網(wǎng)架結(jié)構(gòu)簡介課件

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)目錄一、空間結(jié)構(gòu)概述二、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的形式三、網(wǎng)架設(shè)計(jì)簡介四、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的制作五、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的安裝六、工程實(shí)例一、空間結(jié)構(gòu)概述1.空間結(jié)構(gòu)分類

受自然界貝殼、蜂窩、蛛網(wǎng)等結(jié)構(gòu)的啟迪，各類空間結(jié)構(gòu)體形應(yīng)用而生。在工程結(jié)構(gòu)中屬于空間結(jié)構(gòu)范疇的形式很多，按照結(jié)構(gòu)的延伸方向分為水平向的和豎直向的空間結(jié)構(gòu)；按照結(jié)構(gòu)材料分為鋼、鋁合金、塑料、木結(jié)構(gòu)等；而按照結(jié)構(gòu)的組成特征可以分為薄壁空間結(jié)構(gòu)、網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)、充氣結(jié)構(gòu)、蒙皮結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)等。其中薄壁空間結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)、充氣結(jié)構(gòu)和網(wǎng)格結(jié)構(gòu)是當(dāng)前應(yīng)用于大跨度建筑的主要結(jié)構(gòu)形式。懸索結(jié)構(gòu)是由懸掛在支撐結(jié)構(gòu)上的一系列高強(qiáng)度鋼索所組成的一種張力結(jié)構(gòu)。充氣結(jié)構(gòu)可以分為氣承式與氣肋式兩類。氣承式充氣結(jié)構(gòu)是在薄壁覆蓋的空間內(nèi)充氣，利用內(nèi)外部的氣壓差來承受荷載。氣肋式的充氣結(jié)構(gòu)是在一定直徑的薄壁管內(nèi)充氣，并將這些充氣管連接成構(gòu)架來承受荷載。網(wǎng)格結(jié)構(gòu)是將桿件按照一定規(guī)律布置，通過節(jié)點(diǎn)連接而成的一種空間桿系結(jié)構(gòu)。外形可以呈平板狀，也可以呈曲面狀。前者稱為平板網(wǎng)架（簡稱網(wǎng)架），后者為曲面網(wǎng)架（簡稱網(wǎng)殼）。網(wǎng)殼網(wǎng)架2.網(wǎng)架的特點(diǎn)網(wǎng)架具有以下特點(diǎn)：①經(jīng)濟(jì)性。網(wǎng)架是一種空間桿系結(jié)構(gòu)，桿件主要承受軸力作用，截面尺寸較??；這些桿件又互為支撐，將受力桿件與支撐系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來，因而用料經(jīng)濟(jì)。②安全性。由于網(wǎng)架是高次超靜定結(jié)構(gòu)，具有多向受力的性能，固空間剛度大、整體性強(qiáng)、穩(wěn)定性好，具有良好的抗震性。③適應(yīng)性強(qiáng)。網(wǎng)架能適應(yīng)不同跨度、不同支撐條件的建筑及廠房工程，在建筑平面形狀上也能適應(yīng)正方形、矩形、多邊形等，具有較強(qiáng)的建筑效果。④制作安裝方便。網(wǎng)架的桿件和接點(diǎn)比較單一，便于制成標(biāo)準(zhǔn)桿件和單元，可在工廠中成批生產(chǎn)。安裝時(shí)可以利用大型起重設(shè)備吊裝，也可以選用千斤頂，卷揚(yáng)機(jī)等小型機(jī)具。⑤設(shè)計(jì)計(jì)算簡便。目前我國已經(jīng)有適用于不同類型計(jì)算機(jī)的多種語言的計(jì)算網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的通用程序，圖紙較少。二、網(wǎng)架的形式網(wǎng)架的形式很多。按照結(jié)構(gòu)組成成分，有雙層和三層網(wǎng)架；按照網(wǎng)格組成情況，可分為由兩向或三向平面桁架組成的交叉桁架體系和由三角錐體、四角椎體組成的空間桁架體系。雙層網(wǎng)架是由上弦、下弦和腹桿組成的空間結(jié)構(gòu)(圖3a)，是最常用的網(wǎng)架形式。按照結(jié)構(gòu)組成劃分按照網(wǎng)格組成劃分

