1、大跨空间结构之,网架结构 (上) Plate-like Space Truss,1/51,内 容,1 网架结构概述 2 网架结构选型 3 网架结构分析 4 网架结构设计 5 网架结构施工,2/51,1 网架结构概述,网架是由多根杆件按一定的网格形式通过节点连结而成的平板型或微曲面型空间杆系结构。,网架,杆件,节点,3/51,属高次超静定结构，空间受力，刚度大,整体工作性能好,抗倒塌性能好 自重轻、节约钢材 制作安装方便、工业化程度高 形状适应性强、支承布置灵活 结构高度低，便于管道穿越,网架结构的优点,4/51,管道穿越网架,5/51,杆件密集，视觉上略显“繁杂” 表面积大，防火、防腐问题突出
2、 弯矩抵抗型体系，工作效率不高。,网架结构的缺点,6/51,网架结构的发展,20世纪初，Bell率先提出并实践了空间网格结构；,其后的发展主要围绕两条主线：1）节点连接形式；2）杆件网格划分方式,7/51,以MERO体系为代表的节点连接体系创新：,球形节点,碗形节点,柱形节点,碟形节点,刚性节点,叉形节点,8/51,以Fuller为代表的网格划分方式创新：,9/51,以Full为代表的网格划分方式创新：,Octec 体系,Octec Truss,Octahedron,Octahedron,10/51,1970年大阪世博会喜庆广场空间网架,108X292m，6柱支承,11/51,1. 第一个网架
3、，1964年，上海师范大学球类馆屋盖（31.5m 40.5m、角钢杆件，钢板节点）,2. 第一批有影响的网架 1967年，首都体育馆； 1973年，上海万人体育馆,4. 80年代初，专业网架厂家出现；90年代后期，年建设网架100万平方米以上，成为“网架王国”,3. 1981年，网架结构设计与施工规定颁布 2010年，空间网格结构技术规程颁布,我国网架结构的发展,12/51,工程实例首都体育馆,正交斜放网架，高6m，角钢杆件，板式螺栓节点，65kg/m2,13/51,工程实例上海万人体育馆,三向网架，直径110m，外挑7.3m，高6m 钢管杆件，焊接空心球节点，47kg/m2,14/51,首都
4、机场四机位机库 1996 (2X153X90m),工程实例飞机机库,广州白云机场机库 (78X70m)1988,15/51,工程实例深圳市民中心,三层网架，486154m，网格66m，厚9m，焊接球节点，最大球直径900mm；屋顶面积6.3万平米，重约9000吨 。,（曲面网架，2004）,16/51,1887年Kelvin提出：如果将三维空间用等体积单元填充且接触面积要最小，这些单元应是什么形状？1993年Weaire和Phelan提出由 14 面体和12 面体组合模型，被认为是Kelvin问题的最佳解决方案。,工程实例水立方,（异形网格网架，2008）,17/51,水立方网格结构示意,1、
5、由多面体单元构成的完整空间,2、由空心多面体单元构成的空间网格,3、切割形成平板状空间网格结构,18/51,2 网架结构选型,2.1 网架结构的基本类型 2.2 网架结构的支承设置 2.3 网架结构选型原则,19/51,2.1 网架结构的基本类型,按结构组成：双层网架、三层网架 按节点类型：螺栓球网架、焊接球网架 按网格组成：交叉桁架体系（两向、三向）角锥体系（三角锥、四角锥）,20/51,1.平面桁架系网架,由若干平面桁架相互交叉组成，各桁架在交点处共用一根竖杆。 特点：上下弦杆等长,根据桁架布置方式及交角的不同，主要分为3种形式,注意：斜腹杆应沿受拉方向布置。,21/51,（1）两向正交正
