钢结构设计-05平板网架结构设计课件.ppt

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1、第五章第五章平板网架结构设计平板网架结构设计1/4/20231/4/2023昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系内容提要内容提要5.1 5.1 网架结构的特点网架结构的特点网架结构的特点网架结构的特点5.2 5.2 网架结构的型式及选型网架结构的型式及选型网架结构的型式及选型网架结构的型式及选型5.3 5.3 网架结构的几何尺寸及屋面做法网架结构的几何尺寸及屋面做法网架结构的几何尺寸及屋面做法网架结构的几何尺寸及屋面做法5.4 5.4 网架结构的计算网架结构的计算网架结构的计算网架结构的计算5.5 5.5 网架结构的杆件和节点设计网架结构的杆件和节点设计网架结构的杆件和节点

2、设计网架结构的杆件和节点设计5.6 5.6 空间结构简介空间结构简介空间结构简介空间结构简介1/4/20231/4/2023昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系第五章第五章 平板网架结构设计平板网架结构设计5.1 网架结构的特点1/4/20231/4/2023昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系5.1网架结构的网架结构的特点特点1 空空空空间间间间网网网网架架架架及及及及网网网网壳壳壳壳是是是是一一一一种种种种空空空空间间间间网网网网格格格格结结结结构构构构，它它它它以以以以大大大大致致致致相相相相同同同同的的的的格格格格子子子子或或或或尺尺尺尺寸寸寸寸

3、较较较较小小小小的的的的单单单单元元元元重重重重复复复复组组组组成成成成，实实实实质质质质为为为为一一一一种种种种空空空空间间间间受受受受力力力力的的的的桁桁桁桁架架架架结结结结构构构构，与与与与平平平平面面面面结结结结构构构构比比比比较较较较，由由由由于于于于在在在在荷荷荷荷载载载载作作作作用用用用下下下下三三三三向向向向受受受受力力力力，避避避避免免免免了了了了在在在在平平平平面面面面结结结结构构构构中中中中的的的的层层层层层层层层传传传传力力力力现现现现象，且结构的刚度也较平面结构大。象，且结构的刚度也较平面结构大。象，且结构的刚度也较平面结构大。象，且结构的刚度也较平面结构大。空间结构

4、中以网架和网壳结构应用最广，分为：空间结构中以网架和网壳结构应用最广，分为：空间结构中以网架和网壳结构应用最广，分为：空间结构中以网架和网壳结构应用最广，分为：平板网架平板网架平板网架平板网架平板型的空间网格结构；平板型的空间网格结构；平板型的空间网格结构；平板型的空间网格结构；网壳网壳网壳网壳曲面型的空间网格结构。曲面型的空间网格结构。曲面型的空间网格结构。曲面型的空间网格结构。1/4/20231/4/2023昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系5.1网架结构的网架结构的特点特点2网架及网壳结构的特点网架及网壳结构的特点网架及网壳结构的特点网架及网壳结构的特点 （1 1

5、1 1）三维受力、能承受来至各个方向的荷载；）三维受力、能承受来至各个方向的荷载；）三维受力、能承受来至各个方向的荷载；）三维受力、能承受来至各个方向的荷载；（2 2 2 2）网架结构系高次超静定结构，整体性及稳定性）网架结构系高次超静定结构，整体性及稳定性）网架结构系高次超静定结构，整体性及稳定性）网架结构系高次超静定结构，整体性及稳定性 好、空间刚度大；好、空间刚度大；好、空间刚度大；好、空间刚度大；（3 3 3 3）体系稳定、抗震性能好，在）体系稳定、抗震性能好，在）体系稳定、抗震性能好，在）体系稳定、抗震性能好，在7 7 7 7度及度及度及度及7 7 7 7度以下地区度以下地区度以下地

6、区度以下地区 可不进行抗震验算；可不进行抗震验算；可不进行抗震验算；可不进行抗震验算；（4 4 4 4）结构高度小（约是平面桁架高度的）结构高度小（约是平面桁架高度的）结构高度小（约是平面桁架高度的）结构高度小（约是平面桁架高度的2/3)2/3)2/3)2/3)、自重、自重、自重、自重 轻、节约钢材；轻、节约钢材；轻、节约钢材；轻、节约钢材；（5 5 5 5）杆杆杆杆件件件件及及及及配配配配套套套套零零零零件件件件规规规规格格格格化化化化、便便便便于于于于工工工工业业业业化化化化生生生生产产产产，但但但但制制制制造精度要求高；造精度要求高；造精度要求高；造精度要求高；（6 6 6 6）适应性强

