网架结构
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网架结构范文第1篇
【关键词】大跨网架结构；四角锥；节点；控制内力组合；振动特性
引言
空间结构具有受力合理、总量轻、造价低以及形式活泼新颖、能够突出人类艺术创造力等优点，能够充分利用不同材料的特性，以适应各种变化的建筑造型的需要。但空间结构具有三维结构形体，在荷载作用下为三向受力，结构成形和受力分析都极为复杂。近年来，计算机的普及使得大跨度空间结构以异乎寻常的速度发展起来，对现代建筑产生了重大的影响
为满足现代社会生活和居住环境的需要，人们需要更大的覆盖空间，如大型会场、体育馆、飞机库、展览馆和候车室等。这些建筑物的跨度要求越来越大，几十米甚至更大，满足这种大跨度要求的屋盖体系只能是空间结构，因而空间结构成为一种备受关注的结构形式。
一、网架结构的特点
网架结构最大的优势体现在大中跨度的屋盖结构，这时采用网架比采用门式刚架及钢屋架更经济合理。
网架结构最大的特点是由于杆件之间互相支撑作用，刚度大，整体陛好，抗震能力强，而且能够承受由于地基不均匀沉降所带来的不利影响；即使在个别杆件受到损伤的情况下，也能自动调节杆件内力，保持结构的安全。
网架结构的适应性大，既适用于中小跨度的建筑，也适用于大跨度的房屋，而且从建筑平面形式来说，网架结构也可以适应于各种平面形式的建筑：如矩形，圆形，扇形及各种多边形的平面建筑形式。
网架结构取材方便，一般多采用Q235钢或16Mn钢，杆件截面形式多采用钢管或型钢（型钢以角钢为主），并且可以用小规格的杆件截面建造大跨度的建筑。另外，网架结构由于它的杆件规格划一，适宜工厂化生产，为加速工程进度提供了有利条件和保证。
网架结构可用通用的计算程序进行分析，制图简便，加上网架本身所具有的特点和优越性，给网架结构的发展提供了有利的条件。
二、网架结构的形式
常用的网架结构形式有：
1、由平面析架系组成的两向正交正放网架、两向正交斜放网架镢向斜交斜放网架）三向网架；
2、由四角锥体组成的正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、斜放四角锥网架、星型四角锥网架、棋盘形四角锥网架；
3、由三角锥体组成的三角锥网架、抽空三角锥网架、蜂窝形三角锥网架。各种形式的网架结构的组成方式、几何特征、刚度特征、受力特征及施工特点。
网架结构的选型
网架的网格单元分为三大类：
1）交叉桁架体系：常见有两向正交正放、两向正交斜放、两向斜交斜放、三向、单向折线形。
2）四角锥体系：常见有正放四角锥、正放抽空四角锥、棋盘形四角锥、斜放四角锥、星形四角锥。
3）三角锥体系：常见有三角锥、抽空三角锥、蜂窝形三角锥。网架的支承情况一般有周边支承、点支承、三边或两边支承等形式。
网架的选型主要根据工程平面形状、尺寸、屋面荷载及构造以及材料供应情况等综合分析确定。表1给出了各种支撑情况及平面形状下适宜的网架类型。
三、网架结构设计分析
1、网格尺寸及网架高度的确定
衡量一个网架几何尺寸的优劣，其主要指标：一是网架的内力是否均匀，二是网架的用钢量在同样跨度及荷载下是否最省。一般网架设计时，建筑方案已定，这样，直接影响网架设计优劣的因素，主要是网格尺寸的大小和网架高度两个指标。
网架高度直接影响杆件内力大小，特别是上、下弦杆。当网架高度变大时，上下弦杆内力明显减小，部分腹杆内力也有所减少。网架高度与网架的跨度、荷载大小、节点形式、平面形状、支承情况及起拱等因素有关。
2、网架结构构造
网架结构的构造包括屋面排水坡度，多点支承网架的柱帽设计，再分式腹杆设计，网架的起拱度等。网架结构跨度大，屋面排水坡度应予以重视。通常有在上弦节点上加小立柱找坡、网架变高度找坡及整个网架起坡三种起坡形式。多点支承网架一般受力最大的是柱帽部分，设计施工时，应注意柱帽的处理。
3、网架结构计算方法
（1）计算中对称性的利用
空间网架结构为高次超静定体系，但其节点位移和杆件内力都是由最终的荷载状态控制。如果结构体系及所承受的荷载都是对称的，为减少计算工作量，可以取整个网架的1/2n（n为对称面数量 行分析。此时，对称面上所有被截断的杆件，应进行边界处理。
（2）网架节点构造
节点构造的好坏将直接影响网架的工作性能、安装质量及工程造价等。目前我国最常用的是钢板节点和球节点，球节点又分为焊接空心球节点和螺栓球节点。
