网架结构设计浅谈

网架是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。

构成网架的基本单元有三角锥，三棱体，正方体，截头四角锥等。这些基本单元可组合成平面形状的三边形，四边形，六边形，圆形或其他任何形体。具有空间受力、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、双向大柱网架结构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。

分类

一、外形不同

Different shape

可分为双层的板型网架结构、单层和双层的壳型网架结构。板型网架和双层壳型网架的杆件分为上弦杆、下弦杆和腹杆，主要承受拉力和压力；单层壳型网架的杆件，除承受拉力和压力外，还承受弯矩及切力。中国的网架结构绝大部分采用板型网架结构。

二、组成形式

Composition form

第一类是由平面桁架系组成，有两向正交正放网架、两向正交斜放网架、两向斜交斜放网架及三向网架四种形式。

第二类由四角锥体单元组成，有正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、斜放四角锥网架、棋盘形四角锥网架及星形四角锥网架五种形式。

第三类由三角锥体单元组成，有三角锥网架、抽空三角锥网架及蜂窝形三角锥网架三种形式。壳型网架结构按壳面形式分主要有柱面壳型网架、球面壳型网架及双曲抛物面壳型网架。网架结构按所用材料分有钢网架、钢筋混凝土网架以及钢与钢筋混凝土组成的组合网架，其中以钢网架用得较多。

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。

设计构造

Structual Design

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%。

施工安装

Erection

网架结构的施工安装方法分两类：一类是在地面拼装的整体顶升法、整体提升法和整体吊装法；另一类是高空就位的散装、分条分块就位组装和高空滑移就位组装等方法。

案例赏析

Case

滨海新区医院是儋州市环新英湾新城首家三甲综合医院，被列入海南省重点项目，总建筑面积约14.9万平方米，由门急诊医技楼、行政办公楼、病房楼、值班楼、连廊、发热门诊及相关配套建筑组成，各单体均采用装配式施工，装配率约52%。计划在2023年上半年投入使用，将进一步提升海南高端医疗保障水平。

在压缩工期的前提下，把“施工图”变成“实景图”并非易事，七建集团用技术创新解决了一系列难题。基坑内受高压塔及高压线穿越现场影响，就把施工机械由旋挖钻机调整为回旋钻机，快捷、安全地完成桩基施工任务。门急诊医技楼呈半球形钢网架结构，总直径131.65米、单跨跨度为53.45米，其中网架间设置7个镂空部分。项目团队采用螺栓球节点结合局部焊接球的方式，由外向内、由下向上逐段施工，并以增设临时连接、临时支撑等一系列措施保证过程和结构安全。

目前，海南省儋州市滨海新区医院项目现场正在加紧开展室内二次结构施工、机电设备安装，工程总进度已完成达50%，即将进入室内装修阶段。

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来源：洁净园