浅谈钢结构的网架设计

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1、浅谈钢结构的网架设计摘要：空间钢网架结构作为一种建筑造型美观、经济、节材的结构形式，已经被广泛应用与工业及民用建筑领域。网架设计是钢结构设计里面比较普遍的一种结构形式，在实际工程屮，主耍依靠软件设计的成分比较大。本文主要探讨空间网架结构的设计要点。关键词：网架结构；节点设计前言：网架结构是中国空间结构中发展最快，应用最为广泛的结构形式。同样、置身于大型工业厂房、大跨度公共建筑等中，屋面网架结构以其规则的的网格，富有立体感的正方四角锥组合，能让人感到赏心悦冃。这种屋面形式与功能的和谐统一，是普通钢结构屋面无法达到的

2、。因此,空间网架结构形式越来越受到建筑师的青睐1、网架结构的特征网架结构之所以得到如此广泛的应用，是因为网架结构主要冇以下优占・八•1.1结构形式灵活多样，能够满足各种建筑结构的要求。1・2节点连接简便，一般用螺栓球连接。能够工厂定制，施工快速，具有良好的受力性能，质量可靠。1.3计算方法和计算机计算软件已经非常成熟，能够满足工程设计的需求。冃前我国已经开发出大量的网架设计软件，大大提高了工程设计的周期。1.4加固制作机械化，很多杆件可以定制。以供设计人员选择使用。1・5用料经济，造价低，能用较少的材料制作大跨度

3、的空间结构。但是，网架结构也有不足，冃前主耍问题是网架结构节点用钢量大,尤其是焊接空心球节点，节点用钢量占网架总用钢量的20%~25%；冲压焊接费工，焊接质量要求稿，现场仰焊、立焊占很大比重；杆件下料要求准确；当焊接工艺不当造成焊接变形过大后构件难于处理；加工制作费用较高。2、网架结构节点设计2.1螺栓球节点螺栓球一般由钢球、高强度螺栓、紧固螺钉（或销子）、套筒和锥头或封板等零件组成。当网架屮个杆件所需高强度螺栓直径确定以后，螺栓钢球直径的大小应同时保证和相邻两螺栓在球体内不相碰，还需确保套筒与钢球之间有足够的接

4、触面设计螺栓球节点，必然要考虑到锥头和封板的设计。结合我的设计实践，我认为对于圆钢管杆件直径M76mm时，适宜采用锥头，同时锥头的任何截面均应与杆件截面等强度，锥头底板的厚度不宜小于被连接杆件外径的1/6o锥头底板外侧平直部分的外接圆直径一般取最高强度螺栓直径的13倍加站5mm,锥头斜向筒璧的坡度应W1/4.当圆钢管杆件直径^76mm时，可采用封板，其厚度不宜小于杆件外径的1/5•锥头和封板的表血要保持平整，以确保紧固高强度螺栓的装配质量。高强度螺栓孔中心线应尽量与杆件轴线重合，螺栓孔径比螺栓直径打0.5"1.0

5、mmo2.2焊接空心球节点当网架杆件内力很大（一般M750KN）时，若仍采用螺栓球节点，会造成钢球过大而使用钢量增多。此时应考虑采用焊接空心球节点。设计的焊接焊接空心球节点采用两块圆钢板（钢号Q235钢或Q345钢）经热压或冷压成两个半球后对焊而成的。钢球外径一般采用160mm^500mm.但值得注意的是，结合我的实践，设计表明有下列情况之一时，宜在空心球内加设环形加劲肋板：空心球的外径D^300mm,且连接于空心球的圆钢管杆件的内力较大时；空心球的壁厚t小于与球相连的圆钢管腹杆壁厚ts的2倍即：t<2ts时；空

6、心球的外径D大于与球相连的圆钢管腹杆外径ds的3倍即：D>3ds时；在同一网架中，往往需要调整和统一空心球的外径，以减少球的规格，为此而需要在空心球内加设环形加劲肋板以满足球体的承载力设计值时。3、网架结构的构造设计3.1网格尺寸网格尺寸的大小直接影响网架的经济性。确定网格尺寸时与以下条件冇关；3.1.1屋面材料。当屋面采用无標体系（钢筋混凝土屋面板、钢丝网水泥板）时，网格尺寸一般为2~4m,若网格尺寸过大，屋面板重量大，不但增加了网架所受的荷载，还是屋面板的吊装发生困难。当采用钢標条屋血体系时，標条长度不宜超过

7、6m,网格尺寸应与上述屋團材料相适应。当网格尺寸大于6m时，斜腹杆应再分，此时应注意保证杆件的稳定性。3.1.2网格尺寸与网架高度成合适的比例关系。通常应使斜腹杆与弦杆的夹角为450-600,这样节点构造不至于发生困难。3.1.3通风管道的尺寸。网格尺寸应考虑通风管道等设备的设置。3.2网架高度网架高度越大。弦杆所受力就越小，弦杆用钢量减少，但此时腹杆长度加大，腹杆用钢梁就增加。反之，网架高度越小，腹杆用钢量减少，弦杆用钢量增加。因此网架需要选择一个合理的高度，使得用钢量达到最少，同时还应当考虑刚度耍求等。确定网

8、架高度时主耍应考虑以下几个因素：3.2.1建筑要求及高度要求。当屋面荷载较大时，网架高度应选择的较高，反之可矮些。当网架中必须穿行通风管道时，网架高度必须满足此高度。3.2.2网架的平面形状。当平面形状为圆形，止方形或接近止方形的矩形时网架高度可取得小一些。当矩形平面网架狭长时，单向作用就明显，其刚度就越小一些，故此时网架高度应取得大一些。3.2.3网架的支承条件。周边支