a.钢板节点
钢板节点的特点是受力复杂，零件多，焊缝多，费钢材。尤其是弦杆的内力较大时，因不能另加盖板连接，只能靠节点板传力。这就增加了节点板内力分布的复杂性。在焊接钢板节点中，当角焊缝强度不足时，可采用槽焊与角焊缝为主的连接设计节点时应保证各汇交杆件的重心线交与一点，同时也应保证杆件连接焊缝的中心与杆件截面中心重合，避免产生偏心力。节点板厚度的选择与平面析架相同，一般根据相交杆的最大内力确定，应比连接杆件厚度～II2mm，且不小于6ram。
b.焊接空心球节点
它适用于采用钢管杆件的各种网架。其优点是：球体无方向性，可和任意方向的杆件相连，把钢管垂直于本身轴线切断，与空心球节点对接相连就自然对中，不产生偏心，节点受力明确。焊接空心球节点分加肋和不加肋两种。近年来这种节点已渐渐被螺栓球节点所取代。
c.螺栓球节点
螺栓球节点由于杆件端部缩小，使节点也缩小了，重量轻，形状轻巧美观。每个节点最多可连十八根杆件。节点处的焊接工作量大大减少，安装极为方便，可以拆卸，甚至部需要脚手架就可以在高空逐杆拼装。可用于各类网架，尤以用于四角锥和三角锥组成的网架为好，用钢量约占网架用钢量的1/10，比焊接球节点省钢50%。但是这种节点的缺点使球体加工复杂，价格高，同时钢管端部开孔（放人螺栓用），不利于防锈，要内外镀锌，而且螺栓球节点属于铰接。
四、结论
大跨度网架结构的组成形式，对各种网架形式进行了比较，分析了大跨度网架结构的特点、计算方法及节点构造等内容。网架节点构造的好坏将直接影响网架的作性能、安装质量及工程造价。在进行网架设计时，应在满足工作可靠，构造简单，加工核安装方便，且节约钢材的条件下选择合适的节点。
参考文献：
网架结构范文第2篇
关键词：钢结构；网架；施工；浅谈
中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：
目前社会发展中，随着城市化进程的不断加快和城市能用土地的日益缩小，各种超高层、大跨度建筑结构不断的涌现了出来，给城市建筑事业的发展和兴起提供了必然依据。在这些建筑结构施工的过程中，其施工技术和施工要求都得到了人们的高度重视与关注。随着科学技术的发展，以高大跨度预应力混凝土梁为主的建筑工程施工技术日渐成熟，其施工手段和施工要求都得到了一定程度的完善与优化。这种建筑结构在施工的过程中聚集了大跨度、重荷载与高度为一身的一种结构模式，因此在施工的过程中就需要我们针对各个环节去进行系统、全面的总结和分析，尤其是在屋盖施工中，更是要得到我们深入系统的研究和探讨。下面就对钢结构网架安装施工及其组织进行探索。
1 钢结构网架安装施工及其组织要选择适合的安装工艺
钢结构网架安装工艺方法主要包括顶升施工工艺、升板机提升工艺、整体吊升工艺、高空滑移工艺、分条分块工艺以及高空散装工艺等等，在施工企业实施钢结构网架安装施工的过程中，要求施工企业必须要根据具体施工环境和施工条件来选择适合的安装工艺，安装工艺的选择直接关系到了钢结构网架安装的质量，更加是钢结构网架安装施工及其组织的关键部分，因此，实施钢结构网架安装施工及其组织首要任务就是选择适合的安装工艺。
2 钢结构网架安装施工及其组织要体现自身价值
钢结构网架安装施工及其组织的时间、方法以及质量这三者是整个全寿命周期管理最为主要的三大实施目标，这三者之间具有对立统一以及相互关联的矛盾关系，总的来说，这一种关系可以说是客观存在辩证的关系，是在钢结构网架安装施工及其组织目标控制整个系统里面唯物辩证法具体的体现，任何一个管理方法，都必须要对人和社会质量标准以及功能需求进行满足，与此同时，钢结构网架安装施工及其组织中任何工艺的使用价值都受到了一定的限制，具有明确的要求和进度，所以，钢结构网架安装施工及其组织的质量不仅是一种价值的标志，是实施方法的目标，更加是钢结构网架安装施工及其组织方法得到稳定实施的根本保障，我们只有保证了价值，才能够真正有必要来实施前卫的管理措施和方法。
3 钢结构网架安装施工及其组织要完善制度
