网架结构
网架结构设计建议
网架结构设计
1.网架结构类型
正放四角锥网架的节点、杆件数量最少、用钢量最省，屋面排水处理方便。
本工程网架选型合理。
2.网格尺寸：网格尺寸宜取(1/12~1/6L2)=2~4m，本工程取2m，合理。
3.高跨比：1/10~1/18L2=2.4~1.3m，本工程取1.8m，合理
4.荷载取值：按建筑做法及实际工程需要取值，请自校
5.温度作用：考虑±20°的温差作用，合理
6.强度控制（内力）：杆件应力比宜控制在0.85以下，请自校
7.长细比（杆件）：杆件长细比按压杆和拉杆分别控制长细比，请自
校
8.变形控制（位移）：屋面结构控制在1/250内，请自校
9.杆件截面构造要求：相连续的构件截面差别不应超过20%，截面
规格差不宜大于2档。
避免刚度突变。
请自校
节点：
10.螺栓球：球直径按规范公式计算。
请自校
11.螺栓：受力满足承载力要求（由杆件内力控制），另外构造还应根
据相邻杆件及相关封板、锥头、套筒等零部件不相碰的要求核算螺栓直径（核算方法可通过检查可能相碰点至球心的连线与相邻杆件轴线间的夹角之和不大于杆件之间夹角）。
请自校
12.套筒：根据相应杆件的最大轴向承载力按压杆计算，构造上内孔
径可比螺栓直径大1mm。
请自校
13.支座：本工程属于较小跨度的网架结构，采用平板支座，合理。
采用全固接的方式，网架构件需要考虑温度作用产生的受力。
网架结构制作、安装施工工艺
网架结构制作、安装1 一般规定钢网架的制作、安装与检验除应遵照《网架结构设计与施工检验》(JGJ7—1991)和《网架结构工程质量检验评定标准》JGJ78—1991或行业标准《钢网架螺栓球节点》JGJ75.1—1991.《钢网架焊接球节点》JGJ75.2—1991.《钢网架检验及检收标准》JGJ75.3—1991等有关网架规程标准外, 还应遵守国家标准《建筑工地程质量检验评定标准》GBJ301—1988、现行国家标准《钢结构工程施工及验收规范》GB50205—2001和《螺栓球节点钢网架焊缝超声波探伤及质量分级法》JG/T3034.2—1996.《焊接球节点钢网架焊缝超声波探伤及质量分级法》JG/T3034.1—1996, 以及其他有关钢材等国家标准的规定的进行。
2 材料钢网架所用的材料, 根据其在钢架中所处的位置不同而不同, 如杆件、封板、锥头、套筒和焊接空心球均为Q235钢或16Mn钢；实心螺栓球为45号钢；螺栓、销子或螺钉均为40Cr、40B.20MnTiB；8.8S的高强度螺栓可采用45号钢等。
制作所用的材料必须符合设计要求, 如无出厂合格证或有疑问时, 必须按现行国家标准《钢结构工程施工及验收规范》GBJ50205—2001的规定对其进行机械性能试验和化学分析, 证明符合标准和设计要求后方可使用。
3 空心球网架焊接工艺顺序空心球–钢管网架结构的安装焊接方法根据结构的跨度和安装方法不同而异。
一般是根据网架的几何平面特点和起重条件将整片网架分成几块,在地面分别组焊成片, 然后在高空拼焊成整体网架。
球体一般在工厂制作焊接, 钢管采用无缝管。
小型网架应尽可能在工厂将球体和钢管组焊成“哑铃式”构件, 以减少现场焊接工作量。
大型网架则在现场地面进行球-管小拼焊接, 并成片, 尽量减少高空焊接工作量。
网架形状为空间曲面时, 往往各球-管节点标高各异, 宜部分采用高空散装方案。
4 空心球制作焊接工艺1空心球制作焊接接头坡口形状与尺寸网架结构的空心球一般用热压工艺制作, 首先将钢板下料后加热至850～900℃, 然后采用上、下模具热压成半球形, 经检验圆度合格后, 修切边缘及坡口, 装配定位焊接内环肋, 最后进行成品球的焊接。
10第十章 网架结构
当锥尖向上时 ，上弦为正 三角形网格 ， 下弦为 正六角形网 格。
