网架结构选型涉及多种方法,包括分条、分块和高空滑移安装法。分条法适用于边长比小于等于1.5的网架;分块法适用于边长比大于1.5且不超过2.5的网架;而高空滑移安装法则适用于边长比大于2.5的网架。在具体选择时,需综合考虑网架的结构特点、施工条件和经济效益等因素。
网架结构选型的影响因素
一、制作与安装方法
- 焊接节点
- 若节点采用焊接,平面桁架系组成的网架制作比四角锥体组成的网架方便;其中两向正交网架制作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制作方便。
- 分条、分块或高空滑移安装法
- 当采用分条或分块安装,或高空滑移法安装时,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正交正放类网架比斜放类网架有利。因为斜放类网架在分条或分块吊装时,可能因刚度不足或几何可变性而需增设临时支撑,这样不太合算。
二、用钢指标
- 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。
- 边长比大于1.5的网架
- 由于内力分布关系,正交正放类网架在相同条件下比斜放类网架用钢量省。一些抽空角锥体网架的用钢量一般比不抽空锥体网架要省,但抽空角锥体网架的杆件内力变化幅度大,对节点设计和杆件选择不利。
三、跨度大小
- 虽然计算表明跨度大小(60m以上为大跨度,30m以下为小跨度,30 - 60m为中等跨度)对网架选型影响不大,但大跨度网架一般为重要建筑。在我国,两向正交正放网架、两向正交斜放网架和三向网架等平面桁架系组成的网架结构应用较多,因为其设计与施工经验丰富、技术熟练。而三向网架、三角锥网架、六角锥网架构造复杂且用钢量大,在中小跨度中宜少采用。
四、刚度要求
- 刚度较大的网架(节点数和杆件数较多)
- 三角锥网架、六角锥网架、三向网架、正放四角锥网架等节点数和杆件数较多的网架,其刚度较大。
- 刚度较小的网架(节点数和杆件数较少)
- 斜放四角锥网架、棋盘形四角锥网架、抽空三角锥Ⅰ、Ⅱ型网架、蜂窝形三角锥网架等节点数和杆件数较少的网架,刚度较小。例如斜放四角锥网架本身是几何可变的,需增设边缘构件或强大圈梁来保证几何不变性。
五、平面形状
- 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Ⅰ、Ⅱ型网架和蜂窝形三角锥网架。特别是平面形状为正六边形时,这几种网架的网格规整。
- 矩形周边支承网架
- 当边长比不大于1.5时,宜选用斜放四角锥、棋盘四角锥、正放抽空四角锥、两向正交斜放、两向正交正放、正放四角锥网架;当边长比大于1.5时,选用两向正交正放、正放四角锥、正放抽空四角锥网架;当平面狭长时,可选用单向折线形网架。
- 矩形三边支承一边开口的网架
- 可按上述矩形周边支承网架选型原则选型,开口边可增加网架层数或适当增加网架高度,且开口边为竖直或斜放的边桁架。
- 矩形多点支承的网架
- 可选用正放四角锥、正放抽空四角锥、两向正交正放网架。
六、支承条件
- 多点支承的网架
- 选用正交正放类网架较为合适,因为其受力性能比斜放类网架合理,挠度也小。例如四点支承网架计算表明,在条件相同情况下,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,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。
特殊网架结构选型
- 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,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。
网架结构的经济性比较
不同跨度网架结构选择
网架结构的平面形状影响
网架结构的刚度优化设计