6、放网架,注意：应通过设置水平支撑保证结构的几何不变性，增加空间刚度。,22/51,两向正交正放网架适用于正方形或接近正方形的建筑平面，此时其受力类似于双向板。当边长比2 后，单向传力作用明显，两方向杆件内力差别较大，受力类似于单向板。,L1,L2,23/51,适用于正方形和长方形建筑平面 角部短桁架对与其垂直的长桁架起到弹性支承作用 当长桁架直通角柱时，角柱会受到较大上拔力，设计中应予注意。 在周边支承情况下，较两向正交正放网架刚度大、用料省。,（2）两向正交斜放网架,24/51,网格呈正三角形，属几何不变体系 适用于三角形、六边形、多边形和圆形平面 空间刚度大、受力性能好 节点汇交杆件多，构
7、造复杂,（3）三向网架,思考：最多的节点汇交杆件是多少？,(Nmax=13),25/51,下弦杆,腹杆,上弦杆,2.四角锥体系网架,网架的上、下弦平面均为正方形网格，上、下弦网格相互错开半格。,26/51,受力均匀，空间刚度大，应用最广 上、下弦节点均分别连接8根杆件。,（1）正放四角锥网架,思考：在何条件下网架所有杆件等长？,27/51,下弦网格尺寸比上弦网格尺寸大一倍。 杆件数目少、构造简单、经济效果好 受力与正交正放交叉梁系相似 下弦杆件受力不均匀，刚度略小，适用于中小跨度,（2）正放抽空四角锥网架,28/51,上弦杆短、下弦杆长 节点构造简单，用钢量较省（上6下8） 网架周边应布置刚性
8、边梁,（3）斜放四角锥网架,29/51,斜放四角锥网架水平转动45度（上正下斜） 上弦杆短、下弦杆长，受力合理，屋面构造简单 周边满锥时，刚度较好,（4）棋盘形四角锥网架,30/51,3.三角锥体系网架,以等腰三角锥体为组成单元，由于三角形的稳定性，因而整体抗弯、抗扭刚度好。,31/51,受力均匀，空间刚度大 适用于三角形、六边形或圆形平面 适用于大中跨度及重屋面的建筑物,（1）三角锥网架,思考：在何条件下网架所有杆件等长？,32/51,除周边网格不动外，按一定规律抽掉一些三角锥单元。 整体刚度较差 适用于中小跨度的轻屋面的建筑物,（2）抽空三角锥网架,33/51,节点汇交6根，构造简单 上弦
9、平面六边形，增加屋面板布置和找坡的困难 适用于中小跨度的周边支承网架，用于六边形、圆形和矩形平面,（3）蜂窝形三角锥网架,试找出其构成规律。,34/51,1. 周边支承；2. 点支承；3. 周边支承与点支承结合；4. 三边或两边支承；5. 单边支承,2.2 网架结构的支承设置,网架支承位置,(A)上弦支承,(B)下弦支承,网架支承布置,35/51,传力直接、受力均匀，较为常用 当支承于柱顶时，网格宽度要与柱距一致。 当支承于圈梁时，网格的划分可不受柱距的约束。,1. 周边支承,36/51,受力与无梁楼盖相似，应尽可能设计成悬挑形式 悬挑网格可使跨中弯矩和挠度减少，网架内力趋于均匀,2. 点支承
10、,单跨多点支承网架，悬挑长度宜取中间跨度的1/3； 多点支承连续跨网架，悬挑长度宜取中间跨度的1/4,37/51,柱帽有下面几种常用形式： （1） 设置在网架下，形成倒锥形支座。特点：传力直接，但占据室内空间。,为使支承点附近的杆件内力不致过大，宜在支承点处设置柱帽以扩散反力。,38/51,（2）设置在网架内，柱直接支承在上弦节点上。,特点：不占室内空间；但承载力较低，适用轻屋盖或中小跨度网架。,（3）设置在网架上，形成局部加高网格区域。,特点：不占室内空间，柱帽上凸部分可兼作采光天窗。,39/51,可有效减少网架杆件的内力峰值和挠度 适用于大柱网工业厂房、仓库、展览馆等,3. 周边支承与点支
11、承结合,40/51,在飞机库、影剧院、工业厂房、干煤棚等中应用 自由边的存在对网架内力分布和挠度都不利，应对其做特殊处理。,4. 三边或两边支承,41/51,1)在自由边附近增加网架层数，或加设托梁、托架 2)增加网架高度或局部杆件截面加大(中、小型网架),42/51,受力与悬挑板相似 多用于挑篷结构,5. 单边支承,43/51,网架选型应根据建筑平面形状和尺寸、支承条件、荷载大小、屋面构造、制作方法等方面综合确定,2.3 网架结构的选型原则,耗钢量 杆件与节点的造价差异 围护结构费用 安装费用 结构整体刚度 外观效果,网格形式,尺寸确定,构造要求,44/51,1.网格形式的选择,1）矩形平面
