淺談平板網架結構的應用與優勢

摘要：平板網架結構主要是從連續體平板演化而來，可以幫助其在周邊簡支過程中發揮出作用，并通過其尺寸高度來確定屋面具體構造形式。本文根據以往工作經驗，對平板網架結構的應用形式進行總結，并從平面桁架系平板網架、空間桁架系平板網架、平板網架的抗震性能三方面，論述了平板網架結構形式及優勢，希望可以對相關工作起到一定幫助作用。

關鍵詞：平板網架結構;抗震性能;空間桁架系

在網架結構應用過程中，主要是由一系列桿件朝著幾個方向有規律的進行組合合成，最終將網狀空間桿系結構展示出來，這也是大跨度結構之中的主要形式。站在外形角度來說，主要包括曲面網殼以及平面平板網架兩種形式，平板網架結構應用最為常見。除此之外，平板網架在應用過程中可以承受較高的動載荷，在構件規格化的同時，還能為制造和安裝工作的開展奠定基礎。

一、平板網架結構的應用形式

（一）網格尺寸的確定

在網格尺寸代銷的確定上，可以對整個網架的經濟性產生極大影響，由于網格較大，相應的節點數量也會降低，為整個施工工作的開展提供方便，如果網格較小，則會與上述情況剛好相反。另外，如果在房屋建筑之中使用鋼筋混凝土進行屋面設計，整個網架尺寸不能過大，否則將會引起整個屋面板的重量提升，增加節點載荷，讓網架的耗鋼量和吊裝難度相應提升。在使用壓型錐板和預制鋁合金等輕型屋面制作方案時，網格尺寸也要盡量增大，這樣可以降低節點數量，讓桿件斷面發揮出更大作用，降低鋼材的使用量。總而言之，網格尺寸需要根據網架結構跨度情況和柱網尺寸等數據和要求，對整個網架進行綜合設計，很多時候，這些因素與屋面板的規格和種類息息相關，具體表示形式如下：

（1/20-1/6）L2

其中，L2代表網架的短向跨度。

（二）網架高度的確定

為了確保網架高度與應用要求相符，需要以實際工程做對比，選擇合適的高度，一般來說，網架的短向跨度范圍主要集中在1/20到1/10之間，具體大小與下列因素存在直接關系：首先是屋面荷載，當屋面荷載提升之后，整個網架的撓度數據將會全面提升，為了將網架的撓度數據保持在L2/200以下，所選擇的網架需要具備一定高度。其次是支撐條件和網架的平面形狀，在一般情況下，整個網架的平面形狀以圓形為主，方形或者是近正方形也會得到應用，此時的網架高度較小，讓整個平面形狀呈現出狹長特點，該種形式的應用要比相同跨度下的正方形網架大很多，相對應的網架高度應該更高。而在邊支撐上，網架高度則應該進一步降低，點支撐同樣也會縮小。再次是起拱，此時，整個網架下撓將會出現明顯的縮小趨勢，網架高度降低的可能性相應提升。最后是節點構造，在螺栓節點應用于小跨度網架時，整個網架高度增加，相對應的弦桿內力降低，使其與腹桿內力差距縮小，實現桿件和零件的有效統一[1]。

（三）網架結構的屋面構造

在網架結構建設和完善過程中，常見的設計方案包括兩種類型，一種是有檀方案，另一種是無檀方案。其中，有檀方案主要使用的是角鋼、工型鋼等鋼檀條，該種類型的鋼檀條質量較輕，可以將其擱置在網架節點中的支托上，在其上鋪加裝一個彩鋼板，屬于輕屋面范疇。站在無檀方案角度來說，主要以水泥屋面板、預應力混凝土屋面板等應用為主，屬于重型屋面范疇，在網架節點的支托固定上，至少需要焊接三個點位，其上鋪保溫材料還要進行防水層設計。為了將排水問題全面解決，設計人員可以在屋面上建設一個1%到4%的坡度，對于一些中小跨度的網架，不需要進行起拱網架安裝，只需要在節點中設置小立柱即可，便于后續屋面找坡工作的開展。當整個網架和屋面的荷載較高時，必須進行網架的起拱操作，設計應該滿足L2/300。如果是為了在后續開展找坡而進行起拱設計，起拱數量大概為3%，此種情況之下，為了讓后續施工更加便利，網架中的內力變化可被忽略不計。

二、平板網架結構形式及優勢

（一）平面桁架系平板網架

平面桁架系平板網架在結構上主要涉及到兩種類型，一種是兩向交叉的平面桁架，另一種是三向交叉的平面桁架。該種平板網架的特點十分明顯，各個平面桁架均屬于平行弦桁架范疇，上下弦桿和腹桿均處于同一平面之中。另外，在斜腹桿設計上，主要以拉桿形式為主，豎桿則設計成壓桿形式，而且在夾角的保持上，斜腹桿和弦桿之間的角度應保持在40°到60°之間，整個節點構造與平面桁架十分相似。

（二）空間桁架系平板網架

人們常見的空間桁架系平板網架，組合體為三角錐、四角錐等組成，屬于真正的空間結構范疇，在制作上要比平面桁架平板網架難度高出很多，受力性方面也得到了提升，常見類型如下：首先是四角錐體系平板網架，該結構之中四角錐主要是按照相應的規律進行排列組合，上下弦桿均為正方形。除了星形四角錐應用外，整個下弦平面中的四個節點與上弦網格中的重心一一對應，而下弦網格節點和四個弦網格節點分別用斜腹桿連接到一起。其次三角錐體系平板網架，由三角錐組合而成，在該類網架之中，上下弦在平面之中均能形成正三角形，而且正三角形的節點和上弦平面中的正三角形重心相對，并用三根桿件將其連接到一起[2]。

（三）平板網架的抗震性能

在地震之中，建筑物的屋蓋很容易遭到破壞，其中原因是屋蓋結構空間剛度較低，無法承受強烈震動，而平板網架結構的應用可以提升抗震效果。首先，網架結構屬于一種高次超靜定的空間結構，每根桿件相互支撐，承受力明顯上升，與一般的桁架受力狀態完全不同。其次，網架屋蓋體系涉及到橫縱兩項剛度，數值較大，平板網架結構可以將這種剛度差距大問題克服，提升建筑物的抗震效果。由于平板網架具備很強的整體性，在屋頂處可以實現圍護結構的有效支撐，賦予建筑物更高的整體性。

三、結語：

綜上所述，通過之前國內外工程實踐以及科學研究證明，平板網架結構的發展方向集中在單元化、定型化等方面，在應用是，盡可能選擇一些鋼管球節點。在網架上面的構造上，可以將一些輕型屋面應用其中，如壓型鋼板、鋁合金預制鋼板等等，還要加強網架上弦桿和上下支撐結構的相互作用，實現網架結構的優化設計。

參考文獻：

[1]耿磊.基于ANSYS的平板網架結構優化設計程序的開發與應用[J].工程建設，2017，49（11）：32-36.

[2]張建媛.強震下某平板網架結構動力彈塑性失效分析[J].河南建材，2016（06）：26.

作者簡介

羅強（1990-），男，甘肅省嘉峪關市人;

民族：漢 ;

職稱：助理工程師;

學歷：本科;

研究方向：冷彎薄壁輕鋼住房、鋼結構裝配式建筑;