一、定義與概念?
網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是一種由多根桿件按照一定規(guī)律通過(guò)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，通過(guò)合理的布置形成網(wǎng)格狀的外形，具有較高的空間受力性能和穩(wěn)定性。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)能夠?qū)⒆饔迷谄渖系暮奢d均勻地傳遞到各個(gè)支撐點(diǎn)，適用于大跨度的建筑空間，在工業(yè)與民用建筑、體育場(chǎng)館、展覽館等建筑領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，是現(xiàn)代建筑中常用的一種結(jié)構(gòu)形式。?
二、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)?
- 空間受力性能：網(wǎng)架結(jié)構(gòu)區(qū)別于平面結(jié)構(gòu)，其各桿件在空間中協(xié)同工作，共同承受來(lái)自各個(gè)方向的荷載。當(dāng)有豎向或水平荷載作用時(shí)，桿件通過(guò)節(jié)點(diǎn)相互傳遞內(nèi)力，形成復(fù)雜而高效的受力體系。這種空間受力特性使得網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在相同材料用量下，能夠跨越更大的空間，比傳統(tǒng)的平面結(jié)構(gòu)具有更高的承載效率。?
- 網(wǎng)格規(guī)律性：網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的桿件按照特定的幾何規(guī)律布置，形成規(guī)則的網(wǎng)格圖案。常見(jiàn)的網(wǎng)格形式有三角形、四邊形等。規(guī)則的網(wǎng)格布置不僅便于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算，而且在美學(xué)上也具有一定的秩序感，為建筑造型提供了簡(jiǎn)潔而富有韻律的外觀。例如，在一些大型體育場(chǎng)館中，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格外觀成為建筑外立面的獨(dú)特裝飾元素。?
- 節(jié)點(diǎn)連接特性：網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的桿件通過(guò)節(jié)點(diǎn)連接在一起，節(jié)點(diǎn)是保證結(jié)構(gòu)整體性和傳力可靠性的關(guān)鍵部位。節(jié)點(diǎn)類型多樣，常見(jiàn)的有焊接球節(jié)點(diǎn)、螺栓球節(jié)點(diǎn)等。焊接球節(jié)點(diǎn)通過(guò)將桿件焊接在球面上實(shí)現(xiàn)連接，具有較高的強(qiáng)度和剛度，但對(duì)焊接工藝要求較高；螺栓球節(jié)點(diǎn)則通過(guò)螺栓將桿件與球節(jié)點(diǎn)連接，安裝方便，可重復(fù)性好，適用于一些需要快速組裝和拆卸的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。?
- 結(jié)構(gòu)整體性好：由于桿件之間相互連接形成空間網(wǎng)格，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)具有良好的整體性。在承受荷載時(shí)，結(jié)構(gòu)能夠迅速將力傳遞到各個(gè)部分，避免局部受力過(guò)大導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。即使部分桿件出現(xiàn)損傷，其他桿件仍能通過(guò)內(nèi)力重分布繼續(xù)承擔(dān)荷載，保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，提高了結(jié)構(gòu)的抗震性能和抗風(fēng)性能。?
三、分類?
- 三角錐網(wǎng)架：由三角錐單元組成，每個(gè)三角錐的三條棱邊為桿件。三角錐網(wǎng)架具有較高的空間剛度和承載能力，適用于大跨度和重荷載的建筑。根據(jù)三角錐的排列方式不同，又可分為正放四角錐網(wǎng)架、斜放四角錐網(wǎng)架、抽空四角錐網(wǎng)架等。例如，正放四角錐網(wǎng)架的三角錐底面正方形的邊與建筑軸線平行，受力性能較好，在工業(yè)廠房、大型倉(cāng)庫(kù)等建筑中應(yīng)用較多。?
- 四角錐網(wǎng)架：以四角錐為基本單元，每個(gè)四角錐有四條底邊桿件和四條斜腹桿。四角錐網(wǎng)架的網(wǎng)格布置相對(duì)簡(jiǎn)單，施工方便，在中小跨度的建筑中應(yīng)用廣泛。如在一些學(xué)校體育館、社區(qū)活動(dòng)中心等建筑中，常采用四角錐網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。?