12、、长宽比1.5、周边支承,两向正交斜放,四角锥系和两向正交桁架系均适用。 斜放体系优于正放体系。,棋盘形四角锥,斜放四角锥,45/51,2）矩形平面、长宽比1.5、周边支承,四角锥系和两向正交桁架系均适用。 正放体系优于斜放体系。,正放抽空四角锥,正放四角锥,两向正交正放,46/51,3）矩形平面、点支承,4）圆形、多边形平面,不应采用斜放体系。,宜采用三向桁架系或三角锥系。,抽空三角锥网架,三角锥网架,三向网架,尽管正放四角锥网架用钢量略高，但其标准化程度好，适用性广，目前采用较多,47/51,（1）荷载和设备尺寸（挠度和设备穿行空间） （2）平面形状（空间作用是否显著） （3）支承条件（周
13、边支承优于点支承） （4）建筑尺寸要求（建筑高度）,2. 网架高度确定,一般宜取跨度的1/101/18，跨度大取小值。,48/51,屋面材料无檩体系，不宜超过4m有檩体系，不宜超过6m 网架在短向跨度的网格数不宜小于5,3. 网格尺寸确定,相邻杆件间夹角宜大于45度，不宜小于30度,49/51,设短柱支托构造简单，是采用较多的找坡方法 当中间屋脊处小立柱较高时，应验算其自身稳定性 对于大跨度网架可采取变高度与小立柱相结合的方法,4.网架屋面排水方案,50/51,变高度网架,51/51,5.网架起拱与容许挠度,起拱的目的是避免视觉和心理上的下垂感，有时也用于降低网架在永久荷载下的挠度 起拱度L/
14、300 对起拱网架设计时可按不起拱计算 容许挠度: 屋盖L/250, 楼盖L/300,大跨空间结构之,网架结构 (下) Plate-like Space Truss,53/86,3 网架结构分析,3.1 荷载作用 3.2 有限元分析方法 3.3 几何不变性分析,54/86,1永久荷载 （1）自重（2）屋面（3）吊顶 (4) 设备管道 2可变荷载 （1）屋面活载（2）屋面雪荷载（3）风荷载 （4）积灰荷载（5）吊车荷载 3. 温度应力 4. 地震作用 （水平，竖向）,3.1 荷载作用,55/86, 补充说明,1）双层网架自重估算,qw 除网架自重外的荷载标准值（kN/m2） L 网架的短向跨度（
15、m）,网架节点自重一般占网架总重的20%-25%。,网架自重（kg/m2）,56/86,2）网架屋面自重估算,轻（金属）屋面：0.3kN/m2 保温玻璃屋面： 1.0kN/m2 重屋面： 约1.5kN/m2,3）雪荷载,雪荷载与屋面活荷载不同时考虑，取大值； 应考虑雪荷载的不均匀分布,57/86,4）温度应力,对于两端固定的杆件，每变化1引起的温度应力约为2.5N/mm2 对于可自由变形的杆件，每变化1引起的温度变形为1.210-5L,钢结构的温度应力为：, 钢材的线膨胀系数，1.210-5 / E 钢材的弹性模量，2.06105 N/mm2,温度应力与支座约束密切相关。,58/86,温度变化
16、范围是指施工安装完毕时的气温与当地常年最高或最低气温之差。 网架支承平面弦件的温度应力大于非支承平面杆件，边缘区域的杆件大于中间区域。,59/86,符合下列条件之一者，可不考虑温度应力：,1. 支座节点的构造允许网架侧移，且允许侧移值大于或等于网架温度变形值； 2. 网架周边支承、网架验算方向跨度小于40m，且支承结构为独立柱； 3. 在单位力作用下，柱顶位移值大于或等于下式计算值：,Am 支承平面弦杆截面积算数平均值（mm2） 系数，正交正放=1.0，正交斜放=1.414，三向=2.0,60/86,既允许温度变形又能有效抵抗侧向力的支座设置,61/86,单向滑动支座,板式橡胶支座,62/86
