小些）；

c.与支承条件有关（点支承比周边支承的网架高度要大）。

10.在确定网架结构网格尺寸时，需考虑哪些因素？并说明理由。

答：a.与屋面材料有关（钢筋混凝土板尺寸不宜过大，否则安装有困难，一般不超过3m；当采用有檩体系构造方案时，檩条长度一般不超过6m；当网格大于6m时，斜腹杆应再分。）；

b.与网架高度有一定比例关系（斜腹杆与弦杆的夹角应为

45°——55°较好）。

11.网架屋面排水坡的形成有几种方式？这几种方式有何优缺

点？答：有A整个网架起坡（这种形式类似桁架起拱的做法，但起拱高度是根据屋面排水坡坡度决定的，起拱高度会改变网架的内力分布规律）。B网架变高度（不但节省找坡小立柱的用钢量，还由于网架跨度中间高度增加，还可以降低网架

上下弦杆内力的峰值，使网架内力趋于均匀。但是由于网架变高度，腹杆及上弦杆种类增多，给网架制作与安装带来一定困难。做法：网架下弦不变，上弦根据坡进行变化。特点：

a.节省小立柱用钢量；

b.跨中抬头，减少杆内力，整体内力

分布趋于均匀；c.腹杆种类较多，特别是节点类型较多，给制作和安装带来一定困难。）。C上弦节点上加小立柱找坡（在上弦杆节点上加小立柱形成排水坡的方法比较灵活，小立柱的构造也比较简单。做法：根据坡度大小改变小立柱高度，形成排水坡。特点：a.可灵活地形成双坡，四坡或多坡屋面；

b.构造简单，可焊接或用螺栓拧在球体上；

c.当小立柱较高

时，应进行稳定验算。）。

12.网架起拱主要是为了消除人们在视觉或心理上对建成的网架

具有下垂的感觉。当要求起拱时，拱度可取小于或等于网架短向跨度的1：300。网架结构的容许挠度，用作屋盖时不得超过网架短向跨度的1：250。当网架用作楼层时参考混凝土结构设计规范，容许挠度取网架跨度的1：300。

13.网架计算的基本假定和计算模型。假定：a.节点为铰接，杆

件只承受轴向力；b.按小挠度理论计算；c.按弹性方法分析。

计算模型：a.铰接杆系计算模型；b.梁系计算模型；c.平板计算模型。

14.焊接空心球节点有哪些优缺点？答：优点：构造和制造均较

简单，球体外型美观、具有万向性，可以连接任意方向的杆

件。缺点：由于球节点由等厚钢板制成，在与钢管铰接处应力集中明显，形成应力尖峰值，使球体受力不均匀；由于钢管与球正交连接，焊接长等于钢管周长，没有余量，要求焊缝必须与钢管等强，而且在多数情况下，焊接时工件不能翻身，就造成一圈焊缝中俯、侧、仰焊均有的全位置焊接，因此对焊接要求高而难度大。

15.螺栓节点有哪些优缺点？答：制作精度由工厂保证，现场安

装快捷，工期短，有利于房屋建造周期的缩短；其制作费用比焊接空心球节点高。缺点：组成节点的零件较多，增加了制作成本，高强螺栓上开槽对其受力不利，安装时有否拧紧不宜检查。

16.杆件截面选择时，需遵从哪些原则？答：A每个网架结构所选

截面规格不宜过大，以方便加工与安装，一般小跨度网架以三到五种为宜，大、中跨度网架也不宜超过10种规格。B杆件宜选用壁厚较薄的截面，以使杆件在截面面积相同的条件下，能获得较大的回转半径；有利于压杆稳定。C宜选用市场常供钢管。D考虑到杆件材料负公差的影响，宜留有适当的余地。

17.圆钢管截面有哪些力学特点？答：回转半径大、截面特性无

方向性、抗压承载能力高。分为高频电焊钢管和无缝钢管。

18.在螺栓球节点网架中杆件的计算产度等于杆件几何产度L，而

在焊接球节点网架中杆件的计算长度小于杆件几何产度L，试

说明理由。答：螺栓刚度差，无抗剪能力，杆件的转动不受约束，类似于铰点焊接具有抗剪刚度，提供约束力，杆件两端不能近似看成铰接。

19.网架节点设计应满足哪些要求？答：A牢固可靠，传力明确简

捷。B构造简单，制作简便，安装方便。C用钢量省，造价低。

D构造合理，使节点尤其是支座节点的受力状态符合设计计算假定。

20.当网架只承受恒载和活载作用时，应考虑哪些荷载组合？