- 六角錐網(wǎng)架：由六角錐單元構(gòu)成，每個(gè)六角錐有六條底邊桿件和六條斜腹桿。六角錐網(wǎng)架的空間造型獨(dú)特，網(wǎng)格較大，適用于對(duì)建筑外觀有特殊要求的場(chǎng)所，但由于其桿件布置相對(duì)復(fù)雜，計(jì)算和施工難度較大，應(yīng)用相對(duì)較少。?
- 周邊支承網(wǎng)架：網(wǎng)架的周邊全部由柱或圈梁支承，這種支承方式受力明確，傳力路徑直接，是最常用的支承方式之一。在一般的工業(yè)廠房、展覽館等建筑中，當(dāng)建筑平面較為規(guī)整時(shí)，常采用周邊支承網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。?
- 點(diǎn)支承網(wǎng)架：網(wǎng)架通過(guò)若干個(gè)獨(dú)立的支承點(diǎn)進(jìn)行支承，支承點(diǎn)可以是柱或柱帽。點(diǎn)支承網(wǎng)架適用于需要較大內(nèi)部空間的建筑，如大型體育場(chǎng)館、候機(jī)大廳等。在這些建筑中，點(diǎn)支承網(wǎng)架能夠在滿足大空間需求的同時(shí)，通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)布置保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。?
- 三邊支承網(wǎng)架：網(wǎng)架的三邊由支承結(jié)構(gòu)支承，另一邊為自由邊。三邊支承網(wǎng)架常用于建筑平面形狀不規(guī)則或有特殊功能要求的場(chǎng)所，如一些沿山坡建造的建筑，可利用山坡地形形成三邊支承的條件。?
- 對(duì)邊支承網(wǎng)架：網(wǎng)架的兩對(duì)邊由支承結(jié)構(gòu)支承，另外兩對(duì)邊為自由邊。對(duì)邊支承網(wǎng)架適用于矩形平面且長(zhǎng)寬比較大的建筑，其受力特點(diǎn)與單向板類似，但由于是空間結(jié)構(gòu)，承載能力和空間性能優(yōu)于單向板結(jié)構(gòu)。?
四、制作安裝流程?
- 設(shè)計(jì)與深化設(shè)計(jì)?
- 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：根據(jù)建筑的功能要求、空間尺寸和荷載條件等，進(jìn)行網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)。確定網(wǎng)架的形式、網(wǎng)格尺寸、桿件截面和節(jié)點(diǎn)形式等參數(shù)，并通過(guò)結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件進(jìn)行力學(xué)分析，確保結(jié)構(gòu)的安全性和合理性。?
- 深化設(shè)計(jì)：在初步設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。詳細(xì)繪制桿件和節(jié)點(diǎn)的加工圖紙，標(biāo)注尺寸、材質(zhì)、連接方式等技術(shù)要求。同時(shí)，考慮現(xiàn)場(chǎng)施工的可行性，對(duì)一些復(fù)雜部位進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，如節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造設(shè)計(jì)要便于桿件的安裝和焊接。?
- 桿件材料采購(gòu)：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采購(gòu)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的鋼材，如 Q235、Q345 等。鋼材的質(zhì)量直接影響網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的性能，要確保鋼材的強(qiáng)度、韌性、可焊性等指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。采購(gòu)時(shí)要向供應(yīng)商索取質(zhì)量證明文件，并按規(guī)定進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)。?
- 節(jié)點(diǎn)材料采購(gòu)：對(duì)于焊接球節(jié)點(diǎn)，采購(gòu)符合規(guī)格的鋼球，并進(jìn)行球的圓度、壁厚等尺寸檢驗(yàn)；對(duì)于螺栓球節(jié)點(diǎn)，采購(gòu)高強(qiáng)度螺栓、鋼球和套筒等配件，檢驗(yàn)螺栓的強(qiáng)度等級(jí)、螺紋精度以及鋼球和套筒的尺寸精度等。?