7、、平面布置灵活。）适应性强、平面布置灵活。）适应性强、平面布置灵活。）适应性强、平面布置灵活。1/4/20231/4/2023昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系第五章第五章 平板网架结构设计平板网架结构设计5.2 网架结构的形式与设计特点1/4/20231/4/2023昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系5.2网架结构的形式与设计特点网架结构的形式与设计特点1 平板网架无论在设计、计算、构造还是施平板网架无论在设计、计算、构造还是施工制作等方面均较为简便，可适用于大、中、小工制作等方面均较为简便，可适用于大、中、小各种跨度的屋盖结构体系。各种跨度的屋盖

8、结构体系。网架结构的形式较多。按结构组成，通常网架结构的形式较多。按结构组成，通常分为双层或三层网架；按支承情况分，有周边支分为双层或三层网架；按支承情况分，有周边支承、点支承、周边支承与点支承混合、三边支承承、点支承、周边支承与点支承混合、三边支承一边开口等形式；按网架组成情况，可分为由两一边开口等形式；按网架组成情况，可分为由两向或三向平面桁架组成的交叉桁架体系、由三角向或三向平面桁架组成的交叉桁架体系、由三角锥体或四角锥体组成的空间桁架角锥体系等等。锥体或四角锥体组成的空间桁架角锥体系等等。网架结构的形式网架结构的形式1/4/20231/4/2023昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工

9、学院 土木系土木系5.2网架结构的形式与设计特点网架结构的形式与设计特点2 按支承情况分类按支承情况分类按支承情况分类按支承情况分类 （1 1 1 1）周边支承网架）周边支承网架）周边支承网架）周边支承网架 网网网网架架架架的的的的所所所所有有有有节节节节点点点点均均均均搁搁搁搁置置置置在在在在柱柱柱柱或或或或梁梁梁梁上上上上，因因因因传传传传力力力力直直直直接接接接、受受受受力力力力均均均均匀匀匀匀，是是是是采采采采用用用用较较较较多多多多的的的的一一一一种种种种形形形形式式式式。当当当当网网网网架架架架周周周周边边边边支支支支承承承承于于于于柱柱柱柱顶顶顶顶时时时时，网网网网格格格格宽度可

10、与柱距一致。宽度可与柱距一致。宽度可与柱距一致。宽度可与柱距一致。网网网网架架架架周周周周边边边边支支支支承承承承于于于于圈圈圈圈梁梁梁梁时时时时，网网网网格格格格的的的的划划划划分分分分比比比比较较较较灵灵灵灵活活活活，可可可可不不不不受受受受柱柱柱柱距的约束。距的约束。距的约束。距的约束。1/4/20231/4/2023昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系5.2网架结构的形式与设计特点网架结构的形式与设计特点3 （2 2 2 2）点支承网架点支承网架点支承网架点支承网架 点支承网架可置于四个或多个支承上。点支承网架可置于四个或多个支承上。点支承网架可置于四个或多个支承上

11、。点支承网架可置于四个或多个支承上。aa图称图称图称图称为四点支承网架，为四点支承网架，为四点支承网架，为四点支承网架，b b b b 图称为多点支承网架图称为多点支承网架图称为多点支承网架图称为多点支承网架。（a a）（b b）1/4/20231/4/2023昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系5.2网架结构的形式与设计特点网架结构的形式与设计特点4 点点点点支支支支承承承承网网网网架架架架主主主主要要要要用用用用于于于于大大大大柱柱柱柱距距距距工工工工业业业业厂厂厂厂房房房房、仓仓仓仓库库库库以以以以及及及及展展展展览览览览厅厅厅厅等等等等大大大大型型型型公公公公共共共

12、共建建建建筑筑筑筑。由由由由于于于于支支支支承承承承点点点点较较较较少少少少，支支支支点点点点反反反反力力力力较较较较大大大大。为为为为了了了了使使使使通通通通过过过过支支支支点点点点的的的的主主主主桁桁桁桁架架架架及及及及支支支支点点点点附附附附近近近近的的的的杆杆杆杆件件件件内内内内力力力力不不不不致致致致过过过过大大大大，宜宜宜宜在在在在支支支支承承承承点点点点处处处处设设设设置置置置柱柱柱柱帽帽帽帽以以以以扩扩扩扩散散散散反反反反力力力力。点点点点支支支支承承承承网网网网架架架架周周周周边边边边应应应应有有有有适适适适当当当当悬悬悬悬挑挑挑挑以以以以减减减减少少少少网网网网架架架架跨跨

13、跨跨中挠度与杆件的内力。中挠度与杆件的内力。中挠度与杆件的内力。中挠度与杆件的内力。1/4/20231/4/2023昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系5.2网架结构的形式与设计特点网架结构的形式与设计特点5 (3)(3)(3)(3)周边支承与点支承混合网架周边支承与点支承混合网架周边支承与点支承混合网架周边支承与点支承混合网架 在点支承网架中，在点支承网架中，在点支承网架中，在点支承网架中，当周边设有维护结构当周边设有维护结构当周边设有维护结构当周边设有维护结构和抗风柱时，可采用和抗风柱时，可采用和抗风柱时，可采用和抗风柱时，可采用周边支承与点支承混周边支承与点支承混周边