六角锥体网架杆件多，结点构造复杂； 屋面板为六角形或三角形，施工也较困难。 因此，仅在建筑有持珠要求时采用，一般
不宜采用。
本节所介绍的网架型式很多，其型式
的选择取决于建筑平面形状和尺寸，也取
决于屋盖的设计和建筑的具体条件，诸如
荷载、材料、施工方法、建筑物内部装修
做的有利，因为它的截面对受力有利，而且钢管杆件的结点 连接构造比较简单，可以节省材料，降低金属用量。 杆件采用16锰薄壁钢管(钢管厚度最薄可为1.5mm)比较 合理和有利,角钢杆件一般只在小跨度而且网架型式又简单 的情况下使用。
二、网架的结点
网架结点的型式和构造应与杆件形式相配 合。杆件为角钢时，应用钢板连接。连接方法可 以采用焊接与螺栓连接同时配合应用的方式。
适用范围：
由于网架具有上述优点，所以它的应用
范围很广，不仅适用于中小跨度的工业与民
用建筑，而且尤其适用于大跨度的体育馆、
展览馆、影剧院、大会堂等屋盖结构。
第二节 网架结构的分类
网架结构按外形的不同，可分为曲面网架和平面网架 两类(图10—2)。
一、曲面网架(或称 “网壳”) 曲面网架的外形 具有单曲或双曲等各 种曲面形状(图)。它 可以是单层曲面网格， 也可以是双层曲面网 格。曲面网架是利用 一定的起拱度来实现 外力的空间传递。曲 面网架相当于壳体挖 空，它的结构机理与 薄壳差不多，故这种 网架也称“网壳”。
二、两向正交斜放网架
这种网架也是两个方向的桁架组成，两向网架相交 也是成直角(90°)。不过，两个方向的桁架与建筑平面 边线斜交45° (图10—4)。
最长的桁架长度并不因平面长边的增加 而改变，它克服了两向正交正放网架当建筑 平面为长条矩形时接近单向受力状态的缺点。 所以，这种网架不仅可用于正方形建筑平面， 而且尤其适合用于任意尺寸的矩形建筑平面。 它适用于中等跨度和大跨度（60m以上) 的建筑，经济效果比前一种更为明显，应用 范围比前一种更为广泛。
网架结构
2.正放抽空四角锥网架
构成特点：在正放四 角锥网架的基础上， 除周边网格不动外， 适当抽掉一些四角锥 单元中的腹杆和下弦 杆。使下弦网格尺寸 比上弦网格尺寸大一 倍。
3.斜放四角锥网架
斜放四角锥网架也是倒置四角锥组成，上弦网格呈正 交斜放，下弦网格呈正放正交；也就是下弦杆与边界 垂直（平行），上弦杆与边界呈45°夹角
日本计划未来建造巨球状海上漂浮城市，在遭遇极端天气时还可潜入海底。每座巨球状城 市可容纳5000人，并可依托该城，在海床上执行科学研究。这种未来漂浮城市名为“海洋 螺旋”，由日本东京清水建设株式会社(Shimizu Corp)与东京大学、日本海洋与地球科技 研究社(Jamstec)联合设计推出。城市以球型建造，可漂浮于海面之上，也可沿海内15公 里长的巨大螺旋管下潜至海底4公里处。该螺旋建筑同时作为资源开发工厂，收集稀有金属 和稀土资源。 清水公司希望打造多座漂浮城市，以抵御日本频发的地震等极端天气。每 个“海洋螺旋”建造成本约250亿美元(约合人民币1535亿元)，一期工程有望在2030年建 成。该工程将使用工业化规模的3D打印技术，采用树脂等材料代替混凝土，并确保嫉妒防 水。每个巨球直径约500米，里面有旅馆、居民区以及商业区，球内人类和海底研究站的 生活补给可通过水下对接设施以及更小球体运送。
1.正放四角锥网架结构
构成特点：以倒四角锥体为组成单元，锥底的四边 为网架的上弦杆，锥棱为腹杆，各锥顶相连即为下 弦杆，它的上、下弦杆均与相应边界平行。正放四 角锥网架的上、下弦节点均分别连接八根杆件。当 取腹杆与下弦平面夹角为45° 时，网架的所有杆件 （上、下弦杆和腹杆）等长，便于制成统一的预制 单元，制造、安装都比较方便
建筑实例——上海大舞台