17、,5）地震作用,频谱相当密集 （需考虑多振型组合） 可分为水平振型与竖向振型两类，一般竖向分量大 各种不同类型网架的竖向振型曲面基本上相似 不同类型但具有相同跨度的网架基本周期比较接近,网架结构的自振频率和振型具有如下特点：,63/86,网架地震分析可采用振型分解反应谱法或时程分析法,采用振型分解反应谱法时，宜至少取前1015个振型； 采用时程分析法时，应选用不少于两组的实际强震记录和一组人工模拟加速度时程曲线； 应考虑支承结构对网架受力的影响，1）进行整体建模分析；2）把支承结构简化为弹性支座分析； 在抗震设防烈度为8度的地区，对于周边支承的中小跨度网架，应进行竖向抗震验算；对于9度地区或其
18、他类型网架，均应进行竖向和水平抗震验算。,64/86,3.2 有限元分析方法,一、基本假定,1. 节点为铰接，杆件只承受轴力,2. 按小挠度理论计算,3. 按弹性方法分析,网架是一种空间杆系结构，节点连接可假定为铰接，忽略节点刚度的影响。,应注意在实际构造中符合这些假定。,65/86,1.平板模型,2.梁系模型,3.铰接杆系模型,计算模型,分析方法,a.微分方程解法,b.差分法,d.有限元法,二、网架结构计算模型和分析方法,空间桁架位移法,66/86,空间桁架位移法计算流程图,67/86,三、网架结构分析流程,结构几何建模,赋材料属性,赋杆件截面初值,结构受力分析,添加边界条件,施加荷载,结构
19、性能评价,N,杆件、节点设计,Y,（内力、位移）,（静力、动力、稳定）,68/86,网架为多次超静定结构，截面调整将引起内力重分布, 补充说明,竖杆内力：0.58F斜杆内力：0.29F,竖杆内力：0.72F斜杆内力：0.18F,竖杆内力：0.93F斜杆内力：0.05F,因此并非循环次数越多越好，原则上两次截面相差不超过5%即可（通常3-4次）。,69/86,3.3 几何不变性分析,用程序计算时，如出现挠度特别大等不合理情况，则该网架有可能为几何可变。此时，应对网架进行几何不变性分析。,试判断以下网格结构的几何不变性,70/86,网架几何不变的必要条件对于具有J个节点m根杆件的网架，支承于有r根
20、连杆的支座上时，其几何不变的必要条件为：m + r - 3J 0当 = 0时为静定结构当 0 时为超静定结构当 0 时为几何可变体系,71/86,网架几何不变的充分条件1）以三根不共面的杆件汇交所构成的网架单元为几何不变体系。2）当网架杆系组成的多面体表面全部由三角形包围时，是几何不变的。,72/86,几何可变单元可通过加设杆件或支承链杆使其成为几何不变体系。,73/86,4 网架结构设计,4.1 杆件设计 4.2 节点设计与构造 4.3 防腐与防火设计,74/86,网架结构设计中最主要的两个问题是：1）避免受压杆件屈曲2）使节点有效传递荷载,75/86,一、杆件材料和截面形式,钢材品种主要为
21、Q235钢和Q345钢,网架杆件的截面形式,a)圆管 b)等肢角钢 c)不等肢角钢 d)单角钢 e)H型钢 f)方管,4.1 杆件设计,应尽量采用薄壁管形截面,76/86,圆钢管具有回转半径大、各向同性、防腐性能好等特点，是目前最常用截面形式。 圆钢管有高频电焊钢管及无缝钢管两种。应尽量采用高频电焊钢管，以节约造价 。,无缝钢管,热轧,冷拔,焊接钢管,直缝,螺旋,77/86,78/86,二、杆件的计算长度和容许长细比,回顾：压杆稳定,79/86,回顾：钢屋架的计算长度系数,弹性嵌固作用,80/86,网架杆件计算长度系数,81/86,网架杆件的容许长细比:,1) 受压杆件 180 2) 受拉杆件
22、a)一般杆件 400b)支座附近杆件 300c)直接承受动力荷载 250,支座附近杆件有时会产生变号，故要求严格一些 直接承受动力荷载杆件要求具有更大刚度 低应力、小规格受拉杆件，长细比宜按压杆控制,82/86,2) 钢管不宜小于48x3,1) 普通角钢不宜小于L50x3,3) 跨度较大的网架，不宜小于60x3.5,三、杆件的容许最小截面尺寸,1)轴心受拉,2)轴心压杆,四、杆件的截面计算,83/86,3) 选用市场能供应的规格,五、杆件的截面选择原则,每个网架所选截面规格不宜太多；尽可能不选用同径不同厚杆件。,2) 宜选用薄壁截面，使杆件获得较大回转半径，对杆件受压有利,4) 钢管出厂一般均