14、支承与点支承混周边支承与点支承混合的形式。这种支承合的形式。这种支承合的形式。这种支承合的形式。这种支承方式适用于工业厂房方式适用于工业厂房方式适用于工业厂房方式适用于工业厂房和展览厅等公共建筑。和展览厅等公共建筑。和展览厅等公共建筑。和展览厅等公共建筑。1/4/20231/4/2023昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系5.2网架结构的形式与设计特点网架结构的形式与设计特点6(4)(4)(4)(4)三边支承或两边支承网架三边支承或两边支承网架三边支承或两边支承网架三边支承或两边支承网架 由由由由于于于于建建建建筑筑筑筑功功功功能能能能的的的的要要要要求求求求，需需需需要要

15、要要在在在在一一一一边边边边或或或或两两两两对对对对边边边边上上上上开开开开口口口口，因因因因而而而而使使使使网网网网架架架架仅仅仅仅在在在在三三三三边边边边或或或或两两两两对对对对边边边边上上上上支支支支承承承承，另另另另一一一一边边边边或或或或两两两两对对对对边边边边处处处处理理理理成成成成自自自自由由由由边边边边。自自自自由由由由边边边边的的的的存存存存在在在在对对对对网网网网架架架架的的的的受受受受力是不利的力是不利的力是不利的力是不利的,为此一般应对自由边作出特殊处理。为此一般应对自由边作出特殊处理。为此一般应对自由边作出特殊处理。为此一般应对自由边作出特殊处理。1/4/20231/

16、4/2023昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系5.2网架结构的形式与设计特点网架结构的形式与设计特点7 普遍的做法是，在自由边附近增加网架的层数普遍的做法是，在自由边附近增加网架的层数普遍的做法是，在自由边附近增加网架的层数普遍的做法是，在自由边附近增加网架的层数（见（见（见（见 a a图），或者在自由边加设托梁、托架（见图图），或者在自由边加设托梁、托架（见图图），或者在自由边加设托梁、托架（见图图），或者在自由边加设托梁、托架（见图b b b b）。）。）。）。对中、小型网架亦可选择增加网架高度或局对中、小型网架亦可选择增加网架高度或局对中、小型网架亦可选择增加网架高

17、度或局对中、小型网架亦可选择增加网架高度或局部加大杆件截面等方法。部加大杆件截面等方法。部加大杆件截面等方法。部加大杆件截面等方法。1/4/20231/4/2023昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系5.2网架结构的形式与设计特点网架结构的形式与设计特点8 按网格组成分类按网格组成分类 1 1 交叉桁架体系交叉桁架体系 这类网架由若干平这类网架由若干平这类网架由若干平这类网架由若干平面桁架相互交叉组成。面桁架相互交叉组成。面桁架相互交叉组成。面桁架相互交叉组成。竖向平面桁架的形式与竖向平面桁架的形式与竖向平面桁架的形式与竖向平面桁架的形式与一般平面桁架相似，根一般平面桁架相

18、似，根一般平面桁架相似，根一般平面桁架相似，根据平面桁架布置方式及据平面桁架布置方式及据平面桁架布置方式及据平面桁架布置方式及交角的不同，可分为几交角的不同，可分为几交角的不同，可分为几交角的不同，可分为几种形式。种形式。种形式。种形式。（1 1 1 1）两向正交正放网架）两向正交正放网架）两向正交正放网架）两向正交正放网架1/4/20231/4/2023昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系 两两两两向向向向正正正正交交交交正正正正放放放放网网网网架架架架的的的的构构构构成成成成特特特特点点点点是是是是：两两两两个个个个方方方方向向向向的的的的平平平平面面面面桁桁桁桁架架架

19、架垂垂垂垂直直直直交交交交叉叉叉叉，且且且且分分分分别别别别与与与与边边边边界界界界方方方方向向向向平平平平行行行行。这这这这种种种种网网网网架架架架的的的的上上上上、下下下下弦弦弦弦平平平平面面面面呈呈呈呈正正正正方方方方形形形形，基基基基本本本本单单单单元元元元为为为为六六六六面面面面体体体体，属属属属几几几几何何何何可可可可变变变变。为为为为保保保保证证证证结结结结构构构构的的的的几几几几何何何何不不不不变变变变性性性性以以以以及及及及增增增增加加加加空空空空间间间间刚刚刚刚度度度度，应适当设置水平支撑，以有效应适当设置水平支撑，以有效应适当设置水平支撑，以有效应适当设置水平支撑，以有效