所谓的完善制度就是指在施工企业遵守国家各项法律法规这一前提和基础下，对自身的钢结构网架安装施工及其组织方法以及质量等方面进行严格的规定和控制，施工企业的质量控制首先要有一个标准的制度，其次要求施工企业的每一名工作人员都按照制度的要求去开展自身工作，施工企业只有拥有一个完善的钢结构网架安装施工及其组织制度，才能够保证自身钢结构网架安装施工及其组织工作能够在正确的轨道上实施。施工企业经营最终的目的就是为了在最大限度上获得经济利润，在施工企业实施钢结构网架安装施工及其组织方法的时候，通常都会根据政府相关的政策，对施工企业自身钢结构网架安装施工及其组织方法以及取得成效进行综合考虑，对于自身的方法控制方案进行优化和选择。
4 钢结构网架安装施工及其组织要坚持理论与实践相结合
如果工作人员在落实钢结构网架安装施工及其组织的过程中能够将理论与实践进行很好的结合，那么，一定会达到将琐碎的知识进行系统化整理这一目的，原因就在于，理论只有应用到实际操作中去才能够真正发挥其自身所具有的指导作用，也只有在日常工作中不断实践，才能够对理论进行不断完善，使其更好地指导实践。在工作人员操作过程中，难免会存在一些内容比较多、操作性比较强、记忆量很大的知识点，如果工作人员仅仅是在工作过程中将这些知识点泛泛越过，那么，即使工作人员能够在短时期之内将这些方法和知识掌握，也不能够长时间掌握这一知识以及方法，伴随着时间的不断发展，工作人员一定会将这些知识以及钢结构网架安装施工及其组织方法抛之脑后，想要避免这一问题的出现，要求工作人员在落实钢结构网架安装施工及其组织措施的时候，要先使自身对知识和方法进行感性的认识，在感性认识以后再进行实际操作的学习。需要我们明确的是，钢结构网架安装施工及其组织关系到了施工企业的生存和发展，更加关系到了国家和人们的利益，施工企业想要创造良好的经济效益以及社会效益，就必须要将理论应用到实际之中去，通过实践来检验理论，进而对理论不断完善，使其更好地指导实践。
5 钢结构网架安装施工及其组织要体现特点
伴随着科学技术不断得到发展，新技术和新方法信息已经呈现出了爆炸式增长的特点，新技术本身也呈现出全新的特点，想要准确把握钢结构网架安装施工及其组织自身所具有的特点，就要求工作人员必须要采取灵活的钢结构网架安装施工及其组织形式，并且将这些灵活的形式贯穿到整个钢结构网架施工以及操作的过程中，旨在能够更好的为提高钢结构网架安装施工及其组织质量以及提高工作人员综合素质奠定坚实的基础。因为在工作人员落实钢结构网架安装施工及其组织方法的过程中，很多感官系统都在进行交替使用，这样就很容易将工作人员的兴趣、求知欲以及好奇心很好的调动起来，如果工作人员在此时能够对技术和方法实施有效的利用，那么，一定能够使钢结构网架安装施工及其组织体现出自身的特征。所以，在工作人员实施钢结构网架安装施工及其组织的过程中，必须要将这一点准确的把握，将自身所具有的创造性以及主动性很好的发挥出来。
从近年的发展看，钢结构工程在施工中，其施工结构逐步朝着大型化和复杂化发展，各种单一的安装方法可能已经不能够满足当前施工需要，一个工程中往往采用多种不同的安装技术，安装方法在朝集成化的方向发展。在满足质量、安全、进度及经济效益的前提下，应结合现场施工条件和设备机具等资源落实情况等因素综合确定安装方案。
6 注意事项
6.1 在高空散装法的安装的时候，应当随时检查网架安装的各种质量问题，针对施工的各个环节及对角线尺寸进行分析，确保网架长度和质量的稳定合理。若发现安装过程中尺寸等有出入时，应当及时针对其中存在的问题进行调整，确保准确无误的施工质量。
6.2 安装网架时，必须检查网架整体挠度。测试点为5个，网架中心设1点，测试点挠度平均值须小于等于设计值的115%。网架的挠度可以通过上弦和下弦尺寸的调整来控制挠度值。
7 结束语
在人们的日常生活和工作过程中，施工企业一直都具有很大的作用，同样占有很重要的地位，而施工企业能够安全以及稳定的实施钢结构网架安装施工及其组织，就必须要采取一个十分有效以及合理的方式，这也就对方法具有很多要求。本文中，笔者主要从钢结构网架安装施工及其组织要选择适合的安装工艺、钢结构网架安装施工及其组织要体现自身价值、钢结构网架安装施工及其组织要完善制度、钢结构网架安装施工及其组织要坚持理论与实践相结合以及钢结构网架安装施工及其组织要体现特点这五个方面探讨了钢结构网架安装施工及其组织。其中最为关键的措施就是要因地制宜的选择安装工艺。
参考文献：
[1] 林琳, 寇学武, 尹向东, 张明博, 石林, 徐敏, 赵凌云, 陈明志. 三维信息处理方法在空间变形监测中的应用[J]. 山东科学, 2011,(03).
