拱結構立體桁架結構網殼結構網架結構膜結構懸索結構橋梁結構大跨度鋼結構單元19-網架結構構造與識圖大型展廳網架結構的應用北京首都國際機場3號（T3）航站樓網架結構的應用邢臺體育館網架結構的應用網架結構的應用邢職體育館學生自制網架模型倉庫車庫展廳車間網架結構的應用教學要點和教學要求:☆知識點

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網架結構形式（各種分類）和構成特點、節點構造

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兩種典型網架的構造與設計圖識圖★要求

理解:

1．網架結構形式、構成特點和適用范圍

掌握：1．網架屋面材料和找坡形式

2.網架桿件、節點構造、支座

3.螺栓球網架及焊接球網架的設計圖識讀單元19-網架結構構造與識圖本節課主要內容1、了解：空間結構的力學特性2、理解：網架結構形式（按不同情況分類）及構成特點單元19-網架結構構造與識圖0網架結構概述空間網格結構網架網殼（平板型）（曲面型）以大致相同的格子或尺寸較小的單元(重復)組成的。雙層三層單層雙層“全能”大型公共建筑（工業、民用體育建筑）發展最快設計、加工、施工簡便一、空間結構特性

（一）優越的力學性能傳統結構屋蓋

(如：梁式、框架式及拱式體系)每一構件:截面大小、分擔職能的輕重，鮮明主次關系如：檁條（次梁）主梁（受力由小到大）空間結構（如網架、網殼）多次超靜定體系每一構件:均是整體結構的一部分，主次關系不鮮明按照空間的幾何特性分擔承受荷載任務優良力學性能三度空間三向受力呈空間工作狀態桿件截面遠比平面結構的小良好的抗震性能b、大變形問題a、軸力為主單元19-網架結構構造與識圖

（二）良好的經濟性、安全性與適用性經濟性好三度空間三向受力呈空間工作狀態適應各種荷載（集中、均布；靜力、動力）抗震性好b、減重a、節材安全性高高次超靜定結構良好的內力重分布能力額外安全儲備，可靠度較高適用性強不同跨度、不同支承條件正方形、矩形、多邊形、圓形、扇形、三角形以及彼此組合一、空間結構特性單元19-網架結構構造與識圖介紹最常用的幾種按結構組成：通常分為雙層或三層網架；按支承情況：周邊支承、點支承、周邊支承與點支承混合、三邊支承一邊開口等形式；按網格組成：兩向或三向平面桁架組成的交叉桁架體系、三角錐體或四角錐體組成的空間桁架角錐體系等共計13種。二、平板式空間網架的形式單元19-網架結構構造與識圖

（一）按結構組成分類上弦腹桿下弦下弦中弦上腹桿下腹桿上弦按（弦桿層數）不同——分為?1．雙層網架

2．三層網架

（a）雙層網架(最常用)

（b）三層網架二、平板式空間網架的形式單元19-網架結構構造與識圖

（二）按支承情況分類1．周邊支承網架所有節點均擱置在柱或梁上、傳力直接、受力均勻——采用較多（a）網格寬度=柱距（b）周邊支承于圈梁不受柱距約束周邊支承網架應設置側向邊桁架或剛性系桿二、平板式空間網架的形式單元19-網架結構構造與識圖

（二）按支承情況分類2、點支承網架點支承網架可置于四個或多個支承上。

——主要用于大柱距工業廠房、倉庫、加油站、展覽廳（a）四點支承網架（b）多點支承網架點支承網架二、平板式空間網架的形式單元19-網架結構構造與識圖

（二）按支承情況分類3、周邊支承+點支承混合網架適用在點支承網架中：當周邊設有圍護結構和抗風柱時。

——適用于工業廠房和展覽廳等公共建筑。周邊支承與點支承混合網架二、平板式空間網架的形式單元19-網架結構構造與識圖

（二）按支承情況分類4、三邊支承/兩邊支承網架

在矩形平面建筑中，網架僅在三邊或兩對邊上支承、

另一邊或兩對邊成自由邊三邊支承或兩邊支承網架（a）三邊支承

（b）兩邊支承二、平板式空間網架的形式單元19-網架結構構造與識圖

（二）按支承情況分類4、三邊支承/兩邊支承網架自由邊的特殊處理——普遍做法如圖：自由邊的處理（a）增加網架層數（b）設置邊托梁、托架二、平板式空間網架的形式單元19-網架結構構造與識圖