- 桿件加工：將采購(gòu)的鋼材按照深化設(shè)計(jì)圖紙的要求進(jìn)行切割、除銹、涂裝等預(yù)處理。然后，根據(jù)桿件的長(zhǎng)度和角度要求，采用機(jī)械加工或焊接的方式進(jìn)行加工制作。加工完成后，對(duì)桿件的長(zhǎng)度、直線度、坡口角度等進(jìn)行檢驗(yàn)，確保桿件的加工精度符合標(biāo)準(zhǔn)。?
- 節(jié)點(diǎn)制作：焊接球節(jié)點(diǎn)制作時(shí)，先將鋼球加工成規(guī)定的尺寸，然后在球面上開(kāi)設(shè)桿件連接孔，并進(jìn)行焊接坡口加工。焊接時(shí)，要嚴(yán)格控制焊接工藝參數(shù)，確保焊縫質(zhì)量。焊接完成后，對(duì)焊接球進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，如超聲波探傷、磁粉探傷等，檢驗(yàn)焊縫是否存在缺陷。螺栓球節(jié)點(diǎn)制作時(shí)，在鋼球上加工出螺紋孔，安裝高強(qiáng)度螺栓和套筒，確保螺栓的擰緊力矩符合設(shè)計(jì)要求。?
- 安裝方法選擇：根據(jù)網(wǎng)架的跨度、重量、現(xiàn)場(chǎng)施工條件等因素，選擇合適的安裝方法。常見(jiàn)的安裝方法有高空散裝法、分條分塊安裝法、整體吊裝法、整體提升法等。高空散裝法適用于小跨度、桿件重量較輕的網(wǎng)架；分條分塊安裝法將網(wǎng)架分成若干條或塊，在地面組裝后再進(jìn)行高空拼接；整體吊裝法和整體提升法適用于大跨度、重量較大的網(wǎng)架，通過(guò)大型起重設(shè)備或提升設(shè)備將網(wǎng)架整體安裝到位。?
- 安裝過(guò)程：在安裝過(guò)程中，首先要進(jìn)行支承結(jié)構(gòu)的施工，確保支承結(jié)構(gòu)的位置、標(biāo)高和強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。然后，按照選定的安裝方法，逐步進(jìn)行網(wǎng)架的組裝。在組裝過(guò)程中，要嚴(yán)格控制桿件和節(jié)點(diǎn)的安裝位置，及時(shí)調(diào)整偏差，保證網(wǎng)架的幾何形狀和尺寸精度。安裝完成后，對(duì)網(wǎng)架的整體尺寸、撓度等進(jìn)行測(cè)量，確保符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。?
- 涂裝處理：網(wǎng)架安裝完成后，對(duì)桿件和節(jié)點(diǎn)進(jìn)行涂裝處理，以提高結(jié)構(gòu)的防腐性能。涂裝前，對(duì)網(wǎng)架表面進(jìn)行除銹處理，達(dá)到規(guī)定的除銹等級(jí)。然后，涂刷底漆、中間漆和面漆，確保涂層厚度均勻，附著力良好。?
- 維護(hù)檢查：定期對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行維護(hù)檢查，觀察桿件和節(jié)點(diǎn)是否有變形、銹蝕、松動(dòng)等情況。對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行處理，如對(duì)銹蝕部位進(jìn)行除銹和補(bǔ)漆，對(duì)松動(dòng)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行緊固等，確保網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期安全使用。?
五、性能優(yōu)勢(shì)?
- 大跨度能力：網(wǎng)架結(jié)構(gòu)憑借其優(yōu)異的空間受力性能，能夠?qū)崿F(xiàn)較大的跨度。一般情況下，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的跨度可達(dá) 30 - 100 米甚至更大，可滿足體育場(chǎng)館、展覽館、飛機(jī)庫(kù)等對(duì)大空間需求的建筑。與傳統(tǒng)的梁、板結(jié)構(gòu)相比，在實(shí)現(xiàn)相同跨度時(shí)，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的材料用量更少，結(jié)構(gòu)自重更輕。?