23、有负公差，故选择截面时应适当留富余量，应力比控制在0.9以下,5) 相邻弦杆的截面积之比不宜超过1.8倍，以保证刚度连续性,84/86,4.2 节点设计与构造,节点是影响网架安全性、工艺性和经济性的重要因素。 节点破坏往往会导致严重工程事故 节点连接方式决定了网架的施工工艺 节点的重量一般为网架总重量的2025%,连接节点,支座节点,85/86,一、杆件连接节点类型, 焊接空心球节点 分为不加肋和加肋两种，适用于连接钢管杆件 优点是制造简单，具有自动对中和万向性质 缺点是球体存在应力集中，焊接难度大,86/86,87/86, 螺栓球节点由钢球、高强螺栓、套筒、销子（或止紧螺钉）和锥头（或封板）
24、组成，适用于连接钢管杆件。,拉力 钢管 锥头或封板 螺栓 钢球 压力 钢管 锥头或封板 套筒 钢球,优点：工厂化程度高，安装快捷，便于拆卸； 缺点：精度要求较高，安装质量不易控制。,88/86,2005年7月8日内蒙古新丰热电厂网架垮塌，导致6人死亡，8人受伤。经调查，部分高强螺栓紧固不到位是事故主要原因之一。,1996年10月30日，辽宁营口一座50m高通讯塔在78级风作用下倒塌。经调查，风荷载引起的塔架扭转振动及螺栓球松动是事故主要原因。,89/86, 焊接钢板节点由十字节点板 1 和盖板 2组成，主要用于角钢杆件。杆件与节点板的连接可以用焊接，也可以采用螺栓连接。受力与角钢桁架的节点板类
25、似。,90/86, 相贯连接节点,将网架腹杆(支管)的端部经机械加工成相贯面后，直接焊在弦杆(主管)上，也可以将一个方向的弦杆焊在另一个方向的弦杆上。优点是节点用钢量少，但是加工精度要求很高。设计时要注意主管的局部屈曲问题。,91/86, 铸钢节点,具有承载力高、抵抗变形能力强、设计自由度大、外形美观等特点，由于避免或降低了构件相接处的应力集中程度，特别适用于受力大、连接复杂的节点。,92/86,1、球体尺寸,二、焊接空心球节点设计与构造,a 管间间距，10mm 管间夹角，rad,tb = D /(2545) tb = (1.52.0) tpmax tb 4mm,直径：,壁厚：,93/86,当
26、空心球直径为120900mm时，其受压和受拉承载力设计值NR可按下式计算：,D 空心球外径（mm）,d 主钢管杆件的外径（mm）,f 钢材的抗拉强度设计值（N/mm2）,当空心球直径大于500mm时，乘0.9折减； 设加劲肋时，受压提高1.4倍，受拉提高1.1倍。,2、空心球节点承载力计算,94/86,思考：如何提高焊接空心球的抗压承载力?,球内灌浆,钢管穿通,加平行双肋,十字肋,95/86,2）加劲肋的设置,1）钢管与球的连接,3、空心球节点连接构造,要求焊缝与钢管等强 开坡口，留缝隙； 管壁大于4mm时，加衬管,球径大于300mm宜设肋，大于500mm应设肋 肋板应设在主杆平面内 肋板厚度
27、不小于球壁厚,96/86,4、空心球节点设计步骤,1）估算空心球直径； 2）按构造要求确定空心球壁厚； 3）按公式核算空心球的承载能力； 4）进行杆件与空心球焊缝连接设计。,注意：为简化施工，需将外径相近的空心球进行规格归并。,97/86,例题：某四角锥网架焊接空心球下弦中间节点的设计。己知：钢球及杆件所用材料均为Q235,钢焊条为E43型焊条,手工焊接。,98/86, 空心球外径的确定己知腹杆与下弦杆轴线间的夹角为=59：本题取空心球外径=180mm。D300mm，不需加肋。,1）空心球的设计与计算, 空心球壁厚的确定根据构造要求,空心球壁厚应满足如下条件：t=(1/251/45)D=47.