网架结构范文第3篇
[关键词] 配电网 网架结构 电网建设
前言
现有的农村配电网由于网络结构不太合理、缺乏统一规划，存在网架结构比较薄弱、安全可靠性不高、线路损耗大、布局不合理等问题，不能很好地保证电能质量。因此，对农村电网必须进行合理地规划设计，采取有效措施适应农村电网供电的特殊性，大幅度地提高供电质量和可靠性，使农村电网安全、经济、可靠地运行。
1.农村配电网规划的现状分析
对农村电网现状，大部分地区的分析还局限于统计现有的电网状况，未能深入细致地分析规划要求和内容，出现了基础数据收集不全、文字表述不清、前后数据不对应、数据不准确、负载率和容载比概念混淆等问题。
（1）由于目前一些从事农村电网规划的人员缺乏负荷预测方面的专业知识，在进行电力需求预测时完成的电力需求预测准确度不高，收集的历史数据不全，负荷预测的最终结果不准确。大多数地区没有对电气二次及配网自动化进行全面的规划，只有少数仅仅是介绍建设规划方案的系统，对设备、材料的选择，技术的要求和管理工作方面缺少规划，没有结合实际。
（2）投资估算不准确的现象也屡见不鲜。单位工程造价由于没有统一的规范，再加之缺乏经验和技术的指导，使单位工程缺乏可比性和统一性，投资方面差别较大。并且经济效益分析简单也是农村配电网规划方面的弱点。这是由于对规划实施之后的电网结构未作深入、全面、细致、科学的分析计算，缺乏规划前后线损率、供电能力提升、供电可靠性等一些重要指标的对比。
（3）农村配电网规划和目前新农村建设的要求不相适应。众所周知，服务于新农村建设，服务于三农工作是电网公司的责任，然而直到现在都几乎没有关于农村配电网规划中适应不同功能定位的村级低压网规划。
（4）电压、无功缺乏有效的、专项的规划。因为无功补偿能降低网络损耗，保持网络无功平衡，所以，它对电力网建设和改造十分重要。目前，在农村配网规划中，没有进行对无功补偿电压损失率和电压损失等的分析，由于现有的配电变压器布点不足、无功补偿容量欠缺、配电网导线较细等原因，导致农村电网电压的合格率较低。近几年，农村家用电器开始普及，彩电、电冰箱、电饭锅、空调、电磁炉等数量快速增多，用电负荷快速增长，农村配电网线径小、配电容量小、供电可靠性低的现实制约了新农村建设的发展。
2.农村电网规划的主要内容
研究调查农村电网规划的主要内容有电网的线路损耗率、供电可靠性、电网的电能损失、各主要线路的电压损失、供电能力是否满足现有负荷的需要和设备的使用情况等。农网规划与改造的基础是负荷预测，规划方案的质量与其准确性直接相关。在电网规划范围内搜集和调查各个生产部门的人日常生活用电的变化和发展计划的资料，运用负荷预测的方法再根据资料，测算用电负荷分区，然后依照预测结果做电网规划。在做电网规划时，依据负荷预测的结果来确定电网结构的原则和规划的总体目标。此时，要综合考虑农村电网供电的特殊性和电网规划的整体性。在对农网网架结构的研究中，需要从整体上来规划农网网架结构，再根据农村的各变电所确定最佳的地理位置和布局、线路路径、输配电线路的接线方式、输配电线路和变电所的建设进度，同时还要确定通信、自动化、调度的要求、规模和保护的方式。农网规划的目的是减少线路的电能损失和电压损失，降低线损率，提高供电可靠性。所以，需要分析和计算农村电网规划前后的各项指标，预测规划期末扩大供电能力后取得的社会效益和经济效益。
3.网架结构规划的方法
目前，在实际中普遍采用数学方法，以计算机为工具对电网进行优化规划，这里的数学方法主要包括数学规划方法和启发式方法，下面对这两种方法进行介绍。
数学规划方法研究规划问题中各因素或变量间的相互关系，从整体对问题进行考虑，相对启发式算法而言，在理论上数学优化方法更为优越。数学规划方法主要包括非线性规划、线性规划、混合整数规划、动态规划和整数规划。
（1）数学规划方法中的非线性规划法的目标函数与工程实际更为接近，十分精确，但是求解方法的难度也更大，用这种方法所得的结果和真正的最优方案同样可能存在偏差，这是因为用的是连续变量模拟离散变量。
（2）线性规划法研究是发展最成熟的方法，在实际工程中非线性问题是用的简化措施将其线性化，再用线性规划法对其求解。线性规划具有求解速度快和计算简单等优点，但是这种方法不能考虑配电网规划的离散性，导致结果不满足约束条件或者偏离最优解。
（3）混合整数规划法不仅给出了最优的发电机出力的调度计划，确定了最佳电网结构，而且模型中还考虑到线路的损耗，在经过线性化处理之后，求解就可以调用标准的数学优化程序来进行。