（三）按網格組成分類**1、交叉桁架體系（豎向平面桁架交叉）網架由若干相互交叉的豎向平面桁架組成

（注意：正交、斜交、正放、斜放的含義）（1）兩向正交正放網架（2）兩向正交斜放、（兩向斜交斜放網架）（3）三向網架特點：a、由豎向平面桁架相互交叉組成，上、下弦桿長相等；上、下弦桿和腹桿在同一平面內，桿件類型少。

b、一般應使斜腹桿受拉，豎桿受壓。

c、斜腹桿與弦桿間的夾角宜在40°～60°之間。二、平板式空間網架的形式單元19-網架結構構造與識圖（三）按網格組成分類1、交叉桁架體系（1）兩向正交正放網架*構成特點：兩組平面桁架互成90°交叉組成，分別與邊界平行。上、下弦的網格尺寸相同，且在同一方向平面桁架長度一致，制安簡便。二、平板式空間網架的形式單元19-網架結構構造與識圖（三）按網格組成分類1、交叉桁架體系（1）兩向正交正放網架*對周邊支承網架，水平支撐宜在上弦或下弦網格內沿周邊設置；對點支承網架，水平支撐應在通過支承的主桁架附近的四周設置。

其他特點：上、下弦平面呈正方形的網格，基本單元為：

一個不全由三角形組成的六面體。

——幾何可變。

——應適當設置水平支撐。二、平板式空間網架的形式單元19-網架結構構造與識圖（1）兩向正交正放網架*對于周邊支承、正方形平面的網架：——受力類似于雙向板。（邊長比=1：1）——兩個方向的桿件內力差別不大。（隨著邊長比的變化，兩個方向的桿件內力差別加大）

兩向正交正放網架的受力狀況——與平面尺寸、支承情況關系很大對于點支承網架：——支承附近的桿件及主桁架跨中弦桿的內力最大，其他部位桿件的內力很小，兩者差別較大。適用范圍：矩形的各種支承形式二、平板式空間網架的形式（三）按網格組成分類1、交叉桁架體系單元19-網架結構構造與識圖（2）兩向正交斜放網架*構成特點：兩向豎向平面桁架——垂直交叉，——與邊界成45°短桁架對長桁架有嵌固作用，受力有利。角部產生拉力，常取無角部形式（b）。兩向正交斜放網架（a）（b）（三）按網格組成分類1、交叉桁架體系二、平板式空間網架的形式單元19-網架結構構造與識圖（2）兩向正交斜放網架受力情況：比正交正放網架空間剛度大，受力均勻，用鋼省。適用范圍：

建筑平面為矩形的情況二、平板式空間網架的形式（三）按網格組成分類1、交叉桁架體系單元19-網架結構構造與識圖（3）三向網架*構成特點：

三個方向的豎向平面桁架互成60°角斜交叉。a.上、下弦網格：正三角形，穩定三棱體幾何不變體系。——受力好，剛度大，傳力均勻b.匯交于一個節點桿件達13根，宜用圓鋼管+焊接空心球節點。二、平板式空間網架的形式（三）按網格組成分類1、交叉桁架體系單元19-網架結構構造與識圖（3）三向網架*適用范圍：三角形、六邊形、多邊形和圓形等跨度較大的建筑平面。a.三向網架節間較大

——有時可達6m以上b.圓形平面時

——周邊不規則網格需處理二、平板式空間網架的形式（三）按網格組成分類1、交叉桁架體系上海萬人體育館-1975年屋面網架提升單元19-網架結構構造與識圖2四角錐體系網架正放四角錐網架*

正放抽空四角錐網架斜放四角錐網架*棋盤形四角錐網架星形四角錐網架二、平板式空間網架的形式（三）按網格組成分類單元19-網架結構構造與識圖（三）按網格組成分類2四角錐體系網架—概述四角錐為組成單元網架上、下弦平面均為正方形網格上、下弦網格相互錯開半格下弦平面正方形四個頂點對應于上弦平面正方形形心以腹桿連接上、下弦節點，形成四角錐體?？尚纬啥喾N形式。一般只有斜腹桿，不設豎腹桿。二、平板式空間網架的形式單元19-網架結構構造與識圖構成特點：組成單元：倒四角錐體

錐底四邊—上弦桿

錐棱—腹桿

各錐頂相連—下弦桿（三）按網格組成分類2四角錐體系網架（1）正放四角錐網架*二、平板式空間網架的形式上、下弦桿均//邊界。上、下弦節點連接8根桿件當腹桿與下弦平面夾角45°——網架的所有桿件等長。單元19-網架結構構造與識圖適用范圍：平面接近正方形；較大荷載和大柱距懸掛吊車工業廠房屋蓋。

