“網架”建筑如何深化設計？

前言

鋼結構事業部成立至今累計完成網架結構項目約50萬平方，積累了豐富的網架深化及施工經驗，本文基于這些實際案例，介紹網架結構深化設計的內容和要點。

株洲神農文化藝術中心網架——神農文化藝術中心由外墻以及屋蓋鋼網殼形成空間造型，內部為四層混凝土樓層結構。網殼更大投影面積約90m×87m，地上高度24m，整個網殼工程由2139個焊接球和6400余件鋼管組成，鋼結構總用鋼量約3000噸。

株洲大劇院網架

贛州家居特色小鎮展覽館屋面網架——一棟鋼框架+屋面網架的展館建筑，整個建筑呈橢圓形，造型新穎；屋面網架為雙層+局部三層網架，屋蓋中間位置有突起造型；網架用鋼量約1300噸。

贛州家居特色小鎮展覽館屋面網架

常德煙廠易地技術改造項目屋面網架——屋面網架由預處理車間等三個單體共16個分區組成，結構形式為正放四角錐平板網架；網架下部結構為混凝土框架；建筑總用鋼量約4500噸，面積約13萬平方米。

常德煙廠易地技術改造項目屋面網架（加料切烘區）

郴州煙廠易地技術改造項目屋面網架——郴州卷煙廠易地技術改造項目聯合工房鋼結構按結構分區分為A1、A2、A3、B1四個區，主要柱距7.5m，主要跨度有30m、36m，屋面網架用鋼量約2600噸，面積約6萬平方米。

郴州煙廠易地技術改造項目屋面網架

郴州煙葉復烤廠屋面網架——建筑整體由屋面網架和下部混凝土支承結構組成，結構形式為正放四角錐平板網架，屋面設有通風氣樓，網架用鋼量約2100噸，面積約5萬平方米。

郴州煙葉復烤廠項目屋面網架

北汽濱州制造中心屋面網架——濱州經濟開發區北汽海納川零部件廠房位于山東省濱州市濱州經濟技術開發區。由鑄造中心車間、發動機車間、變速器殼體加工車間3個單體廠房組成，其中發動機車間、變速器殼體加工車間屋面為正放四角錐式空間網架結構，網架用鋼量約1600噸，6萬平方米。

北汽濱州制造中心屋面網架

網架結構是一種由支座、桿件、球節點以及圍護系統組成的一種建筑結構形式。它屬于空間網格結構中發展最快、應用最廣的一種。與平面結構體系中構件之間呈現主次關系不同，網架結構是由一整塊連續空間體構成或是由許多桿件擴展而成，它的每一構件均是整體結構的一部分，按照空間的幾何特性分擔承受荷載，內力傳遞簡捷，結構整體性好，因此能用較小的截面實現大的跨度，減輕了結構自重提高整體經濟效果。

屋面網架施工現場

解讀網架結構深化設計的4部分內容

1支座節點深化設計

支座節點深化建模

網架一般都擱置在柱頂、梁頂等下部支撐結構上，支座節點指的就是支撐結構上的網架節點。網架的深化設計首先從支座節點開始，支座節點的標高、位置決定了網架施工是否能正常進行。

支座節點深化需要注意以下幾點：

（1）下部混凝土結構或鋼結構頂面標高及預埋件的位置要求準確。

（2）支座節點形式需確定，常見的有橡膠平板支座、盆式支座，應注意支座的約束方向。

（3）邊支座節點往往靠近女兒墻，需注意支座節點與女兒墻間的凈距，一般保持50mm以上。

（4）中間支座承載大，往往底板尺寸較大，需注意下部混凝土柱或鋼柱截面是否滿足要求，不滿足要求情況下需采用擴大柱頭節點。

（5）上弦支承式網架，支座位置桿件往往容易與下部支撐結構發生碰撞需要注意復核，支座球節點底部至支座底板間的距離應滿足斜腹桿與柱或連梁不相碰的要求。

（6）網架支座外側需要采取限位措施。

2球節點深化設計

螺栓球節點模型

焊接球節點模型

網架球節點形式分為焊接球和螺栓球兩種，螺栓球采用高強螺栓緊固連接，焊接球則采用的是現場焊縫連接。

球節點深化設計時注意的主要有以下幾點：

（1）螺栓球節點配件各生產廠家之間有所不同，在深化前應取得配件數據。

（2）螺栓球節點中鋼球、高強螺栓、套筒、緊固螺釘、錐頭或封板的材料應符合設計和規范的要求。

（3）螺栓球節點中高強螺栓的等級應根據規格分別選用。

（4）螺栓球的直徑應保證相鄰螺栓在球體內不相碰并應滿足套筒接觸面的要求。

（5）螺栓球節點中桿件端部的錐頭或封板采用焊接連接，連接焊縫的承載力應不低于連接鋼管；錐頭截面和封板厚度均應按實際受力大小計算確定。

（6）焊接球一般是由兩個半球焊接而成的空心球，需要根據受力大小確定是否設置加勁肋。

（7）焊接球的外徑與壁厚之比、球外徑與主鋼管外徑之比、球壁厚與主鋼管壁厚之比需要滿足規范規定：球外徑與壁厚之比宜取25~45，球外徑與主鋼管外徑之比宜取2.4~3.0，球壁厚與主鋼管壁厚之比宜取1.5~2.0且球壁厚不宜小于4mm。

（8）焊接球與鋼管連接應采用坡口焊縫，鋼管與球之間應留有間隙以保證焊縫焊透達到與鋼管等強。

（9）焊接球節點連接桿件數量過多時，為減少球直徑允許部分桿件交匯，但應符合規范規定的構造要求：所有匯交桿件的軸線必須通過球中心線；兩桿匯交時，截面積大的桿件必須全截面焊在球上（兩桿截面積相等時，取受拉桿），另一桿坡口焊在相匯交桿上，但應保證有3/4截面焊在球上，并應按要求設置加勁肋；受力大的桿件，可按要求設置支托板。

3支托節點深化設計

支托節點深化建模

支托節點是網架結構與圍護結構連接的紐帶，常布置于網架上弦及側面。

支托節點深化設計需要注意以下幾點：

（1）在滿足受力要求的前提下，支托與球間連接盡量采用高強螺栓以減少現場高空焊接量。

（2）支托頂板宜設置成圓形，以保證支托沿桿軸心旋轉360度均可定位安裝。

（3）支托高度較大時，宜設置斜撐以保證支托的側向穩定性。

4檁條天溝圍護系統深化設計

屋面檁條天溝圍護系統深化建模

網架檁條圍護系統常采用主次檁連接的形式，主檁常采用工字鋼、矩形管截面，次檁常采用C型截面。

檁條圍護系統深化設計需要注意以下幾點：

（1）主檁與支托、主檁與次檁連接宜采用螺栓連接。

（2）采用矩形管截面時，應注意檁條端部封堵，避免因內部不便于進行防腐處理而造成銹蝕。

經過以上幾點工作

網架的深化設計階段工作到此完成

網架結構形式多樣，能呈現各種形狀的建筑平面，而且建筑造型輕巧美觀、空間感實足同時又能以較低的用鋼量滿足大的跨度要求，因此被廣泛應用于車站、機場、展館等大型建筑。網架結構的深化設計不同于其他鋼結構類型，需要結合Tekla、3D3S、MST等不同軟件來共同完成，要求設計人員更加全面，能利用不同的工具軟件對各細部的深化設計無縫對接。