- 高承載能力：由于各桿件在空間協(xié)同工作，共同承受荷載，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)具有較高的承載能力。能夠承受較大的屋面荷載、雪荷載、風(fēng)荷載以及人員活動(dòng)等產(chǎn)生的荷載。在一些工業(yè)廠房中，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可承受懸掛吊車等較大的動(dòng)荷載，保證生產(chǎn)活動(dòng)的正常進(jìn)行。?
- 良好的抗震性能：網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的整體性好，桿件之間相互約束，在地震作用下能夠通過(guò)桿件的變形和內(nèi)力重分布吸收和耗散地震能量，減小結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。與其他結(jié)構(gòu)形式相比，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在地震多發(fā)地區(qū)具有更好的抗震性能，能夠有效保障建筑內(nèi)人員和設(shè)備的安全。?
- 施工速度快：網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的桿件和節(jié)點(diǎn)可在工廠預(yù)制生產(chǎn)，質(zhì)量易于控制。在施工現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)合理的安裝方法，能夠快速進(jìn)行組裝，大大縮短施工周期。例如，采用整體吊裝法或整體提升法，可在較短時(shí)間內(nèi)完成網(wǎng)架的安裝，減少了施工現(xiàn)場(chǎng)的濕作業(yè)和交叉作業(yè)，提高了施工效率。?
- 造型美觀：網(wǎng)架結(jié)構(gòu)規(guī)則的網(wǎng)格圖案和簡(jiǎn)潔的線條，為建筑提供了獨(dú)特的美學(xué)效果。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可根據(jù)建筑設(shè)計(jì)的要求，設(shè)計(jì)成不同的形狀和曲面，如球面、柱面、雙曲面等，增加建筑的藝術(shù)感染力。在一些大型公共建筑中，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不僅作為承重結(jié)構(gòu)，還成為建筑外觀的重要組成部分，展現(xiàn)出獨(dú)特的建筑風(fēng)格。?
六、應(yīng)用場(chǎng)景?
- 體育場(chǎng)館：在各類體育場(chǎng)館中廣泛應(yīng)用，如足球場(chǎng)、籃球場(chǎng)、游泳館等。其大跨度能力能夠提供無(wú)柱的比賽場(chǎng)地和觀眾觀賽區(qū)，滿足體育賽事和觀眾觀看的需求。同時(shí)，良好的抗震性能和高承載能力確保了體育場(chǎng)館在人員密集和復(fù)雜荷載條件下的安全使用。例如，鳥(niǎo)巢（國(guó)家體育場(chǎng)）就采用了復(fù)雜的空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了超大跨度的屋蓋覆蓋，成為世界建筑的經(jīng)典之作。?
- 展覽館與會(huì)展中心：展覽館和會(huì)展中心需要大空間來(lái)展示展品和舉辦各類活動(dòng)。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的大跨度和靈活的空間布置能力，能夠滿足展覽館對(duì)空間的多樣化需求。其美觀的造型也能為展覽館營(yíng)造出獨(dú)特的展示氛圍，提升展覽效果。如一些國(guó)際知名的會(huì)展中心，采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)作為屋蓋，展現(xiàn)出宏大而現(xiàn)代的建筑形象。?
- 工業(yè)廠房：在工業(yè)廠房建設(shè)中，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)常用于大跨度的車間、倉(cāng)庫(kù)等。能夠承受吊車荷載和設(shè)備重量，為工業(yè)生產(chǎn)提供開(kāi)闊的空間，便于設(shè)備的安裝和生產(chǎn)流程的布局。同時(shí)，施工速度快的優(yōu)勢(shì)可使工業(yè)廠房盡快投入使用，降低建設(shè)成本。?
- 商業(yè)綜合體：在一些大型商業(yè)綜合體的中庭、屋頂花園等部位，也會(huì)采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的大跨度可形成開(kāi)闊的中庭空間，增加商業(yè)空間的通透感和層次感，提升商業(yè)氛圍。其造型美觀的特點(diǎn)也能與商業(yè)建筑的現(xiàn)代風(fēng)格相融合，提升建筑的整體品質(zhì)。?