桿件受力：較均勻，空間剛度好。（比其它類型四角錐網架及兩向網架）。（三）按網格組成分類2四角錐體系網架（1）正放四角錐網架*二、平板式空間網架的形式單元19-網架結構構造與識圖（2）正放抽空四角錐網架構成特點：周邊網格錐體不動，跳格抽掉一些四角錐單元中的腹桿和下弦桿，使下弦網格尺寸擴大一倍。其他特點：桿件較少起拱方便抽空后，

下弦桿內力的均勻性較差適用范圍：中、小跨度屋面荷載較輕的各種支承網架。

（三）按網格組成分類2四角錐體系網架二、平板式空間網架的形式單元19-網架結構構造與識圖（3）斜放四角錐網架*構成特點：組成單元：倒四角錐體，錐底上弦桿與邊界成45°角各錐頂連接的下弦桿與邊界平行上弦網格呈正交斜放，下弦網格呈正交正放。適用范圍：中、小跨度周邊支承、混合支承矩形平面情況（三）按網格組成分類2四角錐體系網架二、平板式空間網架的形式單元19-網架結構構造與識圖（3）斜放四角錐網架*其他特點1：桿件較少上弦點6根，下弦點8根）受力合理：上短壓；下長拉（三）按網格組成分類2四角錐體系網架二、平板式空間網架的形式單元19-網架結構構造與識圖（3）斜放四角錐網架*其他特點2：宜用壓型鋼板、壓型鋁板屋面

——解決排水難題。（三）按網格組成分類2四角錐體系網架二、平板式空間網架的形式單元19-網架結構構造與識圖（3）斜放四角錐網架*其他特點3：

周邊支承，支承沿周邊切向無約束時——必須在網架周圍布置剛性邊梁；點支承，在周邊設置封閉的邊桁架以保持網架的幾何不變。（三）按網格組成分類2四角錐體系網架二、平板式空間網架的形式單元19-網架結構構造與識圖另外還有一些可以參考了解：單向折線形網架（屬交叉桁架體系）棋盤形四角錐網架星形四角錐網架棋盤形四角錐網架正放四角錐網架的中間四角錐間隔抽空，下弦桿呈正交斜放上弦桿呈正交正放。星形四角錐網架

組成：兩個倒置的三角形小桁架相互正交。適用：中、小跨度周邊支承矩形接近方形平面。

三角錐體系網架三角錐網架抽空三角錐網架蜂窩形三角錐網架

三角錐網架

上、下弦平面均為三角形網格。桿件受力均勻，本身為幾何不變體，整體抗扭、抗彎剛度好。適用于大中跨度、重屋蓋建筑物三角形、六邊形和圓形平面最佳

抽空三角錐網架

抽去部分腹桿和下弦桿。下弦桿內力較大，用鋼量省，空間剛度較三角錐網架小。適用于中、小跨度三角形、六邊形和圓形平面。

蜂窩形三角錐網架

上下弦為正三角形和正六邊形網格上弦短，下弦長，受力合理。適用：中、小跨度周邊支承的情況六邊形、圓形或矩形平面。

小結1、理解：網架結構形式（按結構形式、支承）2、理解：網架按網格組成分類及構成特點3、了解空間結構的特性

1、網架結構按結構形式分類？

2、網架結構按支承情況分類？

3、網架結構按網格組成分類？

作業本節主要內容知識點：網架結構的計算方法及特點（補充，了解）網架選型基本規定

1、選型2、屋面材料和找坡形式

3、桿件4、節點5、圖紙要求：1、掌握:網架結構屋面材料和找坡形式2、掌握:網架結構常用桿件截面、節點組成3、了解:網架選型基本規定4、了解:網架結構的支座分類5、看懂:網架結構常見的桿件和球節點構造6、熟讀：兩種網架結構的設計圖網架結構

三、網架結構的構造設計特點*（一）計算方法要點1、一般計算原則網架結構設計計算應遵循現行有關國家或行業標準規定。

《空間網格結構技術規程》JGJ7-2010《建筑結構荷載規范》《鋼結構設計規范》《冷彎薄壁型鋼結構技術規范》《建筑抗震設計規范》

網架外荷載按靜力等效原則：節點承受轄區內荷載假定節點鉸接桿件只受軸力

*當桿件上作用有局部荷載

(懸掛吊車)，還須考慮局部彎矩影響。1、一般計算原則

三、網架結構的構造設計特點*（一）計算方法要點（1）空間桁架位移法*（精確法，流行）（2）差分法與擬夾層板法（近似法，漸少）2、計算方法及特點實質：矩陣位移法適用：各種條件均可電算：ANSYS、SAP、MST、PKPM系列適用范圍較小，有一定誤差10~20%，可查圖表計算

