在現(xiàn)代建筑領(lǐng)域，各類新穎而高效的結(jié)構(gòu)形式不斷涌現(xiàn)，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)便是其中一顆璀璨的明星。它以獨(dú)特的魅力，在眾多大型建筑項(xiàng)目中展現(xiàn)出卓越的性能，為人們創(chuàng)造出寬敞、美觀且安全的空間。那么，網(wǎng)架究竟是什么？它為何能在建筑舞臺(tái)上大放異彩？接下來，讓我們一同揭開網(wǎng)架的神秘面紗。?
一、什么是網(wǎng)架?
網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是一種由多根桿件按照一定規(guī)律通過節(jié)點(diǎn)連接而成的空間結(jié)構(gòu)體系。這些桿件通常采用鋼材、鋁合金等輕質(zhì)高強(qiáng)材料，它們相互交織、協(xié)同工作，共同承受來自建筑物自身以及外部環(huán)境的各種荷載。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的外觀呈現(xiàn)出規(guī)則的網(wǎng)格狀，猶如一個(gè)巨大而精巧的三維拼圖，極具視覺美感。從遠(yuǎn)處眺望，那些采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的建筑，往往給人一種簡潔大氣、輕盈靈動(dòng)的感覺，與傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)的厚重感形成鮮明對(duì)比。?
二、網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)?
- 空間受力性能優(yōu)越：網(wǎng)架結(jié)構(gòu)區(qū)別于平面結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)，在于它能夠充分發(fā)揮空間受力性能。在平面結(jié)構(gòu)中，桿件主要承受軸向力或彎矩，而網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中的桿件在空間中相互支撐，共同抵抗各個(gè)方向的荷載作用。當(dāng)有外力施加時(shí)，荷載會(huì)通過桿件迅速傳遞并分散到整個(gè)結(jié)構(gòu)體系中，使得每根桿件都能均勻地分擔(dān)荷載，從而大大提高了結(jié)構(gòu)的承載能力。這種空間受力特性使得網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在大跨度建筑中表現(xiàn)尤為出色，能夠輕松跨越幾十米甚至上百米的空間，為建筑設(shè)計(jì)提供了更大的靈活性。?
- 整體性強(qiáng)：網(wǎng)架結(jié)構(gòu)通過節(jié)點(diǎn)將眾多桿件牢固地連接在一起，形成一個(gè)緊密的整體。節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，它不僅要保證桿件之間的連接強(qiáng)度，還要能夠有效地傳遞各種力和力矩。在實(shí)際工程中，常見的節(jié)點(diǎn)形式有焊接球節(jié)點(diǎn)、螺栓球節(jié)點(diǎn)等。這些節(jié)點(diǎn)與桿件的連接方式可靠，使得整個(gè)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在承受荷載時(shí)能夠協(xié)同工作，如同一個(gè)堅(jiān)固的整體，具有良好的穩(wěn)定性和抗震性能。即使部分桿件出現(xiàn)局部損壞，由于結(jié)構(gòu)的整體性，其他桿件仍能繼續(xù)承擔(dān)荷載，不至于導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)的坍塌。?
- 桿件規(guī)格化、標(biāo)準(zhǔn)化程度高：由于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是由大量相同或相似規(guī)格的桿件組成，這使得桿件的生產(chǎn)可以實(shí)現(xiàn)高度的規(guī)格化和標(biāo)準(zhǔn)化。在工廠中，可以按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和工藝批量生產(chǎn)桿件，然后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進(jìn)行組裝。這種標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)方式不僅提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，還保證了桿件的質(zhì)量和精度。同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)化的桿件也便于在施工過程中進(jìn)行安裝和調(diào)試，大大縮短了施工周期。?
三、網(wǎng)架的分類?
- 交叉桁架體系網(wǎng)架：這是一種較為簡單的網(wǎng)架形式，由兩組或多組相互交叉的平面桁架組成。這些桁架在空間中相互正交或斜交，通過節(jié)點(diǎn)連接形成穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)。交叉桁架體系網(wǎng)架的受力特點(diǎn)明確，傳力路徑清晰，適用于矩形平面的建筑，如體育館、展覽館等。?
- 角錐體系網(wǎng)架：角錐體系網(wǎng)架是由若干個(gè)角錐單元組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。每個(gè)角錐單元由底面的多邊形和頂點(diǎn)組成，相鄰角錐單元通過公共棱邊或公共面連接在一起。根據(jù)底面多邊形的形狀不同，角錐體系網(wǎng)架又可分為三角錐網(wǎng)架、四角錐網(wǎng)架和六角錐網(wǎng)架等。角錐體系網(wǎng)架的空間受力性能更好，結(jié)構(gòu)剛度較大，適用于各種平面形狀的建筑，尤其是圓形、多邊形等復(fù)雜平面的建筑。?