- 交通樞紐：在機(jī)場(chǎng)候機(jī)大廳、火車站站房等交通樞紐建筑中，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)大跨度的屋蓋覆蓋，為旅客提供寬敞、舒適的候車候機(jī)空間。其良好的抗震性能和高承載能力，能夠滿足交通樞紐建筑在人員密集和復(fù)雜環(huán)境下的安全要求。例如，一些現(xiàn)代化的機(jī)場(chǎng)候機(jī)大廳，采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)作為屋蓋，展現(xiàn)出宏偉而流暢的建筑造型。?
七、與其他結(jié)構(gòu)對(duì)比?
- 結(jié)構(gòu)形式：桁架結(jié)構(gòu)一般為平面結(jié)構(gòu)，由上弦桿、下弦桿和腹桿組成，各桿件主要承受軸向力。而網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是空間結(jié)構(gòu)，桿件在空間中相互交織，形成復(fù)雜的受力體系。?
- 受力性能：桁架結(jié)構(gòu)在平面內(nèi)的受力性能較好，但在平面外的穩(wěn)定性相對(duì)較差。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)由于其空間受力特性，能夠更好地承受來(lái)自各個(gè)方向的荷載，空間剛度和承載能力更高，適用于大跨度和復(fù)雜荷載的情況。?
- 適用范圍：桁架結(jié)構(gòu)常用于一些對(duì)空間要求不高的工業(yè)建筑和簡(jiǎn)易房屋，以及一些橋梁的承重結(jié)構(gòu)。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)則更適用于需要大空間的建筑，如體育場(chǎng)館、展覽館等。?
- 材料與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：薄殼結(jié)構(gòu)一般采用鋼筋混凝土等材料，通過(guò)曲面形狀來(lái)承受荷載，利用材料的抗壓性能。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)主要采用鋼材，通過(guò)桿件的組合形成空間受力體系。?
- 施工難度：薄殼結(jié)構(gòu)的施工需要進(jìn)行模板支設(shè)和混凝土澆筑，施工工藝復(fù)雜，對(duì)施工技術(shù)要求較高。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的桿件和節(jié)點(diǎn)可在工廠預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)組裝，施工相對(duì)簡(jiǎn)便，施工周期較短。?
- 造型與空間效果：薄殼結(jié)構(gòu)可塑造出豐富多樣的曲面造型，空間效果獨(dú)特。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格造型簡(jiǎn)潔規(guī)整，也能通過(guò)不同的布置方式營(yíng)造出獨(dú)特的建筑效果，但在曲面造型的豐富度上相對(duì)薄殼結(jié)構(gòu)略遜一籌。?
八、發(fā)展趨勢(shì)?
- 高性能材料應(yīng)用：隨著材料科學(xué)的發(fā)展，將有更多高性能材料應(yīng)用于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。例如，采用高強(qiáng)度鋼材，可進(jìn)一步減輕結(jié)構(gòu)自重，提高網(wǎng)架的承載能力和跨越能力；探索新型復(fù)合材料在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，如碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等，以提高結(jié)構(gòu)的耐久性和抗疲勞性能。?
- 智能化與數(shù)字化設(shè)計(jì)施工：引入智能化和數(shù)字化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的智能化設(shè)計(jì)和數(shù)字化施工。利用建筑信息模型（BIM）技術(shù)，對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維建模和全生命周期管理，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維的協(xié)同作業(yè)。在施工過(guò)程中，采用智能化的監(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)網(wǎng)架的安裝過(guò)程和使用狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保施工質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全。?
- 綠色環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展：注重網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展。在設(shè)計(jì)階段，優(yōu)化結(jié)構(gòu)形式和桿件布置，減少材料用量；在施工過(guò)程中，采用環(huán)保型施工工藝和設(shè)備，減少能源消耗和污染物排放。同時(shí)，研究廢舊網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的回收和再利用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，降低對(duì)環(huán)境的影響。?
- 創(chuàng)新結(jié)構(gòu)形式與造型：不斷探索創(chuàng)新網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的形式和造型，以滿足建筑多樣化的需求。結(jié)合建筑美學(xué)和功能要求，開(kāi)發(fā)新型的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系，如與膜結(jié)構(gòu)、索結(jié)構(gòu)等組合形成雜交結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造出更加新穎、獨(dú)特的建筑空間和造型效果。
