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- 中文名
- 网架结构
- 外文名
- spatial grid structure 、 space truss structure
- 术语分类
- 建筑术语
- 学科分类
- 建筑学
- 应用领域
- 建筑工程
- 定 义
- 由多根 杆件 按照一定的网格形式通过节点连结而成的空间结构
分类
网架结构
一、按网架本身的构造可分为：单层网架结构、
双层网架结构
；、三层网架。其中，单层网架和三层网架分别适用于跨度很小（不大于30m）和跨度特别大（大于100m）的情况，在国内的工程应用极少。
[1]
二、按建造材料分为：钢网架、铝网架、木网架、塑料网架、钢筋混凝土网架和组合网架（如钢网架与
钢筋混凝土板
共同作用的组合网架等），其中钢网架在我国得到了广泛的应用，组合网架还可以用作楼板层结构。
[1]
三、按支承情况可分为：周边支承、四点支承、多点支承、三边支承、对边支承以及混合支承形式。
[1]
四、按组成方式不同，又可将网架分为四大类：
[1]
1、交叉桁架体系网架；
2、三角锥体系网架；
3、四角锥体系网架；
4、六角锥体系网架。
其中第四种分类方法是目前国内较为流行的一种分类方法。
[1]
特点
网架结构是一种空间杆系结构，受力杆件通过节点按一定规律连接起来。节点一般设计成
铰接
，杆件主要承受
轴力
作用，杆件截面尺寸相对较小。这些空间汇交的杆件又互为支承，将受力杆件与
支承系统
有机地结合起来，因而用料经济。由于结构组合有规律，大量的杆和节点的形状、尺寸相同，便于工厂化生产，便于工地安装。
[2]
网架结构一般是高次超
静定结构
，能较好地承受集中荷载、动力荷载和非对称荷载，抗震性能好。网架结构能够适应不同跨度、不同支承条件的公共建筑和工厂厂房的要求，也能适应不同建筑平面及其组合。1981年5月我国颁布了《网架结构设计与施工规定》(JGJ7-80)，1991年9月又将其进行修订颁布了《网架结构设计与施工规程》(JGJ7-91)，2010年7月将网架结构、
网壳结构
和立体管桁架结构等相关条文进行了结合颁布了《空间网格结构技术规程》(JGJ7―2010)。此外，针对网架结构
螺栓球
节点及其配件，我国专门颁布了《钢网架螺栓球节点》(JG/T10―2009)和《钢网架螺栓球节点用高强度螺栓》(GB/T16939--2016)，针对网架结构
焊接球节点
及其配件，颁布了《钢网架焊接空心球节点》(JG/T11-2009)，一些省份甚至出台了针对节点生产制作的地方标准，例如江苏省地方标准《钢网架(壳)螺栓球节点锥头技术规范》(DB32/952-2006)。这些相关标准是对我国目前网架结构工程和科研成果的总结，有力地推动了我国网架结构的发展。
[2]
内力分析
网架结构
几何不变性
W = 3J - B - S ≤ 0
式中：
-
B―网架的杆件数；
网架结构的几何不变的
充分条件
是：①用三个不在一个平面上的杆件汇交于一点，该点为空间
不动点
，即几何不变的；②三角锥是组成
空间结构
几何不变的最小单元；③由三角形图形的平面组成的空间结构，其节点至少为三平面交汇点时，该结构为几何不变体系。
[2]
网架最少支架约束条件
[2]
形式
第一大类是由两组或三组平面桁架组成的网架结构，称之为交叉
桁架
体系网架。这是一种最简单的，也是最早得到采用的网架结构形式之一。它是在
交叉梁
的基础上发展而来和演变而来。这类网架的上、下弦杆等长。腹杆一般可设计为“拉杆体系”，即长杆（斜杆）受拉，短杆（竖杆）受压，斜杆与弦杆夹角宜在40度到60度之间。其中，竖杆为各组平面
桁架
所共用。这类网架常用的有2种形式。
[2]
(1)两向正交正放网架
两向正交正放网架是由两个方向的平面
桁架
垂直交叉而成。在矩形建筑平面中应用时，两向
桁架