28、2mm；t =(1.52.0) tpmax =4.27.0mm；且 t 4mm； 参照上述结果取t =6mm。,99/86, 空心球承载力验算, 钢管与空心球连接焊缝的计算下弦杆腹杆与空心球的连接，均采用完全焊透的坡口对接焊缝，此时视焊缝与母材等强度，不必进行焊缝强度计算。,100/86,三、螺栓球节点设计与构造,1、球体尺寸,大小取决于螺栓的直径、相邻杆件的夹角和螺栓伸入球体的长度等因素。,条件1: 相邻套筒接触面不相碰,101/86,螺栓拧入球体长度与螺栓直径的比值，取1.1,条件2: 相邻螺栓不相碰,102/86,条件3:30，相邻两根杆件（管端为封板）不相碰D1，D2-相邻两根杆件的外
29、径 -相邻两根杆件的夹角 d1-相应于D1杆件的螺栓直径S-套筒长度,103/86,2、高强螺栓设计,螺栓直径一般由网架中最大受拉杆件的内力控制，一个螺栓受拉承载力设计值按下式计算：Ntb Ae ftb,Ae 高强度螺栓的有效截面面积（mm2），当螺栓上钻有销孔或键槽时，应取螺纹处或销孔键槽处二者中的较小值。ftb 高强度螺栓的抗拉强度设计值。对10.9s取为 430N/mm2；对9.8s取为385N/mm2,104/86,2）对于受压杆件，可按其设计内力绝对值求得螺栓直径计算值后，减少13个级差。,1）对于M12M36高强螺栓，其强度等级按10.9级选用；对于M39M64高强螺栓，其强度等级
30、按9.8级选用。, 补充说明,105/86,3、套筒、锥头或封板、紧固螺钉设计,套筒的作用是拧紧高强螺栓和承受杆件传来的压力。 套筒端部要求平整，内孔径可比螺栓直径大1mm。 对套筒应进行承压验算,106/86,锥头或封板的作用是连接钢管和螺栓，承受杆件传来的拉力或压力。 当杆件管径76mm时，宜采用锥头，否则采用封板。 其连接焊缝以及锥头的任何截面应与连接钢管等强。,107/86,紧固螺钉的作用是带动螺栓随套筒转动，并控制螺栓拧紧程度。 在旋转套简时，紧固螺钉承受剪力，该剪力的大小与螺栓伸入钢球的摩阻力有关。 紧固螺钉的直径通常取68mm。,108/86,四、支座节点设计与构造,支座节点的可
31、靠性是决定结构整体安全的重要因素；许多空间结构事故都是由于支座计算模型和支座节点实际情况不符造成的；在计算空间结构时，应当检查空间结构的支座做法及下部结构的刚度是否和计算书中的约束假定一致。,109/86,1）平板压力（拉力）支座,构造简单，加工方便，但支座不能转动和滑动，与计算假定相差较大。适用于小跨度网架。,110/86,平板支座的计算与平面桁架支座类似，包括底板平面尺寸、厚度、十字肋板尺寸和焊缝等。,实际工程中为便于网架安装，常用过渡板替代定位锚栓。,111/86,2）单面弧形压力（拉力）支座,弥补了平板压力支座节点不能转动的缺点。弧形支座板一般用铸钢制成，也可以用厚板加工而成。适用于中
32、小跨度的网架。,112/86,3）双面弧形压力支座,具有一定的转动和滑动能力，较符合铰支座假定，但构造较复杂、造价较高，且只能沿一个方向转动。适用于跨度大、且下部支承结构刚度较大的网架。,113/86,4）球铰压力支座,支座可沿两个水平方向自由转动，不产生线位移，既能较好地承受水平力，又能自由转动，比较符合不动铰支座假定，但构造较为复杂。,114/86,5）板式橡胶支座,既可以适应支座节点的转动要求，又能适应由于温度变化、地震作用所产生的水平变位。适用于大、中跨度的网架结构。存在橡胶老化问题。,115/86,4.3 防腐与防火设计,一、网架防腐设计,易锈蚀是钢材的最大缺点。锈蚀使杆件截面减小、