20、传递水平力。对周边支承网架，传递水平力。对周边支承网架，传递水平力。对周边支承网架，传递水平力。对周边支承网架，水平支撑宜在上弦或下弦网格水平支撑宜在上弦或下弦网格水平支撑宜在上弦或下弦网格水平支撑宜在上弦或下弦网格内沿周边设置；对点支承网架，内沿周边设置；对点支承网架，内沿周边设置；对点支承网架，内沿周边设置；对点支承网架，水平支撑则应在通过支承点的水平支撑则应在通过支承点的水平支撑则应在通过支承点的水平支撑则应在通过支承点的主桁架附近设置。主桁架附近设置。主桁架附近设置。主桁架附近设置。5.2网架结构的形式与设计特点网架结构的形式与设计特点91/4/20231/4/2023昆明理工大学昆明

21、理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系5.2网架结构的形式与设计特点网架结构的形式与设计特点10 两两两两向向向向正正正正交交交交正正正正放放放放网网网网架架架架的的的的受受受受力力力力状状状状况况况况取取取取决决决决于于于于平平平平面面面面尺尺尺尺寸寸寸寸及及及及支支支支承承承承情情情情况况况况。对对对对于于于于周周周周边边边边支支支支承承承承、正正正正方方方方形形形形平平平平面面面面的的的的网网网网架架架架，其其其其受力类似于双向板。受力类似于双向板。受力类似于双向板。受力类似于双向板。两两两两向向向向正正正正交交交交正正正正放放放放网网网网架架架架沿沿沿沿两两两两个个个个方方方方向向向

22、向的的的的杆杆杆杆件件件件内内内内力力力力差差差差别别别别不不不不大大大大，受受受受力力力力比比比比较较较较均均均均匀匀匀匀。但但但但随随随随着着着着边边边边长长长长比比比比的的的的变变变变化化化化，单单单单向向向向传传传传力力力力作作作作用用用用渐渐渐渐趋趋趋趋明明明明显显显显，两两两两方方方方向向向向杆杆杆杆件件件件内内内内力力力力差差差差别别别别也也也也随随随随之之之之加加加加大大大大。对对对对于于于于点点点点支支支支承承承承网网网网架架架架，支支支支承承承承附附附附近近近近的的的的杆杆杆杆件件件件及及及及主主主主桁桁桁桁架架架架跨跨跨跨中中中中弦弦弦弦杆杆杆杆的内力最大，其它部位杆件的

23、内力很小。的内力最大，其它部位杆件的内力很小。的内力最大，其它部位杆件的内力很小。的内力最大，其它部位杆件的内力很小。两两两两向向向向正正正正交交交交正正正正放放放放网网网网架架架架适适适适用用用用于于于于正正正正方方方方形形形形或或或或接接接接近近近近正正正正方方方方形形形形以以以以及狭长矩形的建筑平面。及狭长矩形的建筑平面。及狭长矩形的建筑平面。及狭长矩形的建筑平面。1/4/20231/4/2023昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系5.2网架结构的形式与设计特点网架结构的形式与设计特点11 （2 2 2 2）两向正交斜放网架）两向正交斜放网架）两向正交斜放网架）两向正

24、交斜放网架 两两两两向向向向正正正正交交交交斜斜斜斜放放放放网网网网架架架架的的的的构构构构成成成成特特特特点点点点是是是是：两两两两个个个个方方方方向向向向的的的的竖竖竖竖向平面桁架垂直交叉，且与边界成向平面桁架垂直交叉，且与边界成向平面桁架垂直交叉，且与边界成向平面桁架垂直交叉，且与边界成45454545 夹角。夹角。夹角。夹角。1/4/20231/4/2023昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系5.2网架结构的形式与设计特点网架结构的形式与设计特点12 两两两两向向向向正正正正交交交交斜斜斜斜放放放放网网网网架架架架中中中中平平平平面面面面桁桁桁桁架架架架与与与与边边

25、边边界界界界斜斜斜斜交交交交，各各各各片片片片桁桁桁桁架架架架长长长长短短短短不不不不一一一一，靠靠靠靠近近近近角角角角部部部部的的的的短短短短桁桁桁桁架架架架相相相相对对对对刚刚刚刚度度度度较较较较大大大大，对对对对与与与与其其其其垂垂垂垂直直直直的的的的长长长长桁桁桁桁架架架架有有有有一一一一定定定定的的的的弹弹弹弹性性性性支支支支承承承承作作作作用用用用，从从从从而而而而减减减减小小小小了了了了长长长长桁桁桁桁架架架架中中中中部部部部的的的的正正正正弯弯弯弯矩矩矩矩。在在在在周周周周边边边边支支支支承承承承情情情情况况况况下下下下，它它它它较较较较两两两两向向向向正正正正交交交交正正正正