分别与边界垂直(或平行)，两个方向网格数宜布置成偶数，如为奇数，则在桁架中部节间宜做成交叉腹杆。由于该网架上弦、下弦组成的网格为矩形，弦层内无有效支承，属于几何可变体系。为能有效传递水平荷载，对于周边支撑网架，宜在支承平面(支承平面指与支承结构相连弦杆组成的平面，
上弦
或下弦平面)内沿周边设置水平斜杆(对于点支承网架，应在支承平面(上弦或下弦平面)内沿主桁架(通过支承的
桁架
)的两侧(或一侧)设置水平斜杆。
[2]
(2)两向正交斜放网架
由两个方向的平面桁架交叉而成，在矩形建筑平面中应用时，两向桁架与矩形建筑边界夹角为45°(或-45°)，可以理解为由两向
正交
正放桁架在建筑平面上放置时旋转45°。这类网架两个方向平面桁架的跨度有长有短，节间数有多有少，但网架是等高的，因此桁架刚度各异，能形成良好的空间受力体系。周边支承时，有长桁架通过角支点)和避开角支点两种布置，前者对四角支座产生较大的拉力，后者角部拉力可由两个支座分担。
[2]
(3)两向斜交斜放网架
由两个方向的平面桁架交叉组成，但其角度并不正交，从而形成菱形网格。它主要适用于两个方向网格尺寸不同，而要求弦杆长度相等的情况。同时，这类网架杆件之间的角度不规则，造成节点构造复杂，空间受力性能欠佳，因此只是在建筑上有特殊要求时才考虑使用。
[2]
(4)三向网架
由三个方向桁架按60°角相互交叉组成。这类网架的上、下弦平面的网格一般呈正三角形，为几何不变体，空间刚度大，受力性能好，支座受力较均匀，但汇交于一个节点的杆件最多可达13根，节点构造比较复杂，宜采用焊接空心球节点。三向网架适合于较大跨度(l>60m)，且建筑平面为三角形、六边形、多边形和圆形，当用于非六边形平面时，周边将出现非
正三角形
网格。
[2]
抽空三角锥网架是在三角锥
网架
基础上，适当抽去一些三角锥中的
腹杆
和
下弦杆
，使上弦网格仍为三角形。抽锥规律不同，则形成的下弦网格的形状也将不同。第一种抽锥规律是：沿网架周边一圈的网格均不抽锥，内部从第二圈开始沿三个方向间隔一个网格开始抽锥第二种抽锥规律是：从周边网格开始抽锥，沿三个方向间隔两个抽锥一个。抽空三角锥网架抽掉杆件较多，整体
刚度
不如三角锥网架，适用于中小跨度的三角形、六边形和圆形的建筑平面。
[2]
(3)蜂窝形三角锥网架
蜂窝形三角锥网架是倒置三角锥按一定规律排列组成，上弦网格为三角形和六边形，下弦网格为六边形。它的上弦杆较短，
下弦杆
较长，受力合理。每个节点均只汇交6根杆件，节点构造统一，用钢量较省。蜂窝形三角锥网架本身是几何可变的，需要借助于支座水平约束来保证其几何不变，在施工安装时应引起注意。分析表明，这种网架的下弦杆和腹杆内力以及支座的竖向反力均可由静力平衡条件求得，根据支座水平约束情况决定上弦杆的内力。它主要适用于周边支承的中小跨度屋盖。
[2]
三角锥体系网架
结构介绍
网架结构
结构选型
平面形状为
矩形
的周边支承或三边支承一边开口的网架，当其边长比(即长边与短边之比)小于或等于1.5时，宜选用正放
四角锥
网架、斜放
四角锥
网架、
棋盘
形四角锥网架、正放抽空
四角锥
网架、两向正交斜放网架、两向正交正放网架。当其边长比大于1.5时，宜选用两向正交正放网架、正放四角锥网架或正放抽空四角锥网架。平面形状为矩形、多点支承的网架可根据具体情况选用正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、两向正交正放网架。平面形状为圆形、
正六边形
等周边支承的网架，可根据具体情况选用三向网架、三角锥网架或抽空三角锥网架。对中小跨度，也可选用蜂窝形三角锥网架。
[2]
网架的网格高度与网格尺寸应根据跨度大小、
荷载
条件、柱网尺寸、支承情况、网格形式以及构造要求和建筑功能等因素确定，网架的高跨比可取1/18~1/10。网架的短向跨度的网格数不宜小于5。确定网格尺寸时宜使相邻杆件的夹角小于45°，且不宜小于30°。
[2]
