網(wǎng)架結(jié)構(gòu)按網(wǎng)格形式分類

這是網(wǎng)架結(jié)構(gòu)分類中最普遍采用的一種分類方式，根據(jù)《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ7- 2010)的規(guī)定，目前經(jīng)常采用的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可分為3個(gè)體系13種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式。

1. 交叉平面桁架體系

這個(gè)體系的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是由一些相互交叉的平面桁架組成，一般應(yīng)使斜腹桿受拉，豎桿受壓，斜腹桿與弦桿之間夾角宜在40°~ 60°之間。該體系的網(wǎng)架有以下四種：

(1)兩向正交正放：兩向正交正放網(wǎng)架是由兩組平面桁架互成90°交叉而成，弦桿與邊界平行或垂直。上、下弦網(wǎng)格尺寸相同，同一方向的各平面桁架長度一致，制作、安裝較為簡便。由于上、下弦為方形網(wǎng)格，屬于幾何可變體系，應(yīng)適當(dāng)設(shè)置上下弦水平支撐，以保證結(jié)構(gòu)的幾何不變性，有效地傳遞水平荷載。兩向正交正放網(wǎng)架適用于建筑平面為正方形或接近正方形，且跨度較小的情況。如上海黃浦區(qū)體育館(45m×45m)和保定體育館(55.34m×68.42m)采用了這種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式。

(2) 兩向正交斜放網(wǎng)架：兩向正交斜放網(wǎng)架由兩組平面桁架互成90°交叉而成，弦桿與邊界成45°角，邊界可靠時(shí)，為幾何不變體系。各榀桁架長度不同，靠角部的短桁架剛度較大對與其垂直的長桁架有彈性支撐作用，可以使長桁架中部的正彎矩減小，因而比正交正放網(wǎng)架經(jīng)濟(jì)。不過由于長桁架兩端有負(fù)彎矩，四角支座將產(chǎn)生較大拉力。角部拉力應(yīng)由兩個(gè)支座負(fù)擔(dān)。兩向正交斜放網(wǎng)架適用于建筑平面為正方形或長方形的情況，如首都體育館(99m×112. 2m)和山東體育館(62.7m×74.1m)采用了這種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式。

(3)兩向斜交斜放網(wǎng)架：兩向斜交斜放網(wǎng)架由兩組平面桁架斜[向相交而成，弦桿與邊界成一斜角。這類網(wǎng)架在網(wǎng)格布置、構(gòu)造、計(jì)算分析和制作安裝上都比較復(fù)雜，而且受力性能也比較差，除了特殊情況外，一般不宜使用。

(4)三向網(wǎng)架：三向網(wǎng)架由三組互成60交角的平面桁架相交而成。這類網(wǎng)架受力均勻，空間剛度大。但也存在一定的不足，即在構(gòu)造上匯交于一個(gè)節(jié)點(diǎn)的桿件數(shù)量多，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造比較復(fù)雜，宜采用圓鋼管桿件及球節(jié)點(diǎn)。

三向網(wǎng)架適用于大跨度(L>60m)而且建筑平面為三角形、六邊形、多邊形和圓形等平面形狀比較規(guī)則的情況，上海體育館(D≠110m圓形)和江蘇體育館(76. 8m×88.681m八邊形)較早地采用了這種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式。

2.四角錐體系

四角錐網(wǎng)架的上、下弦均呈正方形(或接近正方形的矩形)網(wǎng)格，相互錯(cuò)開半格，使下弦網(wǎng)格的角點(diǎn)對準(zhǔn)上弦網(wǎng)格的形心，再在上下弦節(jié)點(diǎn)間用腹桿連接起來，即形成四角錐體系網(wǎng)架。四角錐體系網(wǎng)架有五種形式：

(1)正放四角錐網(wǎng)架由倒置的四角錐體組成，錐底的四邊為網(wǎng)架的上弦桿，錐棱為腹桿，各錐頂相連即為下弦桿。它的弦桿均與邊界正交，故稱為正放四角錐網(wǎng)架。這類網(wǎng)架桿件受力均勻，空間剛度比其他類的四角錐網(wǎng)架及兩向網(wǎng)架好，屋面板規(guī)格單一，便于起拱，屋面排水也較容易處理，但桿件數(shù)量較多，用鋼量略高。