26、放放放放网网网网架架架架刚刚刚刚度度度度大大大大、用用用用料料料料省省省省。对对对对矩矩矩矩形形形形平平平平面面面面其其其其受受受受力力力力也也也也较较较较均均均均匀匀匀匀。当当当当长长长长桁桁桁桁架架架架直直直直通通通通角角角角柱柱柱柱时时时时，四四四四个个个个角角角角支支支支座座座座会会会会产产产产生生生生较较较较大大大大向向向向上上上上拉拉拉拉力力力力，设设设设计计计计中中中中应应应应予予予予注注注注意意意意。如如如如采采采采用用用用图图图图b b b b 所所所所示示示示布布布布置方式，拉力可由两榀桁架承受。置方式，拉力可由两榀桁架承受。置方式，拉力可由两榀桁架承受。置方式，拉力可由两

27、榀桁架承受。适用于正方形和长方形的建筑平面。适用于正方形和长方形的建筑平面。适用于正方形和长方形的建筑平面。适用于正方形和长方形的建筑平面。1/4/20231/4/2023昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系5.2网架结构的形式与设计特点网架结构的形式与设计特点13 （3）三向网架三向网架 三向网架的构成特点是：三个方向的竖向平面三向网架的构成特点是：三个方向的竖向平面桁架互成桁架互成6060角斜向交角斜向交叉。在三向网架中，上、叉。在三向网架中，上、下弦平面的网格均为正下弦平面的网格均为正三角形，因此这种网架三角形，因此这种网架是以若干稳定的三棱体是以若干稳定的三棱体作为

28、基本单元所组成的作为基本单元所组成的几何不变体系。几何不变体系。1/4/20231/4/2023昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系5.2网架结构的形式与设计特点网架结构的形式与设计特点14 2 2 四角锥体系四角锥体系 这类网架以四角锥为其组成单元。网架的上、下这类网架以四角锥为其组成单元。网架的上、下这类网架以四角锥为其组成单元。网架的上、下这类网架以四角锥为其组成单元。网架的上、下弦平面均为正方形网格，弦平面均为正方形网格，弦平面均为正方形网格，弦平面均为正方形网格，上、下弦网格相互错上、下弦网格相互错上、下弦网格相互错上、下弦网格相互错开半格使下弦平面正开半格使下弦

29、平面正开半格使下弦平面正开半格使下弦平面正方形的四个顶点对应方形的四个顶点对应方形的四个顶点对应方形的四个顶点对应于上弦平面正方形的于上弦平面正方形的于上弦平面正方形的于上弦平面正方形的形心，并以腹杆连接，形心，并以腹杆连接，形心，并以腹杆连接，形心，并以腹杆连接，即形成若干四角锥体。即形成若干四角锥体。即形成若干四角锥体。即形成若干四角锥体。1/4/20231/4/2023昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系5.2网架结构的形式与设计特点网架结构的形式与设计特点15 正放四角锥网架正放四角锥网架 正放四角锥网架正放四角锥网架的构成特点是：以倒的构成特点是：以倒四角锥体为组

30、成单元，四角锥体为组成单元，上、下弦杆均与相应上、下弦杆均与相应边界平行。正放四角边界平行。正放四角锥网架的上、下弦节锥网架的上、下弦节点均分别连接八根杆点均分别连接八根杆件。件。1/4/20231/4/2023昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系5.2网架结构的形式与设计特点网架结构的形式与设计特点16 正正放放四四角角锥锥网网架架的的杆杆件件受受力力比比较较均均匀匀，空空间间刚刚度度较较其其它它类类型型四四角角锥锥网网架架及及两两向向网网架架为为好好。当当采采用用钢钢筋筋混混凝凝土土板板作作屋屋面面板板时时，板板的的规规格格单单一一，便便于于起起拱拱，屋屋面面排排水水相

31、相对对容容易易处处理理。但但因因杆杆件件数数目目较较多多其其用用钢钢量量可可能略高些。能略高些。正正放放四四角角锥锥网网架架一一般般适适用用于于建建筑筑平平面面呈呈正正方方形形或或接接近近于于正正方方形形的的周周边边支支承承、点点支支承承（有有柱柱帽帽或或无无柱柱帽帽）大大柱柱距距、以以及及设设有有悬悬挂挂吊吊车车的的工工业业厂厂房房与与有有较较大大屋屋面面荷载的情况。荷载的情况。1/4/20231/4/2023昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系5.2网架结构的形式与设计特点网架结构的形式与设计特点17正放抽空四角锥网架正放抽空四角锥网架构成特点：在正放四构成特点：在正放

