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我国网架结构的应用与发展
 

我国网架结构的应用与发展

网架结构为空间结构应用最广泛的一种类型,大中小跨度均适用。通常称的网架结构即平板型网架。它是针对曲面型网架即网壳结构而言的。网架结构有单层、双层及多层三类。最常用的是双层,很少用单层,当跨度较大时(如达到100米)可采用三层网架。由于网架结构较其他空间结构具有独特优点,在我国应用最早,到目前为止应用也最广最多,其速度发展之快、规模之大、数量之多,堪称世界“网架大国”。


    网架结构发展始于20世纪60年代,开始在上海首先建成了钢板节点的网架,紧跟着1965年我研究成功焊接空心球节点网架。由于焊接空心球节点简单易行,优点很多,网架结构很快在我国推广起来,又经过一段时间螺栓球节点网架出现了。这两种节点各有优点,并驾齐驱都得到广泛采用。


    网架形式在我国《网架结构设计及施工规程》中规定有13种,根据跨度、平面形状及用途不同而采用不同形式的网架。对方形或矩形平面最常用的为正放四角锥、正放抽空四角锥及斜放四角锥网架,有时也采用两向正交正放及两向正交斜放网架;对圆形或六边形平面,常用三向、三角锥及抽空三角锥网架。其他两向斜交斜放、棋盘形、星形四角锥、蜂窝形等网架不常采用,对平面为狭长形时采用单向折线形较为经济合理。


    除双层网架外三层网架在大跨度中也得到较多应用。三层网架具有刚度好、内力分部均匀,且降低内力峰值、杆件短及网格小等优点,首都机场四机位机库、长沙黄花机场机库及江西贵溪电厂干煤棚都采用三层网架。双层网架上弦用混凝土板代替,并以组合节点代替上弦节点则形成组合网架结构,在我国现已建成多幢建筑。


    在网架工程中首先是网架的设计,过去网架计算根据跨度大小、网架类型及工程要求采用精确计算方法(空间桁架位移法)或简化计算方法(如差分法、拟夹层板法及假想弯矩法等)进行内力和位移计算,简化计算方法也曾出版过一些表格供查表计算。后来由于计算机迅速发展,电算技术力量壮大,基本上都用精确法而不用近似法。电算不但可进行理论分析还可进行优化及施工图的绘制。电算软件的应用已普及到全国各个单位。如今浙江大学、同济大学、天津大学、上海交通大学等最优秀的软件也相继出台。


    有了较好的设计后网架的施工很重要。网架施工结合我国具体情况采用许多土办法以及土洋结合办法,螺栓球节点网架多采用高空散装法(满堂红脚手架),而焊接球节点网架多采用人工绞盘的拔杆整体吊装法,中小跨度可采用2~4根拔杆,较大跨度可采用13根拔杆,上海虹口体育馆用了17根拔杆,而秦俑博物馆二号馆用了多达27根拔杆,都是用人工绞的,这些土办法既省力又平稳,施工费用低廉,符合我国国情。其他吊装方法我国多年来总结出较成熟的有7种,已在规范中采纳:高空散装法——采用小拼单元或杆件直接在高空拼装;分条或分块安装法——将网架分成条单元或块单元在高空连成整体;滑移法——有单条滑移、逐步累积滑移及滑架法;整体吊装法——采用单根或多根拔杆起吊,也可采用一台或多台起重机起吊;整体提升法——在结构上安装提升设备提升网架,也可在进行柱滑模施工同时提升网架,此时结构可作为操作平台;整体顶升法;整体折升法——类似国际上著名的攀达穹顶法(Pantadome)。


    在网架结构工程中网架的节点是最关键的部件,网架能否推广应用主要依靠使用何种节点。我国最常用的节点是焊接空心球节点和螺栓球节点,其他如板节点虽在规范中已纳用,但实际工程中用得不多;相贯节点在网架中不太适宜,适用于三角形空间桁架。我国已建成各种形式的网架数千座,有许多值得一提的典型网架工程,工业厂房、飞机库、候机厅、车站等类型中代表性工程包括:一汽大众PQ35项目总装车间、云南省玉溪卷烟厂、首都机场四机位维修库、首都机场T3A航站楼、沈阳博览中心等都是较成功的网架结构工程,并在一定程度上推动了我国网架结构工程的技术进步。

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