（4）数学规划方法中的动态规划是一种分阶段考虑问题的方法，它是把一个问题变成几个子问题来考虑，这样可以过渡和协调多阶段规划问题各阶段间的方案，然而这种方法的缺陷是计算时间较长，如果系统的规模比较大，则计算量会更大。
（5）整数规划解的数目是有限的，因为它考虑到配电网规划的离散性。这种方法适合解决小规模的问题，但是待选线较多时计算时间会较长。
4.网架结构规划的智能优化算法
随着电网规模的扩大，传统的数学优化方法的局限性也日益凸显。采取一些智能优化算法能够得到实用性较好的电网优化网架，所以，在电网规划中各种基于人工智能技术的优化算法开始得到广泛应用。下面着重介绍四种智能优化算法。
（1）在电网规划中广泛使用遗传算法，它是一种模仿生物进化过程最终找到最优解的优化算法。遗传算法与传统算法不同，具有随机操作、隐并行性、多路径搜索等特点，对搜索
空间和数据的要求很低，仅采用适应性信息，不需要导数等辅助信息，适应的范围更加广泛。但是，遗传算法的不足，是可能收敛到局部最优解和计算速度慢等，对此，现在也正在进行研究和改进。
（2）求解电力系统的组合优化问题开始应用Tabu搜索。例如，配电网规划问题、警报处理、输电网络的扩展规划问题、短期负荷预测电压和无功控制、配电网络的故障恢复等。不过Tabu搜索法还有待进行进一步的研究，这是由于收敛受到初始解的影响，导致无法从数学上证明最终的结果和搜索的效率一定能达到最优解。
（3）模拟退火算法主要模仿热力学中液体的结晶和冻结的退火和冷却过程，它是一种随机搜索技术，适用于大型组合的优化问题。这种方法能够有效防止造成局部最优，而且还保
留了局部搜索的简单性和通用性。它的不足之处在于存在多个最优解，而且算法的运行时间较长，适合同其它方法结合使用。
（4）蚁群算法是新型的仿生启发式优化寻优算法，它构造人工蚂蚁利用蚂蚁群觅食的机理，让人工蚂蚁选择前进的路径，再经过反复迭代，使大部分的蚂蚁沿最佳的线路完成搜索。求解组合最优问题适宜用蚁群算法。蚁群算法的寻优能力和效率都比目前已有的其它现代启发式优化算法强，应用前景十分广阔。
5.结束语
针对现有的农村配电网存在的问题，希望各级政府和电力部门根据当地的社会经济发展，加强对规划报告的评审、实施、编制的管理，合理规划农村配电网网架结构，提高供电可靠性和供电能力，有效降低网络损耗，最大限度地满足电网的自身发展和用电需求的增长，满足农村经济发展和人民生活质量不断提高的需要，做好农村配电网规划和农网建设的衔接工作，确保农村配电网可靠、安全地运行。
参考文献：
[1]张宁，任玲.农村配电网网架结构规划方法研究[J].农业网络信息，2011，(6).
网架结构范文第4篇
关键词：网架结构；大跨度；大空间
前言：本文将从网架结构大跨度大空间特点、其设计的方法、原则以及理论基础、未来发展前景做出深入分析，以此来为网架结构大跨度大空间的进一步推广使用积累经验，从而为我国建筑行业实现可持续发展略尽绵薄之力。
1 网架结构大跨度大空间特点
1.1结构体型更为丰富
采用大跨度大空间的网架结构，在当前建筑业发展过程中已经成为衡量一个国家整体建筑行业发展水平的重要标志之一。通过该种结构，设计师可以获得更加宽广的想象空间与设计思路，从而设计出千变万化、丰富多彩的结构体型，使之展现出更加强烈浓厚的认为景观以及象征性寓意。
1.2网架结构及钢混框架结构体系应用范围更加广泛
相较于平面结构，采用网架结构以及钢混框架结构体系具有以下两个明显的优势：一是自身采用混合结构设计，所用材质更轻，特别是目前其所采用的钢材、膜材、具有高强度的轻质材料，具有良好的经济性，可以为建筑企业创造更加更厚的经济效益。二是便于工业化生产，其所采用的空间结构的绝大多数构件均可以在地面进行设计制作，之后运输至指定建设地点之后可以更加灵活的予以组装并进行设备的维护与更换。因而，网架结构及钢混框架结构体系应用范围更加广泛。
1.3刚度及抗震性能好
由于网架结构存在着显著的三维受力特征，建筑自身所承受的内力相对更为均匀，对于较大的集中负荷可以有效分散，因而整体的刚度更大。同时，由于刚度的增强，使得其自身的抗震性能更加良好。
2 网架结构设计方法、原则以及理论基础
2.1网架结构设计方法
（1）按照结构组成分类
在该类型下主要有以下三种网架结构，其各自设计方法如下所述：
第一种为双层网架，即：具有上下两层弦杆的结构，其最简单也是最为常用的网架结构形式。
第二种为三层网架，即：双层网架基础上于中间加上一层弦杆，当网架跨度≤50m时可以酌情考虑此种设计方法；若跨度≤80m时，则需要将其作为优先考虑设计方案。
第三种为组合网架，即：利用具有良好抗压性的钢筋混凝土板替代上弦杆，将不同组织材料构建成为网架的最基本单元，最终形成网架结构。
