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【钢结构·技术】网架结构的形式与选型,值得收藏!

 https://www.lgmi.com    发表日期:2023/6/16 9:00:52  兰格钢铁
    

一、网架结构的形式与分类

目前,常见的网架形式主要有4大类共15种。

1、第一类,平面桁架系组成的网架,根据平面桁架系的数量和设置方位不同,分为4种:

a)两向正交正放网架

b)两向正交斜放网架

c)两向斜交斜放网架

d)三向网架

平面桁架系组成的网架

2、第二类,四角锥体组成的网架结构,根据椎体的组合方式和连接锥顶弦杆的方向不同,分为6种:

a)正放四角锥网架

b)正放抽空四角锥网架

c)斜放四角锥网架

d)棋盘形四角锥网架

e)星形四角锥网架

f)单向折线形网架,又称折板形网架

四角锥体组成的网架

3、第三类,三角锥体组成的网架结构,根据三角锥体的组合方式和连接锥顶弦杆的方法不同,分为4种:

a)三角锥网架

b)抽空三角锥型网架

c)抽空三角锥型网架

d)蜂窝形三角锥网架

三角椎体组成的网架

4、第四类,六角锥体组成的网架结构。

六角锥体组成的网架

5、除了上述4大类15种网架结构形式外,还派生了许多新的网架结构。如:组合网架结构、杂交网架结构(预应力网架结构、斜拉网架结构、悬挂网架结构)、其他新型网架结构(空腹网架结构、折板形网架结构、三层与多层网架结构、鸟巢形网架结构)。

二、网架结构的选型

影响网架选型的因素主要有网架制作、安装方法、用钢指标、跨度大小、刚度要求、平面形状、支承条件等。

1、如节点采用焊接,由平面桁架系组成的网架,其制作比由四角锥体组成的网架较为方便;两向正交网架又比两向斜交网架及三向网架方便;四角锥网架比三角锥网架方便。

2、当网架的安装方法不是采用整体提升或吊装,而是采用分条或分块安装,或采用高空滑移法时,则选用两向正交正放网架、正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架等三种正交正放类网架比选用斜放类网架有利。因为后者在分条或分块吊装时,往往因刚度不足或儿何可变性而要增设临时支撑,这是不合算的。

3、网架本身的用钢指标是衡量网架选型的一项重要标志。如周边支承且平面接近方形的网架,通过满应力优化设计比较,斜放四角锥网架、棋盘形四角锥网架的用钢量较省。因为这两种网架的上弦网格小、杆件短、压杆稳定验算时截面折减少,材料有效利用率高;下弦网格大,受拉杆件长,节点和杆件数量少,故用钢量省。如边长比大于1.5的网架,因内力分布的关系,则正交正放类网架在相同条件下就比斜放类网架的用钢量省些。一些抽空角锥体网架的用钢量一般比不抽空锥体网架的要省;但抽空角锥体网架的杆件内力比不抽空时的变化幅度要大,对节点设计和杆件选择不利。

4、通过计算表明,跨度大小(对网架结构来说,60m以上可称大跨度,30m以下可称小跨度,30~60m为中等跨度)对网架选型的影响不大。但大跨度网架一般都是重要的建筑,目前在我国用得较多的是两向正交正放网架、两向正交斜放网架和三向网架等一类平面桁架系组成的网架结构。因为这几种大跨度网架的设计与施工经验比较丰富,技术比较熟练,三向网架、三角锥网架、六角锥网架一般构造较为复杂,用钢量大,故在中小跨度中宜少采用。

5、网架的刚度比平面屋架好得多,但各种网架之间,不论是水平刚度还是垂直刚度,其差别是不小的。如斜放四角锥网架,它本身是几何可变的,在增设边缘构件或有强大的圈梁时才能保证其几何不变性。一般地说,节点数和杆件数较多的网架,如三角锥网架、六角锥网架、三向网架、正放四角锥网架,其刚度较大,反之,如斜放四角锥网架、棋盘形四角锥网架、抽空三角锥型网架、蜂窝形三角锥网架,其节点数和杆件数较少,则刚度也较小。

6、平面形状为圆形、正六边形和接近圆形的多边形网架,从平面布置及建筑造型看,比较适宜采用三向网架、六角锥网架、三角锥网架、抽空三角锥型网架和蜂窝形三角锥网架。特别是当平面形状为正六边形时,这几种网架的网格规整。杆件类型少,施工方便;如采用其他类型网架,则边界附近网格不规整,比较零乱,杆件类型增多,施工制作不便。

7、多点支承的网架,选用正交正放类网架较为合适。因为多点支承时这种正交正放类网架的受力性能比斜放类网架合理,挠度也小,经过四点支承网架计算表明,在条件相同的情况下,两向正交正放网架与两向正交斜放网架的最大内力比约为5/7,挠度比约为6/7,而且斜放类网架在自由边界还要增设封边的边缘杆件,增加了杆件数量和材料用量。三边支承一边开口的网架,也宜选用正交正放类网架。周边支承和多点支承相结合的网架,则可采用正交正放类网架,也可选用斜放类网架,但一般不宜采用三向网架和三角锥体、六角锥体组成的网架。

8、对跨度不大于40m多层建筑的楼层及跨度不大于60m的屋盖,可以采用以钢筋混凝土板代替钢上弦的组合网架;组合网架宜选用正放四角锥组合网架、正放抽空四角锥组合网架、两向正交正放组合网架、斜放四角锥组合网架及蜂窝形三角锥组合网架。

总的来说,网架选型是一个比较复杂的问题,必须根据实用与经济的原则,进行多方案综合分析比较确定。上面所谈到影响选型的诸因素中,最主要的应考虑施工制作和用钢指标这两个因素。

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