32、四角锥网架的基础上，除周角锥网架的基础上，除周边网格不动外，适当抽掉边网格不动外，适当抽掉一些四角锥单元中的腹杆一些四角锥单元中的腹杆和下弦杆，使下弦网格尺和下弦杆，使下弦网格尺寸比上弦网格尺寸大一倍。寸比上弦网格尺寸大一倍。其受力与正交正放交叉梁其受力与正交正放交叉梁系相似。系相似。1/4/20231/4/2023昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系5.2网架结构的形式与设计特点网架结构的形式与设计特点18正正放放抽抽空空四四角角锥锥网网架架的的杆杆件件数数目目较较少少，构构造造简简单单，经经济济效效果果好好，起起拱拱比比较较方方便便。不不过过抽抽空空以以后后，下下弦弦杆

33、杆内内力力的的均均匀匀性性较较差差，刚刚度度比比未未抽抽空空的的正正放放四四角锥网架小些，但能够满足工程要求。角锥网架小些，但能够满足工程要求。正正放放抽抽空空四四角角锥锥网网架架适适用用于于中中、小小跨跨度度或或屋屋面面荷荷载载较较轻轻的的周周边边支支承承、点点支支承承以以及及周周边边支支承承与与点点支支承混合等情况。承混合等情况。1/4/20231/4/2023昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系5.2网架结构的形式与设计特点网架结构的形式与设计特点19斜放四角锥网架斜放四角锥网架 斜放四角锥网架斜放四角锥网架的构成特点：以倒四的构成特点：以倒四角锥体为组成单元，角锥体

34、为组成单元，由锥底构成的上弦杆由锥底构成的上弦杆与边界成与边界成4545夹角，夹角，而连接各锥顶的下弦而连接各锥顶的下弦杆则与相应边界平行。杆则与相应边界平行。1/4/20231/4/2023昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系5.2网架结构的形式与设计特点网架结构的形式与设计特点20 斜放四角锥网架上弦杆长度比下弦杆长度小，在周斜放四角锥网架上弦杆长度比下弦杆长度小，在周边支承的情况下，通常是上弦杆受压，下弦杆受拉，边支承的情况下，通常是上弦杆受压，下弦杆受拉，因而杆件受力合理。此外，节点处汇交的杆件（上弦因而杆件受力合理。此外，节点处汇交的杆件（上弦节点六根，下弦节点八

35、根）相对较少，用钢量较省。节点六根，下弦节点八根）相对较少，用钢量较省。周周边边支支承承的的斜斜放放四四角角锥锥网网架架，在在支支承承沿沿周周边边切切向向无无约约束束时时，四四角角锥锥体体可可能能绕绕Z Z轴轴旋旋转转而而造造成成网网架架的的几几何何可可变变，因因此此必必须须在在网网架架周周边边布布置置刚刚性性边边梁梁；点点支支承承的的斜斜放四角锥网架，可在周边设置封闭的边桁架。放四角锥网架，可在周边设置封闭的边桁架。1/4/20231/4/2023昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系5.2网架结构的形式与设计特点网架结构的形式与设计特点21 3 3 三角锥网架三角锥网架

36、三角锥网架的三角锥网架的三角锥网架的三角锥网架的构成特点是：以等构成特点是：以等构成特点是：以等构成特点是：以等腰三角锥体为组成腰三角锥体为组成腰三角锥体为组成腰三角锥体为组成单元，由于三角形单元，由于三角形单元，由于三角形单元，由于三角形的稳定性，因而整的稳定性，因而整的稳定性，因而整的稳定性，因而整体抗弯、抗扭刚度体抗弯、抗扭刚度体抗弯、抗扭刚度体抗弯、抗扭刚度好。好。好。好。1/4/20231/4/2023昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系5.2网架结构的形式与设计特点网架结构的形式与设计特点22抽空三角锥网架抽空三角锥网架构成特点是：在构成特点是：在三角锥网架的基

37、础三角锥网架的基础上，除周边网格不上，除周边网格不动外，适当抽掉一动外，适当抽掉一些三角锥单元中的些三角锥单元中的腹杆和下弦杆。腹杆和下弦杆。1/4/20231/4/2023昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系5.2网架结构的形式与设计特点网架结构的形式与设计特点23网架几何不变性分析网架几何不变性分析 网网网网架架架架结结结结构构构构在在在在外外外外力力力力作作作作用用用用下下下下必必必必须须须须是是是是几几几几何何何何不不不不变变变变体体体体系系系系，但但但但是是是是许许许许多多多多形形形形式式式式的的的的网网网网架架架架就就就就其其其其结结结结构构构构本本本本身身身身

38、而而而而言言言言是是是是结结结结构构构构几几几几何何何何可可可可变变变变的的的的，只只只只有有有有加加加加上上上上适适适适当当当当的的的的支支支支座座座座约约约约束束束束后后后后才才才才成成成成为为为为几几几几何何何何不不不不变变变变体系。因此，对网架的机动分析非常重要。体系。因此，对网架的机动分析非常重要。体系。因此，对网架的机动分析非常重要。体系。因此，对网架的机动分析非常重要。1/4/20231/4/2023昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系5.2网架结构的形式与设计特点网架结构的形式与设计特点24网架几何不变的必要条件网架几何不变的必要条件网架几何不变的必要条件网