正放四角錐網(wǎng)架適用于建筑平面接近正方形的周邊支承情況，也適用于屋面荷載較大、大柱距點(diǎn)支承及設(shè)有懸掛起重機(jī)的工業(yè)廠房情況。較為典型的工程實(shí)例如上海靜安區(qū)體育館(40m×40m)和杭州歌劇院(31.5m×36m)。

（2）正放抽空四角錐網(wǎng)架：正放抽空四角錐網(wǎng)架是在正放四角錐網(wǎng)架的基礎(chǔ)上，除周邊網(wǎng)格不動外，適當(dāng)抽掉一些四角錐單元中的腹桿和下弦桿，使下弦網(wǎng)格尺寸擴(kuò)大一倍。其桿件數(shù)目較少，降低了用鋼量，抽空部分可作采光天窗，下弦內(nèi)力較正放四角錐約放大一倍， 內(nèi)力均勻性、剛度有所下降，但仍能滿足工程要求。正放抽空四角錐網(wǎng)架適用于屋面荷載較輕的中、小跨度網(wǎng)架。

石家莊鐵路樞紐南站貨棚(132m×132m，柱網(wǎng)24m×24m，多點(diǎn)支承)和唐山齒輪廠聯(lián)合廠房(84m×156.9m，柱網(wǎng)12m×12m，周邊支承與多點(diǎn)支承相結(jié)合)是采用這種網(wǎng)架形式較早的典型實(shí)例。

（3）斜放四角錐網(wǎng)架：斜放四角錐網(wǎng)架的上弦桿與邊界成45°角，下弦正放，腹桿與下弦在同一垂直平面內(nèi)，上弦桿長度約為下弦桿長度的0.707倍。在周邊支承情況下，一般為上弦受壓，下弦受拉。節(jié)點(diǎn)處匯交的桿件較少(上弦節(jié)點(diǎn)6根，下弦節(jié)點(diǎn)8根)，用鋼量較省，但因上弦網(wǎng)格斜放，屋面板種類較多，屋面排水坡的形成也較困難。

當(dāng)平面長寬比在1~2.25之間時(shí)，長跨跨中下弦內(nèi)力大于短跨跨中的下弦內(nèi)力；當(dāng)平面長寬比大于2.5時(shí)，長跨跨中下弦內(nèi)力小于短跨下弦內(nèi)力。當(dāng)平面長寬比在1~1.5之間時(shí)，上弦桿的最大內(nèi)力不在跨中，而在網(wǎng)架1/4平面的中部。這些內(nèi)力分布規(guī)律不同于普通簡支平板的規(guī)律。

斜放四角錐網(wǎng)架當(dāng)采用周邊支承且周邊無剛性聯(lián)系時(shí)，會出現(xiàn)四角錐體繞軸旋轉(zhuǎn)的不穩(wěn)定情況，因此必須在網(wǎng)架周邊布置剛性邊梁。當(dāng)為點(diǎn)支承時(shí)，可在周邊布置封閉的邊桁架，適用于中、小跨度周邊支承或周邊支承與點(diǎn)支承相結(jié)合的方形或矩形平面情況。

上海體育館練習(xí)館(35m×35m，周邊支承)和北京某機(jī)庫(48m×54m， 三邊支承，開口)采用了這種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式。

(4) 星形四角錐網(wǎng)架：這種網(wǎng)架的單元體形似星體，星體單元由兩個(gè)倒置的三角形小桁架相互交叉而成。兩個(gè)小桁架底邊構(gòu)成網(wǎng)架上弦，它們與邊界成45°角。在兩個(gè)小桁架交匯處設(shè)有豎桿，各單元頂點(diǎn)相連即為下弦桿。因此，它的上弦為正交斜放，下弦為正交正放，斜腹桿與上弦桿在同一豎直平面內(nèi)。上弦桿比下弦桿短，受力合理，但在角部的上弦桿可能受拉，該處支座可能出現(xiàn)拉力。網(wǎng)架的受力情況接近交叉梁系，剛度稍差于正放四角錐網(wǎng)架。

星形四角錐網(wǎng)架適用于中、小跨度周邊支承的網(wǎng)架。杭州起重機(jī)械廠食堂(28m×36m)和中國計(jì)量學(xué)院風(fēng)雨操場(27m×36m)采用了這種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式。

