空间网架结构2011.pptx
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1、10 空间网架结构空间网架结构本章提要:本章提要:1、空间网架空间网架结构的特点、类型、组成结构的特点、类型、组成2、网架结构的杆件、节点网架结构的杆件、节点3、网架结构的支承方式、支座节点、网架结构的支承方式、支座节点4、网架结构的屋面做法、网架结构的屋面做法10.1 网架结构的特点、适用范围网架结构的特点、适用范围1 1、定义、定义 由多根杆件根据建筑体型的要求,按照由多根杆件根据建筑体型的要求,按照一定规律进行布置,通过节点连接起来的一定规律进行布置,通过节点连接起来的三维空间杆系结构。三维空间杆系结构。网架结构根据外形可分为平板网架和曲面网架结构根据外形可分为平板网架和曲面网架。网架。
2、10.1 网架结构的特点、适用范围网架结构的特点、适用范围 平板网架称为网架平板网架称为网架 曲面网架称为网壳曲面网架称为网壳10.1 网架结构的特点、适用范围网架结构的特点、适用范围2 2、特点、特点多向受力的空间结构,跨度大多向受力的空间结构,跨度大刚度大,稳定性好刚度大,稳定性好杆件主要承受轴向力,能充分发挥杆件主要承受轴向力,能充分发挥 材料的强度材料的强度高次超静定,安全度高高次超静定,安全度高10.1 网架结构的特点、适用范围网架结构的特点、适用范围2 2、特点、特点应用范围广,对建筑的适应性强。应用范围广,对建筑的适应性强。对于各种跨度的公共建筑、工业建筑、体育建对于各种跨度的公
3、共建筑、工业建筑、体育建筑,平面无论是方形、矩形、多边形、圆形、筑,平面无论是方形、矩形、多边形、圆形、扇形等都能进行合理的结构布置。扇形等都能进行合理的结构布置。它既适用于周边支承,也适用于三边支承一边它既适用于周边支承,也适用于三边支承一边开口,或两边支承两边开口、或四点及不规则开口,或两边支承两边开口、或四点及不规则多点支承的情况。多点支承的情况。10.1 网架结构的特点、适用范围网架结构的特点、适用范围2 2、特点、特点结构高度小,不仅可以有效地利用建筑空间,而结构高度小,不仅可以有效地利用建筑空间,而且能够利用较小的杆件建造大跨度结构且能够利用较小的杆件建造大跨度结构杆件类型划一,适
4、用于工业化生产、地面拼装的杆件类型划一,适用于工业化生产、地面拼装的整体吊装整体吊装平板网架无水平推力或拉力,一般简支在支座上,平板网架无水平推力或拉力,一般简支在支座上,使边梁大为简化,也便于下部承重结构的布置,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。构造简单,节省材料。10.1 网架结构的特点、适用范围网架结构的特点、适用范围2 2、特点、特点平板网架无水平推力或拉力,一般简支在支座上,平板网架无水平推力或拉力,一般简支在支座上,使边梁大为简化,也便于下部承重结构的布置,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。构造简单,节省材料。占用空间小,并可
5、利用上、下弦之间的空间布置占用空间小,并可利用上、下弦之间的空间布置各种设备及管道,从而降低层高,降低造价,获各种设备及管道,从而降低层高,降低造价,获得良好的经济效果。得良好的经济效果。10.1 网架结构的特点、适用范围网架结构的特点、适用范围2 2、特点、特点采光方便,可设置点式采光、块式采光或井式采采光方便,可设置点式采光、块式采光或井式采光,采光的方式可设置升起的平天窗或侧天窗,光,采光的方式可设置升起的平天窗或侧天窗,采光材料一般用玻璃钢制品或玻璃制品。采光材料一般用玻璃钢制品或玻璃制品。网架结构的屋盖通风方便,既可采用侧窗通风,网架结构的屋盖通风方便,既可采用侧窗通风,也可在屋面上