（2）依据网格形式分类
①四角锥体系。在该网架体系中，其所采用的上下弦杆均呈现出明显的正方形，或者根据建筑具体结构设计成与正方形相接近的矩形网格，并且上下弦杆之间稍稍错开，通常是以半格为宜。
②三角锥体系。三角锥体系网架结构的基本单元为一组呈倒置姿态的三角椎体，上弦杆布满了三角锥体系的锥底正三角形的各部分空间，而其结合棱部位采用腹杆与之相连接。一般情况下随着三角锥单元体的布置方式所呈现出的差异，其上下弦网格将会由此而呈现出正三角形或者是正六边形。
③折形网架。在设计过程中，折形网架被称之为折板网架，其主要是由四角锥网架正放而演化出来的一种全兴网架结构。在所需要施工的建筑平面长宽之比≥2时，可以考虑取消长向弦杆，使得网架内力沿着短向弦杆外延，继而形成折形网架结构。
2.2网架结构设计原则
根据当前网架结构的设计研究成果分析可知，其设计原则大致为以下几方面：
首先，网架结构设计应符合简化原则。由于网架结构是一种具有高次超静定的空间结构形式，在设计过程中无法精准的给出空间结构内力以及变形情形的传导或演变，因而导致其设计充满着复杂性与艰巨性。为此，国内外建筑行业的科研人员在对网架结构进行设计时，通常都会在满足建设需求的前提下尽可能的简化网架结构各个空间节点刚度、弦杆变形的计算等工作，从而促使其设计既不过分繁杂，同时又兼顾了工程的质量以及整个网架空间的稳定性。
其次，网架结构设计应秉承安全性原则。安全是建筑行业的命脉，特别是网架结构自身所占空间较大，无论是在设计还是在施工阶段，均需要承担一定的高空作业，此时对于安全性提出了较为严格的要求。一方面，网架结构的各部分弦杆或者腹杆应固定牢靠，不会因外力作用下而发生大幅度变形，从而保证其结构的稳定性，确保施工人员能够处在一个安全的作业环境中。另一方面，网架结构的计算应符合预期设计理念，其各部分受力数值处于良好的控制范围之中，特别是基底部分的受力更应当具备较强的受压能力，以保证整个网架结构不会发生位移，影响施工进度以及安全生产工作开展。
2.3网架结构设计理论基础
（1）小变形理论
小变形理论内容为构件自身受到内外力作用之下所产生的变形较小，其受力之后的位置并没有发生明显的位移，因而不需要考虑位置变动之下应力产生的二阶效应。就网架结构而言，由于其各部分结构采用了弦杆以及腹杆进行连接，各自承受的内力在科学有效的分散作用下传递至各个部分，因而相对应的受力较为均匀，最终使得网架结构中各组成部分受力不会出现显著的差异，因而其具有较强的稳定性。
（2）静力学理论
①二力平衡
在刚体上存在的两个力大小相等且方向相反，最终其和为0，即：F1=-F2。而对于变形体而言，二力平衡则是其必要条件而非充分条件。
②加减平衡力系原理
在已知作用在网架结构的任意力系之中，加上或者去除任意的一个平衡力系，均不会改变其原力系对该空间结构所产生的作用。换而言之，其作用效果相同或者相接近，不同平衡力系可以实现等效替换[1]。
3 网架结构大跨度大空间发展前景
3.1网架结构大跨度大空间结构将会得到不断创新
大跨度大空间网架结构中融入预应力技术已经成为强化建筑自身刚性以及抗震性等多方面使用需求的重要途径。我国科研人员在经过不断摸索之后已经研制开发出了一种全新的预应力空间结构，能够促使传力更加明确。而且随着索托结构、索网结构的陆续开发应用，不仅改变了网架结构的受力状态，使得内力峰值得到了大幅度降低，结构刚度以及相应的稳定性随之增强。由此可见，随着时代的不断发展，网架结构大跨度大空间结构将会得到不断创新。
3.2膜结构为网架结构大跨度大空间应用与发展提供更广阔空间
膜结构是目前我国科研人员正在权利攻关的一种空间结构，就当前实际研究成果而言，采用频率较大的则是张力膜结构。而此种结构则是由玻璃纤维织物或者是聚酯纤维织物为结构的构建基础层，之后采用较强抗酸抗碱、抗有机溶剂侵蚀、不溶于所有溶剂的聚四氟乙烯作为空间结构图层的材料，并且与钢结构或者钢混结构相组合而形成全新的空间结构。通过实验证实，膜结构在现有大跨度大空间网架结构基础上进一步降低了生产成本，使得建筑的使用年限得到进一步提升，为其应用与发展提供更广阔空间[2]。
结论：综上所述，通过本文研究内容可知，网架结构是二十一世纪建筑行业发展的主流趋势，其所具有的明显优势正在得到不断显现，因而本文最终认定，网架结构大跨度大空间的应用范围将会得到进一步扩大，并且随着科学技术快速进步，其具有更加广阔的发展空间。
参考文献：
[1]宋文德，郭道荣.大跨度网架起步架吊装递增搬起法施工技术的研究与应用[J].中国新技术新产品，2015，11（12）：82.