平面交叉桁架體系

空間桁架體系

四角錐體系三角錐體系正方四角錐網(wǎng)架斜放四角錐網(wǎng)架星形四角錐網(wǎng)架棋盤四角錐網(wǎng)架抽空三角錐網(wǎng)架蜂窩型三角錐網(wǎng)架普通三角錐網(wǎng)架兩向正交正放網(wǎng)架兩向正交斜放網(wǎng)架兩向斜交斜放網(wǎng)架三向網(wǎng)架網(wǎng)架平面交叉桁架體系由平面桁架相互交叉所組成，其上、下弦桿長度相等，桿件類型少，且上、下弦桿和腹桿在同一平面內(nèi)。一般應(yīng)使斜腹桿受拉，豎桿受壓。斜腹桿與弦桿間的夾角宜在40°～60°之間。1.平面交叉桁架體系

適用于建筑平面為正方形或接近正方形且跨度較小的情況網(wǎng)架弦桿垂直及平行于邊界。兩向正交正放網(wǎng)架由兩組分別與邊界平行的平面桁架互成90°交叉組成。同一方向的各平面桁架長度一致。兩個(gè)方向的桿件內(nèi)力差別不大，受力較均勻。

兩向斜交斜放網(wǎng)架適用于兩個(gè)方向網(wǎng)格尺寸不同的情形受力性能欠佳，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造較復(fù)雜。由兩個(gè)方向桁架相交◎角交叉而成，形成棱形網(wǎng)格。適用于兩個(gè)方向網(wǎng)格尺寸不同，而要求弦桿長度相等。

三向網(wǎng)架適合大跨度，比兩向網(wǎng)架剛度大。三個(gè)方向的平面桁架相互交角60；常用于正三角形，正六三角形平面；在某些平面形狀會出現(xiàn)不規(guī)則桿件。空間桁架體系主要由三角桁架體系、四角桁架體系和其它桁架體系2.空間桁架體系三、網(wǎng)架設(shè)計(jì)簡介網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)形式很多，如何結(jié)合具體條件選擇適當(dāng)?shù)木W(wǎng)架形式，對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、制作安裝質(zhì)量以及施工進(jìn)度均具有影響。影響網(wǎng)架選型的因素也是多方面的，如工程平面形狀和尺寸、網(wǎng)架的支撐方式、荷載大小、材料與建筑構(gòu)造要求、制作安裝方法以及材料供應(yīng)等。下表列出了各類網(wǎng)架較為合適的引用范圍，可以參照使用。網(wǎng)架設(shè)計(jì)主要包括網(wǎng)架的選型，網(wǎng)架的幾何尺寸，網(wǎng)架的屋面，網(wǎng)架桿件，網(wǎng)架重量等方面的內(nèi)容，下面分別闡述。1.網(wǎng)架的選型上弦桿網(wǎng)架高度下弦桿腹桿節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格尺寸網(wǎng)架高度通常根據(jù)建筑要求、相對撓度和經(jīng)濟(jì)要求確定。當(dāng)跨度較小時(shí)，其高度由建筑要求和管道設(shè)備決定；當(dāng)跨度較大時(shí)，高度根據(jù)相對撓度來確定；其次，網(wǎng)架高跨比增大時(shí)，弦桿用鋼梁減小，而腹桿用鋼量增加；反之相反。因此在相同荷載下，以網(wǎng)架用鋼量最省為目標(biāo)確定最經(jīng)濟(jì)高跨比。一般按照上表采用。網(wǎng)架的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造形式很多，國內(nèi)常用的有焊接空心球節(jié)點(diǎn)和螺栓球節(jié)點(diǎn)。腹桿的布置應(yīng)盡可能做到拉桿多壓桿少，而且長桿受拉短桿受壓，使桿件受力合理。3.網(wǎng)架屋面網(wǎng)架設(shè)計(jì)中屋面材料的選用直接影響用鋼量及承重結(jié)構(gòu)。因此在屋蓋設(shè)計(jì)中盡量采用輕質(zhì)高強(qiáng)新型的屋面材料，如：鍍鋅壓型鋼板；粘帖有泡沫聚合材料或涂有聚合材料薄膜的多功能壓型鋼板和木塑板等。目前國內(nèi)常用的屋面構(gòu)造可分為有檁體系和無檁體系兩種。屋面找坡通常采用網(wǎng)架直接起坡和在上弦節(jié)點(diǎn)上加立柱起坡。