39、架几何不变的必要条件 网网网网架架架架的的的的力力力力学学学学模模模模型型型型是是是是一一一一个个个个铰铰铰铰接接接接的的的的空空空空间间间间杆杆杆杆系系系系结结结结构构构构，因因因因为为为为一一一一个个个个刚刚刚刚体体体体在在在在空空空空间间间间的的的的自自自自由由由由度度度度为为为为6 6 6 6，一一一一个个个个空空空空间间间间简简简简单单单单铰铰铰铰的的的的自自自自由由由由度度度度为为为为3 3 3 3，故故故故网网网网架架架架任任任任一一一一节节节节点点点点有有有有3 3 3 3个个个个自自自自由由由由度度度度。对对对对于于于于具具具具有有有有J J个个个个节节节节点点点点mm根根根

40、根杆杆杆杆件件件件的的的的网网网网架架架架，支支支支承承承承于于于于有有有有r r根根根根连连连连杆杆杆杆的的的的支支支支座上时，其几何不变的必要条件可由下式计算：座上时，其几何不变的必要条件可由下式计算：座上时，其几何不变的必要条件可由下式计算：座上时，其几何不变的必要条件可由下式计算：m+r-3Jm+r-3J 00或或或或 mm 3J-r3J-r 当当当当mm=3J3J-r r时时时时为为为为静静静静定定定定结结结结构构构构，当当当当 mm3J3J-r r时时时时为为为为超超超超静定结构，静定结构，静定结构，静定结构，m3J-rm3J-r时为时为时为时为几何可变体系。几何可变体系。几何可变

41、体系。几何可变体系。1/4/20231/4/2023昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系5.2网架结构的形式与设计特点网架结构的形式与设计特点25 若若若若将将将将网网网网架架架架作作作作为为为为一一一一个个个个刚刚刚刚体体体体考考考考虑虑虑虑，则则则则最最最最少少少少的的的的支支支支座座座座约约约约束链杆数为束链杆数为束链杆数为束链杆数为6 6，即上式中的，即上式中的，即上式中的，即上式中的r r 6 6。如如如如网网网网架架架架不不不不与与与与支支支支座座座座连连连连接接接接，仅仅仅仅考考考考虑虑虑虑网网网网架架架架内内内内部部部部是是是是否否否否几几几几何何何何可变，

42、则由下式计算：可变，则由下式计算：可变，则由下式计算：可变，则由下式计算：KK=3J-m-6=3J-m-6 当当当当K=K=0 0时时时时，网网网网架架架架杆杆杆杆件件件件数数数数恰恰恰恰好好好好满满满满足足足足其其其其内内内内部部部部几几几几何何何何不不不不变变变变的的的的必必必必要要要要条条条条件件件件；当当当当KK0 0时，内部几何可变。时，内部几何可变。时，内部几何可变。时，内部几何可变。1/4/20231/4/2023昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系5.2网架结构的形式与设计特点网架结构的形式与设计特点26 网架几何不变的充分条件网架几何不变的充分条件网架几何

43、不变的充分条件网架几何不变的充分条件 三三三三角角角角形形形形是是是是几几几几何何何何不不不不变变变变的的的的，因因因因此此此此，以以以以三三三三根根根根不不不不共共共共面面面面的的的的杆杆杆杆件件件件交交交交出出出出一一一一个个个个新新新新节节节节点点点点所所所所构构构构成成成成的的的的网网网网架架架架单单单单元元元元也也也也为为为为几几几几何何何何不不不不变变变变体体体体系系系系。当当当当网网网网架架架架杆杆杆杆系系系系组组组组成成成成的的的的形形形形体体体体是是是是由由由由三三三三角角角角形形形形界界界界面面面面组组组组成成成成的的的的多多多多面面面面体体体体时时时时，亦亦亦亦是是是是几

44、几几几何何何何不不不不变变变变的的的的。故故故故对对对对网网网网架架架架结结结结构构构构几几几几何不变问题的分析可变成平面问题进行。何不变问题的分析可变成平面问题进行。何不变问题的分析可变成平面问题进行。何不变问题的分析可变成平面问题进行。网网网网架架架架几几几几何何何何可可可可变变变变单单单单元元元元可可可可通通通通过过过过加加加加设设设设杆杆杆杆件件件件或或或或适适适适当当当当加加加加设设设设支支支支承链杆使其成为几何不变体系。承链杆使其成为几何不变体系。承链杆使其成为几何不变体系。承链杆使其成为几何不变体系。用用用用程程程程序序序序计计计计算算算算时时时时，如如如如出出出出现现现现挠挠挠