网架结构范文第5篇
关键词：平板网架；加固设计；杆件加固
引言： 网架是一种承重结构，属于多次超静定空间结构体系，它改变了一般平面架结构的受力状态，能够承受来自各方面的荷载。本文就一个平板网架结构的加固的实例，来分析该设计。
平板网架结构工程概况
某火车站进站大厅上方，结构形 式为7 m×7 m 网格的双向正交斜放平板网架，双 向跨度为42 m×42 m，网架高度为3 m，周边柱 点支承，网架位于支座上方．由于网架上弦杆节 间有集中荷载，增设了再分式腹杆．网架屋面排 水坡度的形式是采用整个网架起拱，三坡排水， 中心部分初始起拱高度为0.63 m．网架杆件材料 均采用A2 号钢、双等肢角钢T 型截面，少数竖 杆采用4 根等肢角钢十字型截面；节点构造采用 焊接钢板节点，由十字节点板和盖板组成．
该网架原设计是按《钢结构设计规范》的要求采用梁系 差分法进行设计的，1977 年设计施工并投入使 用，2001 年11 月进行可靠性检测鉴定．检测结 果表明，跨中挠度小于规定的允许挠度，但与支 座相连的部分原设计为零应力的杆件发生了平面 外变形，杆件内部产生了压应力，杆件长细比不 满足稳定性要求．本文对用于分析双向正交斜放 平板网架的交叉梁系差分法和空间桁架位移法进 行了比较，指出了交叉梁系差分法存在的问题． 以现行规程[2]和计算分析结果为依据，网架 杆件的截面根据承载力和稳定性的计算和验算确 定．该网架2001 年12 月进行加固改造，此时部 分荷载已卸除，包括吊顶荷载，马道荷载和吊灯 荷载．本文加固改造是基于上述条件下进行的．
网架结构的计算方法
网架是一种高次超静定空间杆系结构，要完 全精确地分析它的内力和变形是相当复杂和困难 的．常需采用一些假定，忽略某些次要因素的 影响，使计算工作得以简化．网架杆件之间的连 接可假定为铰接，且忽略节点刚度的影响，不计 次应力对杆件内力所引起的的变化．模型试验 和工程实践都已表明：对空间网架结构构件的铰 接假定是完全许可的，所带来的误差可忽略不计， 现已为国内外分析计算平板形网架结构普遍 采用．由于一般网架均属于平板形的，受荷后网 架在板平面内的水平变位都小于网架的挠度，而 挠度远小于网架的高度，是属于小挠度范畴内 的．也就是说，不必考虑因大变位、大挠度所引 起的结构几何非线性性质．此外，网架结构的材 料都按处于弹性受力状态而未进入弹塑性状态和 塑性状态计算，亦即不考虑材料的非线性性质(当 研究网架的极限承载能力时要考虑此因素)．因 此，对网架结构的一般静动力计算，其基本假定可归纳为：
节点为铰接，杆件只承受轴向力；
(b)按小挠度理论计算；
(c)按弹性方法分析．
网架的计算模型大致划分为3 种：铰接杆系 计算模型；梁系计算模型；平板计算模型．铰接 杆系计算模型是离散型的计算模型，比较符合网 架本身离散构造的特点，这种计算模型把网架看 成为铰接杆件的集合，未引入其它任何假定，具 有较高的计算精度．后2 种是连续化的计算模型， 在分析计算中，必然要增加从离散折算成连续， 再从连续回代到离散这样2 个过程，而这种折算 和回代过程通常会影响结构计算的精度．
为了求出网架的内力和变位，网架结构的分 析方法大致可分为：(a)有限元法，包括铰接杆元 法、梁元法等；(b)力法；(c)差分法；(d)微分方程 近似解法．
3.种方法计算结果的比较
本文采用了交叉梁系差分法和空间桁架位移 法对该网架结构进行了计算分析．
交叉梁系差分法可用于由平面桁架系组成 的网架计算．我国在没有大量专用程序电算网架 之前，工程设计中遇到这类网架的计算，几乎都 普遍采用这种简化为梁系差分的分析法．其基本 假定如下：
将网架中的每榀平面桁架简化为等 刚度的梁，梁的高度与网架高度相等；2 交叉梁 在相交处的竖向位移相等；网架全部荷载集中在 各交叉点处；不考虑梁的剪切变形的影响，并认 为梁的抗扭刚度为0；假定网架节点均为铰接， 所有杆件只承受轴向力，梁的弯矩由网架的上、 下弦杆承担，其剪力由腹杆承担．
用差分方 程近似地代替微分方程及其边界条件，把微分方 程的求解改变为线性方程组的求解，以简化解题 工作．该方法一般不计剪切变形和刚度变化，可 以直接查用计算图表．