6、开洞设轴流风机。也可在屋面上开洞设轴流风机。9/243 3、网架结构的应用范围网架结构的应用范围(1)(1)(1)(1)体育建筑体育建筑 (2)(2)公共建筑公共建筑 (3)(3)单层工业厂房单层工业厂房 (4)(4)飞机库飞机库 (5)(5)加油站加油站 (6)(6)收费站收费站 10.1 网架结构的特点、适用范围网架结构的特点、适用范围10/2410.2 网架的结构形式及选型网架的结构形式及选型10.2.110.2.1网架的结构形式网架的结构形式按照杆件的布置规律及网格的格构原理按照杆件的布置规律及网格的格构原理1 1、交叉桁架体系、交叉桁架体系 交叉桁架体系由两向或三向交叉的平面桁架交叉
7、桁架体系由两向或三向交叉的平面桁架组成组成2 2、角锥体系、角锥体系 角锥体系则分别由四角锥、三角锥、六角锥角锥体系则分别由四角锥、三角锥、六角锥组成。组成。网架结构的基本单元体网架结构的基本单元体b、e、g几何可变体系;几何可变体系;a、c、d、f、h几何不变体系几何不变体系12/2410.2 网架的结构形式及选型网架的结构形式及选型10.2.110.2.1网架的结构形式网架的结构形式1 1、交叉桁架体系、交叉桁架体系 交叉桁架体系网架结构是由许多上、下弦平交叉桁架体系网架结构是由许多上、下弦平行的平面桁架相互交叉联成一体的网状结构。行的平面桁架相互交叉联成一体的网状结构。网架的结点构造与平
8、面桁架类似。网架的结点构造与平面桁架类似。整个网架可由两向或三向的平面桁架交叉而整个网架可由两向或三向的平面桁架交叉而成。两向相交的桁架的夹角可为任意角度,成。两向相交的桁架的夹角可为任意角度,一般一般90;三向相交的桁架的夹角一般为;三向相交的桁架的夹角一般为60。13/2410.2 网架的结构形式及选型网架的结构形式及选型10.2.110.2.1网架的结构形式网架的结构形式1 1、交叉桁架体系、交叉桁架体系 分类分类两向正交正放网架(井字形网架)两向正交正放网架(井字形网架)两向正交斜放网架两向正交斜放网架两向斜交斜放网架两向斜交斜放网架三向交叉网架三向交叉网架两向正交正放网架两向正交正放
9、网架定义定义两向正交两向正交由两个相互交叉成由两个相互交叉成90方向的桁架组成。方向的桁架组成。正放正放两个方向的桁架分别平行于建筑平面边线。两个方向的桁架分别平行于建筑平面边线。两向正交正放网架两向正交正放网架 水平斜撑杆水平斜撑杆选用原则:选用原则:在矩在矩形建筑平面中,形建筑平面中,网架的弦杆垂直网架的弦杆垂直于及平行于边界。于及平行于边界。两向正交斜放网架两向正交斜放网架定义定义两向正交两向正交由两个方向相互交叉成由两个方向相互交叉成90的桁架组成,的桁架组成,斜放斜放两个方向的桁架与其相应的建筑平面边线的交角为两个方向的桁架与其相应的建筑平面边线的交角为45。两向正交斜放网架两向正交