主馆呈圆形，高33 米，屋顶网架跨度直 径110米，可容纳观 众18000人，网架类 型为三向网架，用钢 量47KG/M2
网架结构毕业设计
网架结构毕业设计网架结构毕业设计近年来，随着城市化进程的加快和建筑技术的不断发展，网架结构作为一种新兴的建筑形式，逐渐受到人们的关注和喜爱。
网架结构以其轻巧、灵活、美观的特点，成为现代建筑设计中的热门选择。
本文将探讨网架结构的设计原理、应用领域以及发展趋势。
一、设计原理网架结构的设计原理是基于力学和材料学的原理。
其核心思想是通过将杆件和节点相连接，形成一个稳定的三维结构。
杆件承担着承重的功能，节点则起到连接和传递力的作用。
通过合理的设计和布局，使得整个结构能够承受外部荷载，并保持稳定。
在网架结构的设计中，材料的选择是至关重要的。
常见的网架结构材料包括钢材、铝材和复合材料等。
不同的材料具有不同的特点和性能，需要根据具体的使用环境和要求来选择。
同时，设计者还需要考虑材料的强度、刚度、耐久性等因素，以确保结构的安全和可靠性。
二、应用领域网架结构的应用领域非常广泛，涵盖了建筑、桥梁、体育场馆等多个领域。
在建筑领域，网架结构常用于大跨度建筑的设计，如展馆、体育场等。
其轻巧的特点使得大空间的覆盖成为可能，同时还能够创造出独特的建筑形象。
在桥梁领域，网架结构可以用于设计各种形式的桥梁，如悬索桥、斜拉桥等。
其高强度和刚性使得桥梁能够承受大荷载，同时又能够减少材料的使用量。
在体育场馆领域，网架结构可以用于设计大型的体育场馆，如足球场、篮球馆等。
其灵活性和可变形性使得观众能够获得更好的视野和观赛体验。
三、发展趋势随着科技的不断进步和创新，网架结构在设计和施工方面也有了许多新的发展趋势。
首先，数字化设计技术的应用使得网架结构的设计更加精确和高效。
通过计算机模拟和分析，可以在设计阶段就对结构的性能进行评估和优化，从而提高结构的安全性和可靠性。
其次，新材料的应用也为网架结构的发展带来了新的可能。
例如，碳纤维复合材料具有轻质、高强度的特点，可以用于设计更加轻巧和刚性的网架结构。
再者，可持续发展的要求也对网架结构的设计提出了新的挑战。
网架结构有几种类型
(一)网架结构有几种类型？1.平面桁架系网架2.四角锥体系网架3.三角锥体系网架(二)网架结构是如何选型的？网架的选型应根据建筑平面形状和跨度大小、网架的支撑方式、荷载大小、屋面构造和材料、制作安装方法等，结合实用与经济的原则综合分析确定。
一般情况应选择几个方案经优化设计而确定。
(三)网架结构屋面排水有哪几种方式？1.整个网架起拱2.网架变高度3.上弦节点上加小立柱4.支承柱变高度(A:空间桁架位移法是以网架的杆件为基本单元，以节点位移为基本未知量，首先建立杆件单元的内力与位移关系，形成单元刚度矩阵；然后根据节点的变形协调条件和静力平衡条件，求解节点的位移值。
求得节点位移后，即可根据杆件单元的内力与位移关系求出全部杆件内力.B:网板法一种以空间桁架系为计算模型的差分分析法，适用于正放四角锥网架计算。
分析时以网架某一方向的上、下弦杆内力及上弦节点挠度为未知数，基本方程为四阶的差分方程。
当考虑剪切变形和变刚度影响时，可求得较精确的计算结果。
(五)网架结点一般有哪几种类型？各有何特点？1.焊接空心球节点：这种节点的优点是构造和制造均较简单、球体外形美观、具有万向性，可以连接任意方向的杆件。
其缺点是由于球节点有等厚钢板制成，因此，在与钢管交接处应力集中明显，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，焊缝长等于钢管周长，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。
