


网架结构用无缝钢管
由多根无缝钢管杆件按照一定的网格形式通过节点连结而成的空间结构。具有空间受力小、重量轻、刚度大、抗震性能好等优点;可用作体育馆、 影剧院、展览厅、候车厅、体育场看台雨篷、飞机库、双向大柱距车间等建筑的屋盖。缺点是汇交于节点上的杆件数量较多,制作安装较平面结构复杂。
网架结构是高次超静定结构体系。板型网架分析时,一般假定节点为铰接,将外荷载按静力等效原则作用在节点上,可按空间桁架位移法,即铰接杆系有限元法进行计算。也可采用简化计算法,诸如交叉梁系差分分析法、拟板法等进行内力、位移计算。单层壳型网架的节点一般假定为刚接,应按刚接杆系有限元法进行计算;双层壳型网架可按铰接杆系有限元法进行计算。单层和双层壳型网架也都可采用拟壳法简化计算。

杆件设计与节点构造
网架结构的杆件截面应根据强度和稳定性计算确定。为减小压杆的计算长度增加其稳定性,可采用增设再分杆及支撑杆等措施。用钢材制作的板型网架及双层壳型网架的节点,主要有十字板节点、焊接空心球节点及螺栓球节点三种形式。十字板节点适用于型钢杆件的网架结构,杆件与节点板的连接,采用焊接或高强螺栓连接。空心球节点及螺栓球节点适用于钢管杆件的网架结构。单层壳型网架的节点应能承受弯曲内力,一般情况下,节点的耗钢量占整个钢网架结构用钢量的15~20%。

网架结构选型
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。

网架结构类型
网架结构种类甚多,可按不同的标准对其进行分类。
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。
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。
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。
四、按组成方式不同,又可将网架分为四大类:
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。
钢结构和网架结构
钢结构是由钢制材料组成的结构,是主要的建筑结构类型之一。结构主要由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成,各构件或部件之间通常采用焊缝、螺栓或铆钉连接。因其自重较轻,且施工简便,广泛应用于大型厂房、场馆、超高层等领域。
一、钢结构重量轻
钢结构的容重虽然较大,单与其它建筑材料相比,它的强度却高很多,因而当承受的荷载和条件相同时,钢结构要比其它结构轻,便于运输和安装,并可跨越更大的跨度。
二、钢材的塑性和韧性好 塑性好,使钢结构一般不会因为偶然超载或局部超载而突然断裂破坏。韧性好,则使钢结构对动力荷载的适应性较强。钢材的这些性能对钢结构的安全可靠提供了充分的保证。
三、钢材更接近于匀质和各向同性体 钢材的内部组织比较均匀,非常接近匀质和各向同性体,在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。这些性能和力学计算中的假定比较符合,所以钢结构的计算结果较符合实际的受力情况。
四、钢结构制造简便,易于采用工业化生产,施工安装周期短
钢结构由各种型材组成,制作简便。大量的钢结构都在专业化的金属结构制造厂中制造;精确度高。制成的构件运到现场拼装,采用螺栓连接,且结构轻,故施工方便,施工周期短。此外,已建成的钢结构也易于拆卸、加固或改造。
五、钢结构的密封性好 钢结构的气密性和水密性较好。
六、钢结构的耐热性好,但防火性能差
钢材耐热而不耐高温。随着温度的升高,强度就降低。当周围存在着辐射热,温度在150度以上时,就应采取遮挡措施。如果一旦发生火灾,结构温度达到500度以上时,就可能全部瞬时崩溃。为了提高钢结构的耐火等级,通常都用混凝土或砖把它包裹起来。
七、钢材易于锈蚀,应采取防护措施 钢材在潮湿环境中,特别是处于有腐蚀介质的环境中容易锈蚀,必须刷涂料或镀锌,而且在使用期间还应定期维护 。
网架结构是空间网格结构中一种形式,绝大部分网架结是采用钢管加球形节点制作而成。网架结构一般分为以下由平面桁架系、四角锥体、三角锥体和六角锥体组成的网架结构四大类。
在火力发电厂主厂房汽机房屋面系统通常采用的是正放四锥体网架,组成这种网架的四角锥底边是与边界平行或垂直的,角锥满铺于整个网架平面。网架的上(下)弦节点即是顺(倒)置角锥的顶点,也可看成是倒(顺)置角锥底边的角点,从而使同方向的上、下弦杆的平面投影正好形成两组平行线,互差半个网格间距。形成的上、下弦网格通常都是正方形的,当两个方向的弦杆长度不等时,也可形成矩形网格。
网架结构的优点和特点:
1、空间工作,传力途径简捷,对大跨度,大柱网屋盖结构比较合适。
2、结构重量轻,经济指标好。与同等跨度的平面钢屋架相比,当跨度<30m时,可节省用钢量5~10%;当跨度>30m时,可节省10~20%。
3、空间刚度大,结构自重小,抗震性能好。
4、施工安装简便。网架杆件和节点类型少,尺寸不大。运输、储存、装卸、拼装都比较方便。
5、网架的平面布置灵活,屋盖系统平整,有利于吊顶,管道和设备安装
网架结构特点
网架结构无缝钢管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。
网架结构无缝钢管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。