10、斜放网架两向正交斜放两向正交斜放 短桁架对长桁架有嵌固作用,受力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。有利,角部产生拔力,常取无角部形式。两向斜交斜放两向斜交斜放 适用于两个方向网格尺寸不同的情适用于两个方向网格尺寸不同的情形,受力性能欠佳,节点构造较复杂形,受力性能欠佳,节点构造较复杂两向正交斜放网架两向正交斜放网架特点特点不仅适用于正方形建筑平面,而且也适用于任意不仅适用于正方形建筑平面,而且也适用于任意尺寸的矩形建筑平面。使用范围较广泛。尺寸的矩形建筑平面。使用范围较广泛。桁架长度不等,从受力角度看,短桁架对长桁架桁架长度不等,从受力角度看,短桁架对长桁架其支
11、承作用,从而降低长桁架的内力。其支承作用,从而降低长桁架的内力。在周边支承的情况下,与正交正放网架相比,不在周边支承的情况下,与正交正放网架相比,不仅空间刚度较大,而且用钢量也较省。特别在大仅空间刚度较大,而且用钢量也较省。特别在大跨度时,其优越性更为明显。跨度时,其优越性更为明显。两向正交斜放网架两向正交斜放网架结构布置结构布置两向正交斜放网架用于较长的矩形建筑平两向正交斜放网架用于较长的矩形建筑平而时,布置方法如图所示。而时,布置方法如图所示。其平面桁架长度其平面桁架长度为其相应的直角边的为其相应的直角边的 倍,桁架最大的长度为建倍,桁架最大的长度为建筑短边长度筑短边长度 l1的的倍。两向
12、斜交斜放网架两向斜交斜放网架定义定义两向斜交两向斜交由两个方向的桁架斜向相交组成,由两个方向的桁架斜向相交组成,斜放斜放桁架弦杆与其相应的建筑平面边线成斜角。桁架弦杆与其相应的建筑平面边线成斜角。特点特点这类网架在网格布置、构造、计算分析和制作安这类网架在网格布置、构造、计算分析和制作安装上都比较复杂,而且受力性能也比较差,除了装上都比较复杂,而且受力性能也比较差,除了特殊情况外,一般不宜使用。特殊情况外,一般不宜使用。三向交叉网架三向交叉网架定义定义由三个方向的桁架互相交叉夹角由三个方向的桁架互相交叉夹角60而成的,而成的,上下弦网格均为三角形。上下弦网格均为三角形。特点特点空间刚度比两向网
13、架好,杆件内力比较均空间刚度比两向网架好,杆件内力比较均匀。但结点汇交的杆件较多,结点构造比匀。但结点汇交的杆件较多,结点构造比较复杂。较复杂。适用于大跨度建筑适用于大跨度建筑,特别是平面为三角形、特别是平面为三角形、六边形和圆形时最为合适。六边形和圆形时最为合适。三向交叉网架结构布置2 角锥体系角锥体系定义定义由三角锥、四角锥或六角锥的锥体单元组成的由三角锥、四角锥或六角锥的锥体单元组成的空间网架结构。空间网架结构。特点特点锥体网架因为不是桁架交叉组成,故网架的上锥体网架因为不是桁架交叉组成,故网架的上下层网格之间设有竖向腹杆。上下网格之间的下层网格之间设有竖向腹杆。上下网格之间的腹杆也就是
14、锥体的棱角斜杆。腹杆也就是锥体的棱角斜杆。(1)三角锥体系三角锥体系定义定义网架的基本单元是一倒置的三角锥体。网架的基本单元是一倒置的三角锥体。组成组成锥底的正三角形的三边为锥底的正三角形的三边为 网架的上弦杆,网架的上弦杆,其棱为网架的腹杆。其棱为网架的腹杆。上、下弦平面均为三角形网格。杆件受力均上、下弦平面均为三角形网格。杆件受力均匀,本身为几何不变体,整体抗扭、抗弯刚度好。匀,本身为几何不变体,整体抗扭、抗弯刚度好。适用于大中跨度及重屋盖建筑物,当建筑平面为适用于大中跨度及重屋盖建筑物,当建筑平面为三角形、六边形和圆形时最为适宜。三角形、六边形和圆形时最为适宜。抽空三角锥网架抽空三角锥网