2.螺栓球节点：这种节点的优点是制作精度由工厂保证，现场装配快捷工期短，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而拼装费用低。
这种节点可用于以建造临时设施便于拆装。
其缺点为组成节点的零件较多，增加了制造成本，高强螺栓上开槽对其受力不利，安装时有否拧紧不易检查。
安装时应特别注意对结合面处的密封防腐处理，特别在湿度较高的南方地区应重视防腐措施。
网架结构
１.网架结构的组成
（1）第一类是由平面桁架系组成的网架结构
两向正交正放网架 ：这是由两组平面桁架系组成的网架，
桁架系在平面上的投影轴线互成90°交角，且与边界平行 或垂直，所形成网格可以是矩形的，也可以是正方形的 。
水平斜撑杆
选用原则：在矩 形建筑平面中， 网架的弦杆垂直 于及平行于边界。 图3.4两向正交正放网架
即四面体。三角锥体可以顺置，也可以倒置。
三角锥网架 ：将三角锥体的角与角连接，使上下弦杆组成 的平面图均为正三角型，即称三角锥网架 。
蜂窝型三角锥网架：这种网架也也由三角锥体单元组成，
但其连接方式为上弦杆与腹杆位于同一垂直平面内，上下
弦节点均汇集六根杆件，是常见网架中节点汇集杆件最少 的一种。
由于其受压上弦杆的长度比受压下弦杆杆的长度短，
水平斜撑杆
水平斜撑杆
图3.5 周边支承网架水平斜撑布置方式之一
两向正交斜放网架：它可由梁向正交正放网架在水平面上 旋转45°而得，其交角也是90°，但每片桁架不与建筑 物轴线平行，而是成45°的交角，故成为两向正交斜放网 架。
三向网架：比两向网架的刚度大，适合在大跨度结构中采 用，其平面适用于三角形，梯形及正六边形，在圆形平面 中也可采用。
焊接空心球节点
焊接空心球节点构造 简单，适用于连接钢 管杆件（图3.30）球 面与管件接时，只需 将钢管沿正截切断， 施工方便。
图3.30 焊接空心球节点
图3.28 焊接钢管节点
图3.29 管件直接汇交节点
螺栓球结点 螺栓球结点的构造 螺栓球结点由钢球、螺栓、套筒、销钉（或螺钉） 和锥头（或封板）等零件组成（图3.34），适用 于连接钢管杆件。
图3.7 三向网架
三向网架 三个方向的平面桁架 相互交角60 比两向网架刚度大， 适合大跨度 常用于正三角形，正 六三角形平面 在某些平面形状会出 现不规则杆件
网架结构建筑案例
网架结构建筑案例
网架结构建筑是指基于钢结构或其他材料构建的一种具有骨架结构的建筑形式，其特点是轻巧、灵活、美观等。
下面，我将介绍一个网架结构建筑的典型案例。
这个案例是位于中国上海的上汽大厦。
上汽大厦是中国上汽集团的总部大楼，也是上海虹口区的地标性建筑之一。
这座建筑采用了网架结构，给人一种独特的视觉效果。
上汽大厦的网架结构由许多钢材构成，通过精确计算和精密加工，形成了一个坚固而美观的骨架。
整个建筑的外墙采用了大面积的玻璃幕墙，使室内外的景色相互融合，营造出了一种开放、明亮的空间感。
上汽大厦的网架结构不仅仅是一种美观的设计，更重要的是其具有很强的适应性。
这个建筑是以交通工具制造业为主的公司总部，需要满足大量办公空间和展示空间的需求。
而网架结构的灵活性使得整个建筑内部的空间可以根据需要自由划分，可以灵活调整不同部门的布局以及展示区的大小和形式。
此外，上汽大厦的网架结构还具有很好的抗震性和抗风性。
上海地处中国沿海地带，常常受到台风的影响，而网架结构的设计可以减少建筑的风阻，使其更能抵御极端天气的侵袭。
总的来说，上汽大厦是一个典型的网架结构建筑案例。
它不仅在设计上具有独特的美感，而且在实际使用中展现出了自己的优势。
它的灵活性、适应性和抗灾性让人们对网架结构建筑有
了更深入的理解和认识。
未来，随着科技的不断进步和人们对建筑环境需求的不断提高，网架结构建筑将会有更广泛的应用和发展。
