網架工程設計要點及質量控制

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隨著體育館、展覽館、影院等一些大跨度公共建筑物的興建，網架結構備受青睞，它多變的造型不僅能賦予建筑師豐富的想象力還有相當的合理性和經濟實用性。網架結構已成為現代世界應用較普遍的新型結構之一。我國從20 世紀60 年代開始研究和采用，近年來，由于電子計算技術的迅速發展，解決了網架結構高次超靜定結構的計算問題，促使網架結構無論在型式方面以及實際工程應用方面，發展都很快。

一、網架的定義

網架是以多根桿件按照一定規律組合而成的網格狀高次超靜定結構。由于網架結構桿件之間的相互作用，使其整體性好、空間剛度大、結構非常穩定。主要有三方面優點：

（一）網架結構靠桿件的軸力傳遞載荷，材料強度可以得到充分利用，既節約鋼材，又減輕了自重。

（二）網架結構高度小，可有效利用空間，普通鋼結構高跨比為1/8—1/10，而網架結構高跨比只有1/10—1/18，能降低建筑物的高度。

(三)建設速度快，網架結構的構件，其尺寸和形狀大量相同，使現場工作量降至最低，這就便于網架進行定型化工業化的施工，工期縮短。

二、網架結構分類

根據外形不同，可分為雙層的板型網架結構、單層和雙層的殼型網架結構。板型網架和雙層殼型網架的桿件分為上弦桿、下弦桿和腹桿，主要承受拉力和壓力；單層殼型網架的桿件，除承受拉力和壓力外，還承受彎矩及切力。目前中國的網架結構絕大部分采用板型網架結構。網架結構板型網架結構按組成形式主要分三類：第一類是由平面桁架系組成，有兩向正交正放網架、兩向正交斜放網架、兩向斜交斜放網架及三向網架四種形式；第二類由四角錐體單元組成，有正放四角錐網架、正放抽空四角錐網架、斜放四角錐網架、棋盤形四角錐網架及星形四角錐網架五種形式；第三類由三角錐體單元組成，有三角錐網架、抽空三角錐網架及蜂窩形三角錐網架三種形式。

網架設計時宜采用空間桿系有限元法進行計算，常用軟件有3D3S，SFCAD，MST 等，網架可采用雙層或多層形式，網格形式也分為交叉桁架體系、四角錐體系和三角錐體系，常用的為正放四角錐體系。因網架的支點會落在下部混凝土結構的梁或者柱上，建模確定網架分格時要結合下部結構尺寸，然后根據跨度，荷載條件（目前網架屋面板一般為混凝土屋面，網架板，彩鋼板，玻璃等），初定網架高度，并宜使相鄰桿件的夾角大于45 度。再進行恒載，活載（檢修橋架，消防水管等）風載，地震，溫度等作用下的位移和內力計算。

結構分析時，應考慮上部空間結構與下部支承結構的相互影響，可把下部支撐結構折算等效剛度和等效質量作為上部網架結構分析時的條件，或按實際情況做兩向或一向可位移的鉸接支座及彈性支座，支座的選取對網架用鋼量影響較大。嚴禁支座構造與計算模型不符，條件允許時應將上部網架與下部混凝土結構整體分析。網架支座優先設在柱頂，而非混凝土梁上，因柱軸向變形可忽略，而梁的彎曲變形對網架內力影響較大，同時梁的配筋也會大大加大。

三、在網架具體應用

在使用的過程中，網架事故時有發生，輕則出現網架桿件彎曲，重則網架變形過大，甚至坍塌。而這其中涉及到的原因大致有如下3 點：

（一）設計原因，網架結構選型不合理，工程考慮不全面，建設及使用過程的荷載考慮不全面；

（二）加工制造原因，構件加工質量粗糙，精度不足，材質使用混雜，構件組合錯亂等；

（三）安裝原因，測量精度低，安裝偏差過大，螺栓安裝深度不足，吊裝過程吊點選擇不合理，焊接質量差，吊掛位置及方式不合理等。

四、以上幾種原因都會造成網架在實際的安裝過程中產生安全事故隱患

（一）高空拼裝法

鋼網架用高空拼裝法進行安裝，是先在設計位置處搭設拼裝支架，然后用起重機把網架構件分件(或分塊)上吊至空中的設計位置，在支架上進行拼裝。此法有時不需大型起重設備，但拼裝支架用量大，高空作業多。因此，對高強度螺栓連接的、用型鋼制作的鋼網架或螺栓球節點的鋼管網架較適宜，目前仍有一些鋼網架用此法施工。

（二）整體安裝法

整體安裝法就是先將網架在地面上拼裝成整體，然后用起重設備將其整體提升到設計位置上加以固定。這種施工方法不需高大的拼裝支架，高空作業少，易保證焊接質量，但需要的起重量大的起重設備，技術較復雜。因此，此法對球節點的鋼網架(尤其是三向網架等桿件較多的網架)較適宜。

（三）多機抬吊法

此法是用于高度和重量都不大的中、小型網架結構。安裝前先在地面上對網架進行錯位拼裝作業(即拼裝位置與安裝軸線錯開一定距離，以避開柱子的位置)。然后用多臺起重機(多為履帶式起重機或汽車式起重機)將拼裝好的網架整體提升到柱頂以上，在空中移位后落下就位固定。

五、結語

目前，一些鋼結構建筑企業正看到鋼結構網架的未來發展，逐步改變傳統的生產方式，實現鋼網架配件的流水線生產，不斷改進生產工藝，使鋼網架配件進行工廠化加工。同時，將其應用于實際，降低企業成本，降低項目設計的人工成本，提高項目設計各方面的工作效率。當前，我國裝配式建筑正進入全面提速階段。隨著行業發展和配套產業鏈的完善，企業可以順應行業發展趨勢，積極參與其中，加快傳統建筑產業向新方式轉變，開辟企業轉型升級的新空間。鋼結構網架結構以其施工速度快、噪音低、揚塵少、建筑垃圾少等優點得到了廣泛的應用。同時該網架結構性能良好，使用壽命長，使用過程中環保效果突出。它將在未來的建筑構件中發揮更大的作用，在建筑業中具有更大的發展前景。