15、架特点特点杆件数量减少,用钢量省,但空间刚度也较三杆件数量减少,用钢量省,但空间刚度也较三角锥网架小。角锥网架小。上弦网格较密,便于铺设屋面板,下弦网格较上弦网格较密,便于铺设屋面板,下弦网格较疏,以节省钢材。疏,以节省钢材。适用于荷载较小、跨度较小的三角形、六边形适用于荷载较小、跨度较小的三角形、六边形和圆形平面的建筑。和圆形平面的建筑。蜂窝形三角锥网架蜂窝形三角锥网架定义定义由一系列的三角锥组成。上弦平面为正三角形和正由一系列的三角锥组成。上弦平面为正三角形和正 六边形网格,下弦平面为正六边形网格,腹杆与下六边形网格,下弦平面为正六边形网格,腹杆与下弦杆在同一垂直平面内。弦杆在同一垂直平面
16、内。特点特点上弦杆短、下弦杆长,受力合理,每个节点只汇上弦杆短、下弦杆长,受力合理,每个节点只汇交交 6 根杆件。根杆件。是常用网架中杆件数和节点数最少是常用网架中杆件数和节点数最少的一种。的一种。上弦平面的六边形网格增加了屋面板布置与屋面上弦平面的六边形网格增加了屋面板布置与屋面找坡的困难。找坡的困难。适用于中、小跨度周边支承的情况,可用于六边适用于中、小跨度周边支承的情况,可用于六边形、圆形或矩形平面。形、圆形或矩形平面。(2)四角锥体系四角锥体系一般四角锥体网架的上下弦平面均为方形网格,一般四角锥体网架的上下弦平面均为方形网格,上、下弦错开半格,用斜腹杆连接上、下弦的网上、下弦错开半格,
17、用斜腹杆连接上、下弦的网格交点,形成一个个相连的四角锥体。四角锥体格交点,形成一个个相连的四角锥体。四角锥体网架上弦不另设置再分杆。网架上弦不另设置再分杆。网格尺寸受限制,不宜太大。网格尺寸受限制,不宜太大。适用于中、小跨度。适用于中、小跨度。常用的四角锥体网架有两种常用的四角锥体网架有两种正放四角锥网架正放四角锥网架斜放四角锥体网架斜放四角锥体网架正四角锥放网架正四角锥放网架定义定义正放正放指锥的底边与相应的建筑平面周边平行。指锥的底边与相应的建筑平面周边平行。组成组成正放四角锥网架可以由倒四角锥(锥尖向下)正放四角锥网架可以由倒四角锥(锥尖向下)单元组成。锥的底边相连成为网架的上弦杆,单元
18、组成。锥的底边相连成为网架的上弦杆,锥尖的连杆成为下弦杆,上、下弦杆平面错锥尖的连杆成为下弦杆,上、下弦杆平面错开半个网格,锥体的棱角杆件为腹杆开半个网格,锥体的棱角杆件为腹杆正放抽空四角锥网架正放抽空四角锥网架定义定义在正放四角锥网架的基础上,除周边网格不动在正放四角锥网架的基础上,除周边网格不动 外,外,适当抽掉一些四角锥单元中的腹杆和下弦杆,使下适当抽掉一些四角锥单元中的腹杆和下弦杆,使下弦网格尺寸扩大一弦网格尺寸扩大一 倍。倍。特点特点杆件数目较少,降低了用钢量,杆件数目较少,降低了用钢量,下弦内力较正放四角锥约放大一倍,内力均匀性、下弦内力较正放四角锥约放大一倍,内力均匀性、刚度有所
19、下降,仍能刚度有所下降,仍能 满足工程要求。满足工程要求。适用于屋面荷载较轻的中、小跨度网架。适用于屋面荷载较轻的中、小跨度网架。斜放四角锥体网架斜放四角锥体网架定义定义斜放斜放四角锥单元的底边与建筑物周边夹角为四角锥单元的底边与建筑物周边夹角为45。特点特点比正放三角锥体网架受力更为合理。比正放三角锥体网架受力更为合理。因为四角锥体斜放以后,上弦杆短对受压有利,因为四角锥体斜放以后,上弦杆短对受压有利,下弦杆虽长但为受拉杆件,这样可以充分发挥材下弦杆虽长但为受拉杆件,这样可以充分发挥材料的强度。料的强度。形式新颖,经济指标好,结点汇集的杆件数目少,形式新颖,经济指标好,结点汇集的杆件数目少,
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