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网架和网壳总称为空间网格结构。
这种空间网格结构是由多根杆件按照某种有规律的几何图形通过节点连接起来的空间结构，它可以充分发挥三维空间的优越性，传力路径更见简捷特别适用于大跨度建筑。
由双层或多层平板形网格组成的结构称为网架结构（简称网架），由单层或双层曲面形网格结构称为网壳。
一、网架结构的组成
1）第一类是由平面桁架系组成的网架结构
两向正交正放网架：这是由两组平面桁架系组成的网架，桁架系在平面上的投影轴线互成90°交角，且与边界平行或垂直，所形成网格可以是矩形的，也可以是正方形的。
两向正交斜放网架：它可由梁向正交正放网架在水平面上旋转45°而得，其交角也是9 0°，但每片桁架不与建筑物轴线平行，而是成45°的交角，故成为两向正交斜放网架。
三向网架：比两向网架的刚度大，适合在大跨度结构中采用，其平面适用于三角形，梯形及正六边形，在圆形平面中也可采用。
2）第二类是由四角锥体组成的网架
由四根上弦组成正方形锥底,锥顶位于正方形的形心下方,由正方形四角节点向锥顶连接四根腹杆即形成一个四角锥体,将各个四角锥体按一定规律连接起来,便成为四角锥体网架。
正放四角锥网架:四角锥底边分别与建筑物的轴线相平行,各个四角锥体的底边相互连接形成网架的上弦杆，连接各个四角锥体的锥顶形成下弦杆并与建筑物的轴线平行。
这种网架的上下弦杆长度相等，并相互错开半个节间。
斜放四角锥网架:这种网架是将各四角锥体的锥底角与角相连，上弦（即锥底边）与建筑物轴线成45°交角，连接锥顶而形成的下弦仍与建筑物轴线平行。
这种网架受压的上弦杆长度小于受拉的下弦杆，因而受力比较合理，每个节点交汇的杆件数量少，因此用钢量较少。
缺点：是屋面板种类较多，屋面排水坡的形成比较困难。
棋盘四角锥网架：将整个斜放四角锥网架水平转动45°角，使网架上弦与建筑物轴线平行，下弦与建筑物轴线成45°交角，即得棋盘四角锥网架。
这种网架可以克服斜放四角锥网架屋面板种类多，屋面排水坡形成困难的缺点。
星形四角锥网架：网架单元为一星形四角锥，十字交叉的四根上弦为锥体的底边，由十字交叉点连接一根竖杆，在由交叉的四根上弦杆的另一端向竖杆下端连接，形成四根腹杆，构成星形四角锥网架单元，将各单元的锥顶相连成为下弦杆。
这种网架的受力性能和刚度都比较好。
3）第三类是由三角锥体组成的网架结构,
它的基本单元是由3根弦杆、3根斜杆所构成的正三角锥体,即四面体。
三角锥体可以顺置，也可以倒置。
三角锥网架：将三角锥体的角与角连接，使上下弦杆组成的平面图均为正三角型，即称三角锥网架。
蜂窝型三角锥网架：这种网架也也由三角锥体单元组成，但其连接方式为上弦杆与腹杆位于同一垂直平面内，上下弦节点均汇集六根杆件，是常见网架中节点汇集杆件最少的一种。
由于其受压上弦杆的长度比受压下弦杆杆的长度短，受力比较合理，用钢量较少。
但其上弦组成的图形为六边形，给屋面板设计带来一定的困难。
4）常用的网壳
二、几何尺寸的确定
根据工程经验初步估算网格尺寸如下：
网架高度:网架杆件的内力及挠度与网架的高度有很大的关系，网架的高度越大，杆件的内力越小，但占的空间较大。
相反高度越小，杆件的内力越大，但挠度不宜满足要求。
三、网架的节点
1)网架的节点应使构造力求简单、受力合理、传力明确、制作容易、便于安装和节省材料，尽量使杆件重心线在节点处交汇于一点，以避免出现偏心的影响。
2) 节点的构造和连接应具有足够的刚度和强度，同时应尽量使节点构造与计算假定相符，以减少和避免由于节点构造的不合理而使网架杆件产生次应力和引起杆件内力的变号。
3)网架的连接节点按其构造形式可分为：焊接钢板节点、焊接空心球节点、螺栓球节点、钢管圆筒节点或钢管鼓节点等。
下面介绍常用的几个节点：。