三、網架結構的構造設計特點*（一）計算方法要點總原則：根據建筑平面形狀和跨度大小，支承方式、荷載大小、屋面構造和材料、制作安裝方法等因素。

《空間網格結構技術規程》JGJ7-2010

大跨度：60m~120m

中跨度：30～60m

小跨度：30m以下1、選型（二）構造選型及一般設計規定

三、網架結構的構造設計特點*（1）常用形式：（三大體系、共13種）平面桁架系組成：兩向正交正放網架、兩向正交斜放網架、兩向斜交斜放網架、三向網架、單向折線形網架。四角錐體組成：正放四角錐網架、正放抽空四角錐網架、棋盤形四角錐網架、斜放四角錐網架、星形四角錐網架。三角錐體組成：三角錐網架、抽空三角錐網架、蜂窩形三角錐網架。（二）構造選型及一般設計規定

三、網架結構的構造設計特點*1、選型選型的（2）~（7）為網架選型考慮的具體因素；應根據工程實際情況選擇。歸納如下表：（二）構造選型及一般設計規定

三、網架結構的構造設計特點*1、選型

三、網架結構的構造設計特點*（二）構造選型及一般設計規定（二）構造選型及一般設計規定支承方式平面形狀宜選用網架周邊支承（三邊支承一邊開口可參照選型，須注意開口邊的做法）

矩形長寬比≤1.5中小跨度(≤60m)斜放四角錐網架兩向正交斜放網架兩向正交正放網架棋盤形四角錐網架正放抽空四角錐網架正放四角錐網架星形四角錐蜂窩形三角錐網架大跨度(＞60m)兩向正交正放網架兩向正交斜放網架正放四角錐網架斜放四角錐網架長寬比＞1.5且≤2兩向正交正放網架、正放四角錐網架、正放抽空四角錐網架、斜放四角錐網架長寬比＞2兩向正交正放網架、正放四角錐網架、正放抽空四角錐網架、單向折線形網架圓形、三角形、多邊形中小跨度(≤60m)

抽空三角錐網架、蜂窩形三角錐網三向網架、三角錐網架大跨度(＞60m)三向網架、三角錐網架四點支承、多點支承矩形正放四角錐網架、正放抽空四角錐網架、兩向正交正放網架周邊支承與點支承混合兩向正交正放網架、斜放四角錐網架1、網架結構選型表（8）對跨度不大于40m多層建筑的樓層及跨度不大于60m的屋蓋，可采用以鋼筋混凝土板代替上弦的組合網架結構。

組合網架宜選用正放四角錐網架、正放抽空四角錐網架、兩向正交正放網架、斜放四角錐網架和蜂窩形三角錐網架。1、選型（二）構造選型及一般設計規定

三、網架結構的構造設計特點*（9）網架可采用上弦或下弦支承方式，

當采用下弦支承時

——應在支座邊形成豎直或傾斜的邊桁架。（10）網架網格尺寸和高度可根據:

網架形式、跨度大小、屋面材料以及構造要求和建筑功能等因素確定。對于周邊支承的網架，可按規范表格選用。（二）構造選型及一般設計規定

三、網架結構的構造設計特點*1、選型表

網架的上弦網格數和跨高比—周邊支承時網架形式鋼筋混凝土屋面體系鋼檁條屋面體系網格數跨高比網格數跨高比兩向正交正放網架、

正放四角錐網架、

正放抽空四角錐網架（2~4）+0.2L210~14（6~8）+0.07L2（13~17）+0.03L2兩向正交斜放網架、棋盤形四角錐網架、斜放四角錐網架、星形四角錐網架（6~8）+0.08L2注：1.L2為網架短向跨度，單位為m。