- 周邊支承網(wǎng)架：周邊支承網(wǎng)架是將網(wǎng)架的周邊節(jié)點(diǎn)直接擱置在建筑物的承重結(jié)構(gòu)上，如柱頂、圈梁等。這種支承方式簡單直接，網(wǎng)架的受力較為均勻，適用于大多數(shù)平面形狀的建筑。在實(shí)際工程中，周邊支承網(wǎng)架應(yīng)用最為廣泛，許多大型體育館、倉庫等建筑都采用了這種支承方式。?
- 點(diǎn)支承網(wǎng)架：點(diǎn)支承網(wǎng)架是通過若干個(gè)獨(dú)立的支承點(diǎn)來支撐網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。這些支承點(diǎn)通常設(shè)置在網(wǎng)架的下弦節(jié)點(diǎn)處，將網(wǎng)架的荷載集中傳遞到下部的支承結(jié)構(gòu)上。點(diǎn)支承網(wǎng)架可以創(chuàng)造出開闊的內(nèi)部空間，適用于對(duì)空間要求較高的建筑，如大型商場、航站樓等。?
- 三邊支承網(wǎng)架：三邊支承網(wǎng)架是指網(wǎng)架的三邊設(shè)置支承，另一邊為自由邊。這種支承方式適用于建筑場地受到限制或功能上有特殊要求的情況，如某些位于街角的建筑。三邊支承網(wǎng)架在設(shè)計(jì)和施工時(shí)需要特別注意自由邊的處理，以保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。?
四、網(wǎng)架的優(yōu)勢?
- 大跨度覆蓋能力：如前文所述，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)憑借其優(yōu)越的空間受力性能和高強(qiáng)度的材料，能夠?qū)崿F(xiàn)超大跨度的空間覆蓋。與傳統(tǒng)的梁、拱等結(jié)構(gòu)形式相比，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在跨越相同跨度時(shí)，其結(jié)構(gòu)高度更低，自重更輕，從而可以節(jié)省大量的建筑材料和工程造價(jià)。這一優(yōu)勢使得網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在體育場館、會(huì)展中心、飛機(jī)庫等對(duì)空間要求較高的大跨度建筑中得到了廣泛應(yīng)用。?
- 造型美觀多樣：網(wǎng)架結(jié)構(gòu)獨(dú)特的網(wǎng)格造型賦予了建筑豐富的表現(xiàn)力。設(shè)計(jì)師可以根據(jù)建筑的功能需求和美學(xué)要求，靈活地調(diào)整網(wǎng)架的網(wǎng)格尺寸、桿件布置方式以及節(jié)點(diǎn)形式，創(chuàng)造出各種新穎獨(dú)特的建筑造型。從簡潔規(guī)整的幾何形狀到流暢多變的曲線造型，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)都能輕松實(shí)現(xiàn)，為建筑藝術(shù)的發(fā)展提供了廣闊的空間。許多標(biāo)志性建筑正是借助網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的美觀特性，成為城市的亮麗風(fēng)景線。?
- 安裝便捷高效：由于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的桿件規(guī)格化、標(biāo)準(zhǔn)化程度高，且采用模塊化的組裝方式，使得其安裝過程相對(duì)簡單快捷。在施工現(xiàn)場，只需將預(yù)制好的桿件和節(jié)點(diǎn)按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行組裝即可，大大減少了現(xiàn)場濕作業(yè)和施工難度。同時(shí)，這種安裝方式可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成結(jié)構(gòu)的搭建，縮短了整個(gè)建筑項(xiàng)目的建設(shè)周期，降低了工程成本。?
- 經(jīng)濟(jì)性好：盡管網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在初期的設(shè)計(jì)和材料采購方面可能需要一定的投入，但從整體的生命周期成本來看，它具有良好的經(jīng)濟(jì)性。其大跨度覆蓋能力減少了中間支承結(jié)構(gòu)的設(shè)置，降低了基礎(chǔ)工程的造價(jià)；安裝便捷高效縮短了施工周期，減少了人工成本和管理成本；此外，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的使用壽命較長，維護(hù)成本相對(duì)較低，綜合考慮這些因素，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在經(jīng)濟(jì)上具有明顯的優(yōu)勢。?
五、網(wǎng)架的應(yīng)用場景?
