大跨度网架结构设计与施工

大跨度网架结构设计与施工

摘要:本文通过对网架钢结构体系特点及应用发展的分析，指出大跨度网架结构是网架结构发展的必然趋势，提出采用基于空间桁架位移法的网架通用计算程序进行大跨度网架结构的设计，并对目前常用的网架结构施工技术分析，从而保证网架结构工程的建设质量。

关键词：大跨度；网架结构；设计；施工

中图分类号：tu74 文献标识码：a 文章编号：

0 引言

钢结构网架体系是通过节点连接将多根杆件按照一定的网格形式搭接的空间结构，具有刚度大、稳定性好、抗震能力强等众多优点，在体育场、休闲酒店、机库等工程建设中得到广泛的应用[1]。大跨度钢结构网架的结构复杂，属于高次超静定结构，在工程的设计和施工中应特别注意，以保证网架结构体系的合理性和可靠性。

1 钢网架结构的特点

钢网架结构是由多根杆件按照一定的网格形式搭接而成的空间高次超静定结构体系，能承受来自各个方向的荷载，并具有较高的安全储备。通过杆件之间互相支撑作用确保网架结构体系具有较好的刚度和整体稳定性。网架结构的杆件通常采用q235 、16mn型钢管或型钢，杆件的规格统一，便于工厂化生产和工地安装，为加快工程进度提供了有利条件和保证。此外，网架结构的型式多样，可以适应于各种平面形式的建筑，而且适用于中跨度的建筑，特别是在大中跨度结构的应用中具有较好的经济性。

2 网架结构的结构形式与设计方法

2.1 网架结构的结构形式及选择

网格结构的网架杆件主要起承受轴力的作用，通过对这些杆件的合理布置可以使其支撑，充分利用不同材料的特性，使其具备较好地承受各种荷载的能力。为适应不同跨度、不同支承条件的建筑要求，可以将网格结构搭建成平面桁架系和角锥体系，而且由于网架支承情况的不同，网格结构还可以分为多种类型[3]。网架结构的形式多样，应根据建筑物的平面形状、跨度大小、支承情况、荷载大小、屋面构造、制作和安装方法等实际情况选择合格的网架结构形式。

2.2 网架结构的设计方法

网格结构是由许多杆件组成的空间杆系结构，由于杆件众多，结构受力情况十分复杂，在设计时需要进行必要的简化，才能确定网架结构在外荷载作用下的内力和位移情况。尽管钢网架结构的结构成形和受力分析都极为复杂，但随着近年来计算机技术的快速发展，网架结构的通用计算程序应运而生，使得钢网架结构的计算与设计效率大大提升，促进了网架结构的迅猛发展，充分发挥网架结构体系的特点和优越性。

目前，常用计算方法主要有四种，包括经过简化的交叉梁系差分法、拟夹层板法和假想弯矩法等三种及较为精确的空间桁架位移法[2]。这三种简化的计算因其计算精度、特点的不同，其适用范围也存在一定的差异。空间桁架位移法是利用节点的变形协调条件和静力平衡条件建立节点荷载与节点位移间的关系，通过引入边界条件，来求解节点的位移值，在根据杆件单元的内力与位移间的关系求出全部杆件内力，这种方法的计算精确非常高，适用于各种平面形状、各种类型和各种支承条件的网架结构，我国常用的sts、midas、3d3s、

staadpro等网架通用计算程序都是以空间桁架位移法为核心编制的。

3 网架结构的施工技术

大跨度钢网架结构的推广与应用必须要考虑设计和施工两方面的要求。经过长期大量的工程施工实践，我国大跨度网架结构的施工技术越来越丰富，主要包括高空散装法、高空滑移法、整体吊装法、整体提升法、分段吊装法等[3]。

钢网架结构整体吊装法施工最大限度地减少了高空作业，焊接施工质量也能得到保证，但需要较大起重量的起重设备。通常根据所用设备的不同，中小跨度网架可以采用多机抬吊法进行施工，但大跨度网架则可以采用拔杆和起重滑轮组整体吊装。钢网架结构整体提升法适用于周边支撑或点支撑网架结构，这种方法可以利用小型设备安装大型网架结构，施工较为方便，成本较低，适用于场地狭窄时施工。钢网架结构整体顶升法适用于点支承网架，为了充分利用千斤顶的起重能力，可将全部屋面结构在地面安装完成后一并顶升至设计标高，可以显著降低施工风险和工程成本。钢网架结构整体顶升法分为单条滑移法和逐条积累滑移法，对于大跨度、矩形平面的网架结构的施工十分有效。钢网架结构高空散装法是众多施工方法中最原始、最简单的，网架可一次拼装完成，不需大型起重设备，但施工中需要采用大量的临时支撑架，而搭设与拆卸这些支撑架需要大量的工时，导致网架结构的施工期过长。分段吊装法施工中网架的大部分焊接、拼装工作都在地面进行，只需采用少量进行临时加固的拼装支架，可以利用常规的起重设备，有利于降低工程施工成本。

随着现代网格结构的结构越来越复杂，空间跨度也不断加大，需要对常用的施工方法进行革新和创新，通过大量的工程实践和施工技术的创新，出现了悬臂安装法、逆作法、柱面网壳结构“折叠展开式”整体提升技术等新型施工方法。从己有工程实例看，大多数网格结构都有各自的特殊性，很多实际工程都根据其特殊性采用了两种或两种以上施工技

术相结合的方法，甚至进行施工方法创新。

4 结论

大跨度网架结构体系的结构复杂，需要采用通用计算程序对这种多次超静定结构的空间受力性能、整体性和稳定性进行较为精确的计算分析，以指导工程的设计。在建造过程中，其施工技术也至关重要，通过对网架结构高空散装法、高空滑移法、整体吊装法、整体提升法、分段吊装法等施工技术的分析，指出各施工技术的特点及适用情况。在实际工程施工中，应结合工程的具体特点进行选择，以保证网架结构体系的合理性和可靠性。

参考文献：

[1] 丁硙. 大跨度网架结构安装技术研究[j]. 江苏建材,2011(4) :43～45.

[2] 李峰. 网架结构建筑的设计与分析[j]. 科学时代, 2011(9):86～.

[3] 黄悦凡. 大跨度网架结构安装技术[j]. 山西建筑, 2011,37(3) :85～86.