2.當跨度在18m以下時，網格數可適當減少。（二）構造選型及一般設計規定

三、網架結構的構造設計特點*（11）起拱度要求

（12）網架的撓度要求起拱要求：當短跨跨度L2

＞60m，須起拱；起拱度≤L2/300

。容許撓度：用作屋蓋時，≤L2/250

用作樓蓋時，≤L2/300

（二）構造選型及一般設計規定

三、網架結構的構造設計特點*2、網架結構體系的屋面（1）屋面材料：綜合考慮各種因素有檁體系：“檁條+輕質屋面”的方案

——采用較多無檁體系：（混凝土屋面板、鋼絲網水泥板）

——越來越少。（二）構造選型及一般設計規定

三、網架結構的構造設計特點*2、網架結構體系的屋面（2）找坡形式：*(常用坡度2%~5%)網架屋面找坡的形式（四種）：a.上弦節點上加小立柱找坡b.網架變高度；c.整個網架起拱；d.支撐柱變高度。（二）構造選型及一般設計規定

三、網架結構的構造設計特點*（1）桿件截面：

（圓鋼管、雙角鋼）

圓鋼管（無縫鋼管）——性能最優，使用最廣泛（2）桿件材料：常用Q235或Q345鋼材（另：不銹鋼）3、網架桿件（二）構造選型及一般設計規定

三、網架結構的構造設計特點*（3）桿件的計算長度l0（l為桿件幾何長度，一般取兩桿端球節點中心距）3、網架桿件（二）構造選型及一般設計規定

三、網架結構的構造設計特點*（1）受壓桿件：[

]=180（2）受拉桿件：一般桿件：[

]=400

支座附近處桿件：[

]=300

直接承受動力荷載桿件：[

]=250。

（4）容許長細比3、網架桿件（二）構造選型及一般設計規定

三、網架結構的構造設計特點*

為了保證網架桿件的承載力和必要的剛度，限制桿件的最小截面規格：

不得小于：

鋼管φ48×2

角鋼L50×3（5）桿件最小截面規格3、網架桿件（二）構造選型及一般設計規定

三、網架結構的構造設計特點*4、網架節點構造要求：（補充）受力合理，傳力明確桿軸線交于一點*構造簡單，施工方便*避免死角，桿件兩端應封閉（二）構造選型及一般設計規定

三、網架結構的構造設計特點*網架節點形式：焊接空心球節點*

螺栓球節點*

焊接鋼板節點4、網架節點（二）構造選型及一般設計規定

三、網架結構的構造設計特點*焊接空心球節點構造

空心球當球直徑設計為D時：——用下料為1.414D直徑的圓板經壓制成型做成半球，再由兩個半球對焊而成材料為Q235鋼或Q345鋼。（1）焊接空心球節點4、網架節點（二）構造選型及一般設計規定

三、網架結構的構造設計特點*焊接空心球節點構造

內部具體構造圖:不加肋(a)和加肋(b)（1）焊接空心球節點4、網架節點

（a）無肋空心球

（b）有肋空心球

A

D

30o

30o

2

2

A

D

D/2~D/3

30o

30o

2

2t/3

B

B

（二）構造選型及一般設計規定

三、網架結構的構造設計特點*空心球節點桿件間縫隙a≥10mm（1）焊接空心球節點4、網架節點應用廣泛“萬向對中”（二）構造選型及一般設計規定

三、網架結構的構造設計特點*焊接空心球（1）焊接空心球節點4、網架節點鋼管與鋼球焊接構造圖（二）構造選型及一般設計規定

三、網架結構的構造設計特點*焊接球節點網架設計圖（２）螺栓球節點4、網架節點螺栓球節點由螺栓、鋼球、銷子(或止緊螺釘)、套筒、錐頭或封板組成，適用連接鋼管桿件（二）構造選型及一般設計規定

三、網架結構的構造設計特點*（２）螺栓球節點4、網架節點螺栓球節點的套筒、錐頭和封板采用Q235、Q345鋼材；鋼球采用45號鋼；螺栓、銷子或止緊螺釘采用高強度鋼材如45號鋼等。（二）構造選型及一般設計規定

三、網架結構的構造設計特點*螺栓：節點中最關鍵的傳力部件，一根鋼管桿件的兩端各設置一顆螺栓。螺栓直徑：一般由網架中最大受拉桿件內力控制（２）螺栓球節點4、網架節點（二）構造選型及一般設計規定

三、網架結構的構造設計特點*鋼球直徑D：直徑大小要滿足按要求擰入球體的任意相鄰兩個螺栓不碰、套筒接觸面不相碰條件然后用規范公式確定球直徑（２）螺栓球節點4、網架節點（二）構造選型及一般設計規定

三、網架結構的構造設計特點*套筒——六角形的無紋螺母

——用以擰緊螺栓、傳遞桿件軸向壓力。套筒壁厚按網架最大壓桿內力計算確定，

——需要驗算開槽處截面承壓強度。止緊螺釘是套筒與螺栓連系的媒介