- 體育場館：體育場館通常需要提供寬敞、無柱的比賽和觀賽空間，以滿足各種體育賽事和大型活動(dòng)的需求。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的大跨度覆蓋能力和美觀造型使其成為體育場館建設(shè)的理想選擇。無論是大型的綜合性體育場，還是專業(yè)的籃球館、游泳館等，都廣泛采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)作為屋蓋體系。例如，北京鳥巢（國家體育場）的屋頂就采用了復(fù)雜而壯觀的空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，不僅為觀眾提供了開闊的視野，還展現(xiàn)了高超的建筑藝術(shù)水平。?
- 會(huì)展中心：會(huì)展中心作為舉辦各類展覽、會(huì)議和商業(yè)活動(dòng)的場所，對(duì)空間的靈活性和開放性要求極高。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可以輕松實(shí)現(xiàn)大面積的無柱空間，方便根據(jù)不同的展覽需求進(jìn)行靈活布置。同時(shí)，其美觀的造型也能夠提升會(huì)展中心的整體形象，吸引更多的參展商和觀眾。國內(nèi)外許多知名的會(huì)展中心，如上海國家會(huì)展中心、廣州琶洲國際會(huì)展中心等，都采用了網(wǎng)架結(jié)構(gòu)來構(gòu)建其屋蓋系統(tǒng)。?
- 工業(yè)廠房：在工業(yè)建筑領(lǐng)域，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)同樣具有廣泛的應(yīng)用。對(duì)于一些大型工業(yè)廠房，如汽車制造車間、機(jī)械加工車間等，需要較大的內(nèi)部空間來布置生產(chǎn)設(shè)備和進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的大跨度和經(jīng)濟(jì)性特點(diǎn)，使其成為工業(yè)廠房屋蓋結(jié)構(gòu)的首選之一。此外，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的安裝便捷性也有利于工業(yè)廠房的快速建設(shè)，滿足企業(yè)盡快投入生產(chǎn)的需求。?
- 交通樞紐：在火車站、汽車站、航站樓等交通樞紐建筑中，為了營造寬敞明亮的候車、候機(jī)空間，同時(shí)滿足建筑的美觀和功能性要求，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)也得到了大量應(yīng)用。例如，許多現(xiàn)代化的火車站站房采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)作為屋蓋，不僅能夠覆蓋大面積的空間，還能與周圍的建筑環(huán)境相協(xié)調(diào)，展現(xiàn)出交通樞紐的現(xiàn)代化氣息。?
六、網(wǎng)架的發(fā)展趨勢?
- 向更高、更大跨度發(fā)展：隨著建筑技術(shù)的不斷進(jìn)步和人們對(duì)空間需求的日益增長，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)將朝著更高、更大跨度的方向發(fā)展。通過研發(fā)新型材料、優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及采用先進(jìn)的施工技術(shù)，未來的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)有望突破現(xiàn)有的跨度限制，創(chuàng)造出更加壯觀的建筑空間。這將為一些特殊的建筑項(xiàng)目，如超級(jí)體育場館、巨型會(huì)展中心等提供更加可行的結(jié)構(gòu)解決方案。?
- 與新材料、新技術(shù)融合：為了進(jìn)一步提高網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的性能和降低成本，未來它將更多地與新材料、新技術(shù)相融合。例如，采用高強(qiáng)度、輕質(zhì)的復(fù)合材料替代傳統(tǒng)的鋼材和鋁合金，以減輕結(jié)構(gòu)自重，提高結(jié)構(gòu)的承載能力；引入智能材料和傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和健康診斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)中的潛在問題并進(jìn)行預(yù)警，確保結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)行。?
- 注重節(jié)能環(huán)保：在全球倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保的大背景下，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)也將朝著綠色環(huán)保的方向發(fā)展。一方面，通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高材料的利用率，減少建筑廢棄物的產(chǎn)生；另一方面，采用節(jié)能燈具、通風(fēng)設(shè)備等，降低建筑在使用過程中的能耗。同時(shí)，利用太陽能、風(fēng)能等可再生能源為建筑提供部分能源供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)建筑的可持續(xù)發(fā)展。?
總之，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)作為一種先進(jìn)的建筑結(jié)構(gòu)形式，以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、卓越的性能優(yōu)勢和廣泛的應(yīng)用場景，在建筑領(lǐng)域中占據(jù)著重要的地位。隨著科技的不斷進(jìn)步和人們對(duì)建筑品質(zhì)要求的提高，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)將不斷創(chuàng)新發(fā)展，為我們創(chuàng)造出更加美好的建筑空間。