另外一種做法是在鋼檁條上直接鋪設(shè)波形瓦。這種屋面最輕，其自重可小于100kg/m2。通常是將屋面直接放在網(wǎng)架上弦網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上，屋面板必須與網(wǎng)架的上弦節(jié)點(diǎn)焊接牢靠，再在屋面板上鋪設(shè)保溫層和防水。這種做法的自重一般在150kg/m2左。面板通常為鋼絲網(wǎng)水泥板、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋面板。見圖2-34所示無檁體系4.網(wǎng)架桿件目前國內(nèi)的網(wǎng)架桿件主要是采用3號鋼和16錳鋼的鋼材。桿件的截面形式主要有角鋼和圓鋼管兩種（國外也有用冷彎薄壁型鋼）。桿件設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮桿件長度、容許長細(xì)比及撓度等因素。

5.網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)架中，節(jié)點(diǎn)起著連接匯交桿件、傳遞桿件內(nèi)力的作用。網(wǎng)架的節(jié)點(diǎn)型式很多，分類如下：

按照節(jié)點(diǎn)連接方式可以分為焊接節(jié)點(diǎn)和螺栓連接節(jié)點(diǎn)兩類按照節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造型式可以分為焊接鋼板節(jié)點(diǎn)、焊

接空心球節(jié)點(diǎn)、焊接短鋼管節(jié)點(diǎn)、螺栓球節(jié)點(diǎn)等。節(jié)點(diǎn)連接件焊接空心球螺栓球空心球螺栓連接焊接鋼板節(jié)點(diǎn)6.網(wǎng)架設(shè)計(jì)驗(yàn)算由于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不同，固驗(yàn)算方法復(fù)雜多變，現(xiàn)階段一般通過電算程序輔助設(shè)計(jì)。常用電算程序?yàn)榭臻g網(wǎng)架結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)程序SFCAD2004。四、網(wǎng)架制作網(wǎng)架制作的方法與鋼桁架基本相同。但是由于是空間結(jié)構(gòu)，所以它的精度要求也比一般的平面桁架嚴(yán)格。一般地，制作由專業(yè)化單位完成。國內(nèi)目前常用的幾種節(jié)點(diǎn)與桿件的制作方法簡介如下：1.節(jié)點(diǎn)制作焊接鋼板節(jié)點(diǎn)根據(jù)圖紙放樣，剪板機(jī)下料，適當(dāng)?shù)姆椒ê附?；焊接空心球?jié)點(diǎn)采用冷壓或熱壓兩種方法制作半球，再對半球切邊、破口、焊接；螺栓球節(jié)點(diǎn)加工精度要求高，固一般在專業(yè)化工廠內(nèi)進(jìn)行；2.桿件制作網(wǎng)架桿件根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙所示長度及材質(zhì)要求制作。由于建筑結(jié)構(gòu)各異，各地區(qū)所受荷載不同，固桿件設(shè)計(jì)除端部過渡錐體、螺栓采用固定標(biāo)準(zhǔn)外，其長度、規(guī)格（鋼管直徑與厚度）均沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，但隨著網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用，在行業(yè)設(shè)計(jì)中一般采用較為常見規(guī)格的無縫鋼管，如（直徑mm*厚度mm）：