33、大大降低结构的安全度和使用年限，因此必须采取防腐措施。,116/86,主要防腐方法有：,1）改变金属结构的组织，提高钢材的抗锈能力，如采用不锈钢网架。,2）在钢材表面用金属镀层保护，如电镀或热浸镀锌等方法。,3）在钢材表面涂非金属保护层，即用涂料将钢材保护起来使之不受大气中有害介质的侵蚀。,非金属涂料的防腐需表面除锈和涂料施工两道工序。,117/86,表面除锈的目的是增强涂层附着力，常用方法有：,(1)人工除锈操作简单质量分级：St2、St3 (2)抛砂除锈除锈彻底质量分级：Sa1、Sa2、Sa3、Sa4 (3)酸洗和酸洗磷化除锈质量最好，但不适用于大型构件。,118/86,涂料,中间漆,面漆
34、,底漆,附着力强，成膜粗糙,提高底漆光滑度，封闭底漆缺陷,成膜光泽，抵抗风化作用,底漆和面漆配套组成,119/86,(1) 结构所处的使用条件及选用涂料适用范围的一致性。 (2) 施工条件的可能性，一般选用干燥快、便于刷、喷涂的常温固化型涂料。 (3) 底漆和面漆应有良好的配套性能。 (4) 根据结构（或构件）的重要性，分别选用不同涂料或不同涂层厚度。,涂料选择的原则：,120/86,网架结构防腐构造措施：,1. 构造上应尽量避免出现难以油漆的死角或凹槽，闭口截面应将杆件两端部焊接封闭。2. 对于螺栓球节点连接，应将多余的螺孔封口，并用油腻子将所有接缝处嵌密，补刷防锈漆两道。3. 现场焊缝施焊
35、完毕后，必须进行表面清理和补漆4. 在结构全部安装完成后，对漏漆或损伤部分，应进行补涂和修复，防止存在防腐上的弱点。,121/86,工程实例上海科技馆,除锈等级: Sa2 粗糙度: Rz40-70 m底漆：水性无机富锌涂料 100m 中间漆：环氧云铁 60m 面漆：丙烯酸聚氨脂 50m,122/86,二、网架防火设计,网架结构应根据建筑物的耐火等级确定耐火极限。网架结构的耐火极限主要取决于钢材的耐火极限。无保护钢结构的耐火极限为0.5h。 网架结构的防火措施主要是喷涂防火涂料和采用水喷淋系统。,123/86,防火涂料有厚型、薄型和超薄型等。,1）要求耐火极限1. 5h，或构件截面小、振动挠曲变
36、化大的钢结构，宜选用薄涂型； 2）要求耐火极限1. 5h，或室内隐蔽钢结构， 应选用厚涂型结构防火涂料； 3）露天钢结构， 必须选用适合室外使用的防火涂料。,124/86,工程实例国家体育馆,除锈等级: Sa2 粗糙度: Rz40-70 m底漆：水性无机富锌涂料 75m 中间漆：环氧云铁 100m 薄型或超薄型防火涂料 面漆：丙烯酸改性聚硅氧烷 50m,注意：防火涂料应与构件的防锈涂装有良好的相容性。,125/86,5 网架结构施工,5.1 网架制作与拼装 5.2 网架安装方法 5.3 安装质量控制,126/86,5.1 网架制作与拼装,(1)钢管与钢管的对接焊缝应为一级，球管对接焊缝、钢管与