(5)棋盤形四角錐網(wǎng)架：棋盤形四角錐網(wǎng)架是在斜放四角錐網(wǎng)架的基礎(chǔ)上，將整個(gè)網(wǎng)架水平旋轉(zhuǎn)45"，并加設(shè)平行于邊界的周邊下弦；也具有短壓桿、長拉桿的特點(diǎn)，受力合理；由于周邊滿錐，它的空間作用得到保證，受力均勻。棋盤形四角錐網(wǎng)架的桿件較少，屋面板規(guī)格單一，用鋼指標(biāo)良好。適用于小跨度周邊支承的網(wǎng)架。

大同云崗礦井食堂(28m×18m)采用了這種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式。

3.三角錐體系

這類網(wǎng)架的基本單元是倒置的三角錐體。錐底的正角形的三邊為網(wǎng)架上弦桿，其棱為網(wǎng)架的腹桿。隨著三角錐單元體布置的不同，上下弦網(wǎng)格可為正三角形或六邊形，從而構(gòu)成不同的三角錐網(wǎng)架。

（1）三角錐網(wǎng)架：三角錐網(wǎng)架上下弦平面均為三角形網(wǎng)格，下弦三角形網(wǎng)格的頂點(diǎn)對著上弦三角形網(wǎng)格的形心。三角錐網(wǎng)架受力均勻，整體抗扭、抗彎剛度好；節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜，上下弦節(jié)點(diǎn)交匯桿件數(shù)均為9根，適用于建筑平面為三角形、六邊形和圓形的情況。

上海徐匯區(qū)工人俱樂部劇場(六邊形，外接圓直徑24m) 采用了這種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式。

(2)抽空三角錐網(wǎng)架：抽空三角錐網(wǎng)架是在三角錐網(wǎng)架的基礎(chǔ)上，抽去部分三角錐單元的腹桿和下弦而形成的。當(dāng)下弦由三角形和六邊形網(wǎng)格組成時(shí)，稱為抽空三角錐網(wǎng)架I型；當(dāng)下弦全為六邊形網(wǎng)格時(shí)，稱為抽空三角錐網(wǎng)架I型。這種網(wǎng)架減少了桿件數(shù)量，用鋼量省，空間剛度也較三角錐網(wǎng)架小。上弦網(wǎng)格較密， 便于鋪設(shè)屋面板，下弦網(wǎng)格較疏，以節(jié)省鋼材。抽空三角錐網(wǎng)架適用于荷載較小、跨度較小的三角形、六邊形和圓形平面的建筑。

天津塘沽車站候車室(D=47. 18m，周邊支承)較早采用了這種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式。

(3)蜂窩形三角錐網(wǎng)架：蜂窩形三角錐網(wǎng)架由一系列三角錐組成。上弦平面為正三角形和正六邊形網(wǎng)格，下弦平面為正六邊形網(wǎng)格，腹桿與下弦桿在同一垂直平面內(nèi)。上弦桿短、下弦桿長，受力合理，每個(gè)節(jié)點(diǎn)只匯交6根桿件，是常用網(wǎng)架中桿件數(shù)和節(jié)點(diǎn)數(shù)最少的一種。但是，上弦平面的六邊形網(wǎng)格增加了屋面板布置與屋面找坡的困難。蜂窩形三角錐網(wǎng)架適用于中、小跨度周邊支承的情況，可用于六邊形、圓形或矩形平面。

天津石化住宅區(qū)影劇院(44. 4mX 8. 45m)和開灤林西礦會議室(14.4m× 203.79m)較早采用了這種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式。

4.折線形網(wǎng)架

折線形網(wǎng)架俗稱折板網(wǎng)架，由正放四角錐網(wǎng)架演變而來，也可以看作是折板結(jié)構(gòu)的格構(gòu)化。當(dāng)建筑平面長寬比大于2時(shí)，正放四角錐網(wǎng)架單向傳力的特點(diǎn)就很明顯，此時(shí)，網(wǎng)架長跨方向弦桿的內(nèi)力很小，從強(qiáng)度角度考慮可將長向弦桿(除周邊網(wǎng)格外)取消，就得到沿短向支承的折線形網(wǎng)架。折線形網(wǎng)架適用于狹長矩形平面的建筑。折線形網(wǎng)架內(nèi)力分析比較簡單，無論多長的網(wǎng)架沿長度方向僅需計(jì)算5~7個(gè)節(jié)間。