Φ42*3.24、Φ60*3.5、Φ75.5*3.5、

Φ88.5*4.0、Φ114*4.0、Φ140*4.0、

Φ159*10.0、Φ219*10.0等。桿件制作流程如下：1.銑兩側(cè)端面2.螺孔加工1.鋼管下料鋼管下料采用HID-900MTS數(shù)控管子相貫線切割機(jī)進(jìn)行下料，2.錐頭坯料鍛造錐頭采用圓鋼下料，料塊加熱后模鍛制成，鍛后要求正火處理，表面去除氧化皮。3.錐頭機(jī)加工錐頭鍛造成型后采用銑床加工錐頭與桿管內(nèi)壁相配合的臺階、錐頭小端平面及焊縫坡口，端面端銑加工后在劃線平臺上畫出螺孔加工線中心線并同時(shí)刻畫出錐頭組裝定位及裝夾檢測中心點(diǎn)。螺孔加工采用數(shù)控鉆床加工而成。4.錐頭封板組裝、焊接先將高強(qiáng)度螺栓預(yù)置于錐頭螺栓孔中，并采用膠片粘貼牢固，防止倒落入錐頭內(nèi)部。4.錐頭封板組裝、焊接1.鋼管下料2.錐頭坯料鍛造3.錐頭機(jī)加工封板高強(qiáng)螺栓5.錐頭、管件組裝5.錐頭、管件組裝錐頭、管件的組裝采用專用裝夾夾具進(jìn)行自動(dòng)組裝。、6.桿件整體焊接桿件裝配完后，采用NXC-2×500KR型網(wǎng)架桿件雙頭自動(dòng)焊接機(jī)床上進(jìn)行焊接。7.桿件測量、矯正組裝焊接完后要求在自由狀態(tài)下進(jìn)行測量，對于尺寸超差的應(yīng)進(jìn)行矯正。8.沖砂涂裝構(gòu)件涂裝前要求進(jìn)行沖砂除銹處理，9.桿件編號、標(biāo)識桿件涂裝完后要求在醒目位置采用油漆作好構(gòu)件編號標(biāo)識。10.桿件保護(hù)、發(fā)運(yùn)構(gòu)件裝車時(shí)應(yīng)捆扎牢固，以防止構(gòu)件的油漆因損壞而脫落；高強(qiáng)螺栓涂紅油防護(hù)并用膠片粘貼牢固。6.桿件整體焊接旋轉(zhuǎn)胎架（帶定心頂針）自動(dòng)焊7.桿件測量、矯正8.沖砂涂裝9.桿件編號、標(biāo)識10.桿件保護(hù)、發(fā)運(yùn)3.防腐蝕除了對節(jié)點(diǎn)與桿件本身采取有效的防腐措施外，還應(yīng)該對管式桿件的端部進(jìn)行封閉，將節(jié)點(diǎn)螺栓孔應(yīng)予以填補(bǔ)，制作節(jié)點(diǎn)與下部支柱應(yīng)有合理的連接。五、網(wǎng)架安裝是指以小拼單元或散件在高空就位拼裝的方法，適用于螺栓球節(jié)點(diǎn)、半螺栓球節(jié)點(diǎn)等非焊接節(jié)點(diǎn)的各類網(wǎng)架。網(wǎng)架的拼裝從過程來說可以分為小拼和總拼兩個(gè)過程。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的安裝方法隨著拼裝方法及安裝機(jī)具選用的不同，一般可以分為散裝法、分條或分塊安裝法、以及整體安裝法。1.高空散裝法

優(yōu)點(diǎn)：不需要大型起重設(shè)備，高空一

次拼裝完畢；

缺點(diǎn)：現(xiàn)場及高空作業(yè)工作量大，尚

需要搭設(shè)堅(jiān)固的臨時(shí)支撐架。2.分條或分塊安裝法分條就是將空間網(wǎng)架沿長跨方向分割成若干區(qū)段，而每個(gè)區(qū)段可以是一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)格，但其長度一定是網(wǎng)架的短跨跨度。分塊是將網(wǎng)架沿縱橫向分割成若干個(gè)矩形或正方形的小網(wǎng)架單元。