45、挠度度度度特特特特别别别别大大大大等等等等不不不不合合合合理理理理情情情情况况况况，则该网架有可能为几何可变。则该网架有可能为几何可变。则该网架有可能为几何可变。则该网架有可能为几何可变。1/4/20231/4/2023昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系5.2网架结构的形式与设计特点网架结构的形式与设计特点271/4/20231/4/2023昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系5.2网架结构的形式与设计特点网架结构的形式与设计特点28网架结构的设计特点网架结构的设计特点 （1 1 1 1）网架结构的选型）网架结构的选型）网架结构的选型）网架结构的选型

46、根根根根据据据据建建建建筑筑筑筑的的的的造造造造型型型型、平平平平面面面面形形形形状状状状和和和和尺尺尺尺寸寸寸寸、支支支支承承承承情情情情况况况况、荷载大小、屋面材料等综合考虑。荷载大小、屋面材料等综合考虑。荷载大小、屋面材料等综合考虑。荷载大小、屋面材料等综合考虑。从材料用量考虑宜采用：从材料用量考虑宜采用：从材料用量考虑宜采用：从材料用量考虑宜采用：斜放四角锥斜放四角锥斜放四角锥斜放四角锥 正放四角锥正放四角锥正放四角锥正放四角锥 两向正交正放两向正交正放两向正交正放两向正交正放三向交叉梁系三向交叉梁系三向交叉梁系三向交叉梁系 以以以以上上上上型型型型式式式式当当当当跨跨跨跨度度度度及及

47、及及荷荷荷荷载载载载都都都都大大大大时时时时较较较较合合合合理理理理，刚刚刚刚度度度度也也也也比比比比较较较较大大大大。当当当当平平平平面面面面为为为为矩矩矩矩形形形形时时时时两两两两向向向向正正正正交交交交斜斜斜斜放放放放与与与与斜斜斜斜放放放放四四四四角角角角锥锥锥锥网架最经济。网架最经济。网架最经济。网架最经济。1/4/20231/4/2023昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系5.2网架结构的形式与设计特点网架结构的形式与设计特点29 从平面形状和大小考虑，当为周边简支时建议：从平面形状和大小考虑，当为周边简支时建议：从平面形状和大小考虑，当为周边简支时建议：从平面

48、形状和大小考虑，当为周边简支时建议：平面为方形或接近方形、中小跨度（平面为方形或接近方形、中小跨度（平面为方形或接近方形、中小跨度（平面为方形或接近方形、中小跨度（60606060m)m)：两向正交斜放交叉桁架、正放四角锥、斜放四角锥两向正交斜放交叉桁架、正放四角锥、斜放四角锥两向正交斜放交叉桁架、正放四角锥、斜放四角锥两向正交斜放交叉桁架、正放四角锥、斜放四角锥 平面为矩形：平面为矩形：平面为矩形：平面为矩形：两向正交斜放交叉桁架或斜放四角锥两向正交斜放交叉桁架或斜放四角锥两向正交斜放交叉桁架或斜放四角锥两向正交斜放交叉桁架或斜放四角锥 平面为圆形、正多边形、扇形：平面为圆形、正多边形、扇形

49、：平面为圆形、正多边形、扇形：平面为圆形、正多边形、扇形：三向交叉梁系或三角锥三向交叉梁系或三角锥三向交叉梁系或三角锥三向交叉梁系或三角锥 当为四点支承的连续网架：当为四点支承的连续网架：当为四点支承的连续网架：当为四点支承的连续网架：两向正交正放或正放四角锥。两向正交正放或正放四角锥。两向正交正放或正放四角锥。两向正交正放或正放四角锥。1/4/20231/4/2023昆明理工大学昆明理工大学 建工学院建工学院 土木系土木系5.2网架结构的形式与设计特点网架结构的形式与设计特点30 （2 2 2 2）网架结构的网格尺寸和高度）网架结构的网格尺寸和高度）网架结构的网格尺寸和高度）网架结构的网格尺

50、寸和高度 网网网网格格格格大大大大小小小小直直直直接接接接影影影影响响响响网网网网架架架架的的的的经经经经济济济济性性性性，应应应应综综综综合合合合考考考考虑虑虑虑。网架高度应使腹杆与弦杆的夹角在网架高度应使腹杆与弦杆的夹角在网架高度应使腹杆与弦杆的夹角在网架高度应使腹杆与弦杆的夹角在45454545 左右。左右。左右。左右。网网网网格格格格尺尺尺尺寸寸寸寸影影影影响响响响因因因因素素素素:网网网网架架架架跨跨跨跨度度度度大大大大小小小小、柱柱柱柱距距距距模模模模数数数数、屋屋屋屋面面面面板种类，杆件材料。板种类，杆件材料。板种类，杆件材料。板种类，杆件材料。网网网网架架架架高高高高度度度度的