37、封板（锥头）的对接焊缝应为二级；,127/86,(2)杆件接长不得超过一次，接长杆件数不应超过杆件总数的10%；杆件的对接焊缝距节点或端头的距离不得小于500mm； (3)正式安装前宜进行局部或整体试拼装； (4)要选择合理的焊接工艺，焊接顺序应从中间开始，向两端或向四周延伸。 (5)为保证网架几何尺寸，减少累积误差影响，网架拼装方向也很重要，一般情况下都是从中间开始，向外扩展。但也可从一端向另一端进行。,128/86,1. 高空散装法 2. 分条（分块）吊装法 3. 高空滑移法 4. 整体提升法,安装方法选择的好坏将直接影响结构的施工质量、施工安全、施工工期和施工费用。,常用的施工方法有：,
38、5.2 网架安装方法,高空拼装就位,地面拼装、高空就位,129/86,将杆件和节点（或小拼单元）直接在设计位置拼装成整体。适用于螺栓连接网架。,一、高空散装法,130/86,总拼顺序选择,(a)由中间向两边发展；(b) 由中间向四周发展；(c) 由四周向中间发展（形成封闭圈） 总拼顺序示意图,优缺点 （1）不需大型起重设备,对场地要求不高； （2）需搭设大量拼装支架,高空作业多。,131/86,将屋盖划分为若干单元，在地面拼装成条状或块状组合单元体，用起重设备垂直提升到设计位置，拼装成整体网架结构的安装方法。,二、分条（分块）吊装法,132/86,（1）减少高空拼装量，有利于提高工程质量，加快
39、工程进度，并可省去大部分拼装支架； （2）分条(块)单元的重量与现场起重设备相适应，有利于降低成本； （3）应注意条(块)状单元制作精度和具有足够刚度。,优缺点,适用于分割后刚度和受力状况改变较小的网架结构。每个单元的重量以现有起重机能胜任为准。,适用范围,133/86,将网架条状单元组合体在建筑物上空进行水平滑移对位总拼的一种施工方法。适用于必须跨越施工或场地狭窄、起重运输不便等情况。,三、高空滑移法,134/86,(1)单条滑移法滑移就位拼装(2)逐条积累滑移法滑移拼装滑移就位,高空滑移法分类,(a)单条滑移法；(b)逐条累积滑移法 高空滑移法示意图,135/86,将网架在地上拼装成整体，
40、然后利用起重机、千斤顶等设备提升至设计标高，就位。,四、整体提升法,136/86,1）高空作业少，易于保证焊接质量； 2）需要起重能力大的设备，吊装技术复杂。,优缺点,适用范围,以焊接球节点网架为宜，尤其是三向网架。根据提升方式和所用的起重设备不同，可分为整体吊装、整体提升和整体顶升法。,137/86,上海游泳馆网架整体提升过程,138/86,(1)不得在六级及以上风力下进行安装； (2)应控制施工荷载，严禁超载； (3)支座锚栓的螺纹应受到保护； (4)宜在安装完毕、形成整体后再铺屋面板； (5)网架总拼完成后及屋面工程完成后应分别测量其挠度，所测挠度值应不超过设计值的1.15倍。,5.3 网架安装质量控制,139/86,(6) 对建筑结构安全等级为一级，跨度40m的公共建筑网架结构，且设计有要求时，应按下列项目进行节点承载力试验：, 焊接球节点应按设计指定规格的球及其匹配的钢管焊接成试件，进行拉、压承载力试验，试验破坏荷载值l.6倍设计承载力为合格。 螺栓球节点应按设计指定规格的球最大螺栓孔螺纹进行抗拉强度试验，当达到螺栓的设计承载力时，螺孔、螺纹及封板仍完好无损为合格。,140/86,The End !,