山西大同礦務(wù)局機(jī)電修配下料車間(21m×78m)和石家莊體委水上游樂中心(30m×120m)采用了這種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式。

5.三層網(wǎng)架

三層網(wǎng)架根據(jù)組成網(wǎng)架的基本單元體不同，可以分成如下三大類：

(1)平面桁架體系三層網(wǎng)架：平面桁架體系是由平面網(wǎng)片單元按定規(guī)律組成的空間三層網(wǎng)架。這類網(wǎng)架共有兩種類型：

1)兩向正交正放三層網(wǎng)架：兩向正交正放三層網(wǎng)架是由兩個(gè)方向三層平面桁架呈直角交叉而成，網(wǎng)架支座可以下層支承，也可中層支承或上層支承。下層支承時(shí)需設(shè)邊桁架。

2)兩向正交斜放網(wǎng)架：兩向正交斜放網(wǎng)架是由兩個(gè)方向三層網(wǎng)架交叉成90°而成，它可理解為將兩向正交正放三層網(wǎng)架繞垂直軸轉(zhuǎn)動45°而成。其網(wǎng)架支承形式與兩向正交正放三層網(wǎng)架一樣。

(2)四角錐體系三層網(wǎng)架：四角錐體系三層網(wǎng)架是由四角錐體單元按一定規(guī)律組成的空間三層網(wǎng)架，其上層為倒置四角錐，下層為正置四角錐，根據(jù)錐體的布置方法不同有如下幾種類型：

1)正放四角錐三層網(wǎng)架：正放四角錐三層網(wǎng)架是由上、下層均為四角錐組成，上、下層網(wǎng)架的組成相似。

2)正放抽空四角錐三層網(wǎng)架：正放抽空四角錐三層網(wǎng)架是由正放四角錐網(wǎng)架按一定規(guī)律抽掉錐體而形成，為了抽錐方便，網(wǎng)格數(shù)宜采用奇數(shù)。

3)斜放四角錐三層網(wǎng)架：斜放四角錐三層網(wǎng)架是由上、下二層斜放四角錐網(wǎng)架組成，這種網(wǎng)架必須設(shè)置邊桁架，以保證網(wǎng)架的幾何不變性。

4)上正放四角錐下正放抽空四角錐三層網(wǎng)架：這種網(wǎng)架由兩種不同四角錐的網(wǎng)架組合而成。上層為正放四角錐網(wǎng)架形式，下層為正放抽空四角錐網(wǎng)架形式。

5)上斜放四角錐下正放四角錐三層網(wǎng)架：這種網(wǎng)架由兩種不同四角錐的網(wǎng)架組合而成。上層為斜放四角錐網(wǎng)架形式，下層為正放四角錐網(wǎng)架形式，中層弦桿既是上層斜放四角錐網(wǎng)架下弦桿，又是下層正放四角錐網(wǎng)架的上弦桿。

(3)混合型三層網(wǎng)架：混合型三層網(wǎng)架是由平面桁架體系和四角錐體系組成，它有如下幾種類型：

1)上正放四角錐下正交正放三層網(wǎng)架：這種網(wǎng)架由兩種不同類型網(wǎng)架組成，上層為正放四角錐網(wǎng)架，下層為兩向正交正放網(wǎng)架。

2)上棋盤形四角錐下正交斜放三層網(wǎng)架：這種網(wǎng)架由兩種不同類型網(wǎng)架組成，上層為棋盤形四角錐網(wǎng)架，下層為正交斜放網(wǎng)架。

以上僅介紹幾種常用的三層網(wǎng)架形式，它們都是由雙層網(wǎng)架延伸而成。在組成新的三層網(wǎng)架過程中，一定要注意中層弦桿走向，它既是上層雙層網(wǎng)架下弦桿走向，也是下層雙層網(wǎng)架上弦桿走向。按這種原則，雙層網(wǎng)架(除蜂窩形三角錐網(wǎng)架和單向折線形網(wǎng)架外)均可組成各式各樣的三層網(wǎng)架。