該種方法分為分塊或分條吊裝法和分塊滑移法。分塊或分條吊裝法是現(xiàn)將網(wǎng)架在地面拼裝成條狀或塊狀單元，然后以起重機(jī)械吊裝到高空就位后連成整體的一種安裝方法。分條滑移法是將網(wǎng)架分成條狀單元后，使其支撐在設(shè)于兩邊鋼筋混凝土梁上的滑軌上，通過牽引使條狀單元逐條從建筑物的一端滑移到另外一端，就位后進(jìn)行總拼裝。3.整體安裝法網(wǎng)架在地面就地拼裝整體后，隨著安裝機(jī)具選擇的不同，可以分為整體吊裝、整體提升和整體頂升等安裝方法。

六、工程實(shí)例

甘肅省舟曲縣喜兒溝電站發(fā)電廠房為岸邊式地面廠房，主廠房、安裝間、副廠房按照“一”字形布置，主廠房左側(cè)布置安裝間，右側(cè)布置副廠房。主廠房長42m，安裝間長19m，總長61m。主廠房與安裝間同寬，均為19.7m，屋頂結(jié)構(gòu)采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，屋面為彩鋼聚苯夾芯板。場內(nèi)安裝永久橋式起重機(jī)一臺。該發(fā)電廠房屋頂結(jié)構(gòu)分包于甘肅大地建設(shè)實(shí)業(yè)有限公司設(shè)計(jì)、加工制作及現(xiàn)場安裝。1.網(wǎng)架設(shè)計(jì)制作網(wǎng)架選型：各臺機(jī)組間牛腿柱作為四點(diǎn)支撐，且L1/L2=2.8>2,選平板四角錐式螺栓球網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。弦桿及腹桿：由這五種規(guī)格組成：直徑*長度（48mm*3.5m、60mm*3.5m、75.5mm*3.75m、89mm*4m、114mm*4m）屋面板：960型彩鋼聚苯夾芯板：厚度：75mm檁條：門型材：20mm*20mm*50mm節(jié)點(diǎn)：螺栓球

該屋頂主要由網(wǎng)架、檁條、彩鋼屋面三部分組成，網(wǎng)架為主要承重結(jié)構(gòu)，平整場地中組裝完成后以每個(gè)單元吊裝至設(shè)計(jì)位置。檁條安裝在網(wǎng)架平面的頂部形成人字型坡度，便于排水。彩鋼屋面用螺栓錨接于檁條上，形成整體的封閉結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)與制作均有甘肅省大地實(shí)業(yè)公司承擔(dān)。2.網(wǎng)架成本估算根據(jù)咨詢，該網(wǎng)架弦桿單元面積重量為35kg/m2，弦桿為9000元/噸；檁條單位面積重量為6kg/m2，檁條5600元/噸，（含設(shè)計(jì)費(fèi)3%）弦桿及檁條安裝費(fèi)用均為2000元/噸；彩鋼屋面單價(jià)為150元/m2，安裝費(fèi)為20元/m2。該工程網(wǎng)架結(jié)構(gòu)總面積為61*19.7=1202（m2）則：弦桿成本=1202*35*（9000+2000）/1000=462770元檁條成本=1202*6*（5600+2000）/1000=54811元彩鋼屋面成本=1202*（150+20）=204340元總成本=462770+54811+204340=721921元

3.施工工序簡介①施工準(zhǔn)備：8名工人進(jìn)場，材料分類堆碼，準(zhǔn)備扳手、管鉗等小型機(jī)具。②組裝單元節(jié)：在安裝間或廠房外塔機(jī)可覆蓋范圍內(nèi)平地上組裝成若干尺寸的單元節(jié)，具體尺寸根據(jù)塔機(jī)載重和橋機(jī)上部搭設(shè)工作面寬度而定。③搭設(shè)工作平臺：在廠房橋機(jī)上部搭設(shè)鋼管架平臺，與橋機(jī)