空间桁架位移法是一种铰接杆系结构的有 限元分析法，以网架节点的3 个线位移为未知数， 采用适合于电子计算机运算的矩阵表达式来分析 网架结构，该方法的使用范围不受网架类型、平 面形状、支承条件和刚度变化的影响，而其计算 精度也是现在所有计算方法中最高的，并常以此 法作为各种简化计算方法计算精度比较的基础． 双向正交斜放网架的2 个方向桁架的跨度长 短不一，节间数有多有少，靠近角部的短桁架刚 度较大，对与其垂直的长桁架起支承作用，减少 长桁架跨中弦杆受力，使长桁架在其端部产生负 弯矩，使跨中弯矩减少，对网架受力有利．网架 4 角隅处的支座产生拔力，应按拉力支座进行设 计．但网架支座设在上弦节点和下弦节点有所区 别，尤其对与支座相连的下弦杆的受力影响较大． 采用交叉梁系差分法进行应力分析的结果 表明，与支座相连的下弦杆件为零应力杆；在双 向正交斜放网架设计中，这些杆件的截面面积往 往很小，长细比较大．而采用空间桁架位移法分 析时，这些杆件一部分受压，另一部分受拉，应 分别按压杆和拉杆进行设计．因而，本文认为， 交叉梁系差分法不适于分析双向正交斜放网架的 受力性能．对采用2 种方法计算分析的与支座相 连下弦杆的应力结果比较如图1 所示，图中的应 力系数为没有考虑稳度系数的应力值。
4网架结构的加固
4.1 网架压杆的加固方法
非预应力轴心受压构件的加固方法主要有2 种：(1)减小其计算长度(加附加支撑、横杆等)； (2)增加构件截面．本文根据实际施工条件和经济 条件，采用2 种方法相结合．对一部分杆件采用 添加竖向支撑以减小一个方向的计算长度；对另 一部分轴心受压采用对称或不改变形心位置的加 固截面形式，极大限度地增加了截面的回转半径 和减小了纵向偏心力矩．
加固计算是以保证已有和附加断面共同工作 为基础，考虑了被加固压杆负荷条件下的工作状 态和初始应力，同时也考虑了被加固杆件的锈蚀 影响[9]，没有考虑加固构件和被加固构件截面塑 性工作阶段的应力调整．
4.2 网架加固的施工工艺
加固构件的连接是以焊接来实现的．在一段 时间范围内，对于荷载作用下的被加固杆件，其 焊接变形的存在将是决定加载的主要因素．为了 减少焊接变形的影响，当构件被压紧后，先在夹 具安装处对构件进行点焊，然后着手焊接主要焊 缝．这样就可以保证，当主杆有微小过烧时，加 固构件与主杆能共同抗压并使焊接变形大大减 小．最后以间断焊缝完成加固构件的最终焊接．间 断焊缝的不足是其始端和末端会出现应力集中， 但间断焊接可减小焊接时的变形，减少焊接工作 期限和减小熔融金属量．
杆件加固要求：
加固顺序：应先对下弦水平杆件进行加 固，然后增设腹杆（竖向支撑）．
将加固件与被加固件沿全长相互压紧（用 专用夹具多点夹紧定位）
用20～30 mm 的间断焊缝点焊固定(点焊 间距为300～500 mm)．
将加固件与节点板进行焊接．
加焊至所需焊缝面积必须由加固端向中 间施焊，对称作业．
增加腹杆时，先将缀板与原节点板或原杆 件进行焊接，然后将腹杆与缀板进行焊接．
施焊中，每段应停歇15 min．
施工过程中对具体施焊工艺方案、施焊焊 工资格认证、施焊电流、焊条直径和环境温度均有相应要求．
因角钢平板网架在受力工作状态下施焊加固 作业，具有相当的危险性．主要是由于施焊点的 局部焊点温度可高达1 200℃以上，可使钢材受力 杆件截面发生软化，从而造成应力失效而发生事 故．因此对杆件最大应变变化量和节点挠度变化 量给出了控制值并进行了现场监控．
5.结论与建议
经本文的设计与方法加固后的网架结构可满足现行规 范要求，加固方法简单、可操作性强；加固后的 网架目前使用状况良好．本文可以得出如下结论：
采用交叉梁系差分法和空间桁架位移法 分析双向正交斜放网架，存在一些差异，尤其是 与支座相连的下弦杆的内力．
(2)网架结构的压杆加固是为了满足稳定性 要求．加固方法主要是减少计算长度、增大回转 半径和增大截面面积．加固分析中需考虑原有杆 件的受力状态．
(3)在加固过程中，需考虑施工工艺和监控措施．
参考文献：
[1]TJ17-74, 钢结构设计规范[S]．
[2]JGJ7-91, 网架设计与施工规程[S]．
[3]沈祖炎，陈扬骥．网架与网壳[M]．上海：同济大学出版社， 1997.
