网架分类

正交正放网架

需要在边缘设置水平斜撑以保证几何不变性。

正交斜放网架

1. 有角支承
2. 无角支承

三向网架

正放四角锥网架

正放抽空四角锥网架

棋盘形四角锥网架

斜放四角锥网架

星形四角锥网架

三角锥网架

抽空三角锥网架

蜂窝形三角锥网架

网架结构演示

以下交互演示支持上表中 正交正放、正交斜放、正放四角锥、正放抽空四角锥 四种形式，可通过上方控制条切换类型、调整几何参数，在画布中左键旋转、滚轮缩放、右键平移观察。

X 向跨数6Z 向跨数6格距3网架厚度2.4

上弦杆 84 腹杆 64 下弦杆 40 节点 74 · 杆件 188

左键旋转 · 右键平移 · 滚轮缩放

网架荷载

永久荷载

可变荷载

温度作用

不考虑温度荷载的条件

支座构造允许网架发生一定的位移；

地震作用

地震作用特点

• 以竖向振动为主
• 频率非常密集

网架设计

基本假定

假定为线弹性、小变形的铰接杆系模型，使用空间杆系有限元计算。

杆件计算长度

杆件	螺栓球节点	焊接空心球节点	板节点
弦杆、支座腹杆	$L$	$0.9L$	$L$
其它腹杆	$L$	$0.8L$	$0.8L$

节点设计

设计原则

• 与计算模型相符
• 减少附加弯矩
• 安装方便、经济性好

焊接空心球节点

球径按构造要求估算：

$$\theta = \frac{d_1}{2r} + \frac{a}{r} + \frac{d_2}{2r} \Rightarrow D = \frac{d_1 + 2a + d_2}{\theta}$$

受拉承载力、受压承载力：

$$N_R = \eta_0 \left(0.29 + 0.54\frac{d}{D}\right) \pi td f$$

物理量	含义
$\eta_0$	大直径空心球节点承载力调整系数。$D\gt500\text{mm}$ 时 $\eta_0$ 取 $0.9$
$d$	主钢管外径
$t$	空心球壁厚

TIP

• 单层网壳结构时，由于空心球收到弯矩作用，需根据规范减小 $N_R$
• 通过限制 $D / t$ 来确保空心球不会失稳

螺栓球节点

基本组成结构：封板或锥头、螺栓、套筒。

传力路径：

类型	路径
拉力	拉杆 → 螺栓 → 节点
压力	压杆 → 套筒 → 节点

球体直径通过保证内部结构不碰撞来计算；锥头应为等强度构件，且验算受压承载力；螺栓验算受拉承载力。

焊接钢板节点

基本组成：十字节点板、盖板。

容易因为偏心而产生弯矩，但本身旧有一定的抗弯刚度。

支座节点

设计原则

• 符合假定
• 传力可靠
• 安装简单

类型

• 平板压力或拉力支座
• 单面弧形拉力支座
• 单面弧形压力支座
• ……

网壳设计

选型

需要考虑矢高、支承刚度。

单层网壳特点：

• 安装简单
• 自重较大
• 稳定性差
• 宜采用刚接节点
• 不宜使用螺栓球、板节点

计算长度

双层网壳：

杆件	螺栓球节点	焊接空心球节点	板节点
弦杆、支座腹杆	$L$	$L$	$L$
其它腹杆	$L$	$0.9L$	$0.9L$

单层网壳

杆件	焊接空心球节点	毂节点	相贯节点
曲面内	$0.9L$	$L$	$0.9L$
曲面外	$1.6L$	$1.6L$	$1.6L$

网壳设计

结构稳定性

计算过程应该考虑

• 考虑几何非线性的有限元法（弹性分析安全系数取 2，弹塑性分析安全系数取 4.2）
• 考虑初始几何缺陷

其它影响条件：

• 曲面曲率
• 杆件布置（局部加肋）
• 支承条件
• 节点刚度