“網(wǎng)架”建筑如何深化設(shè)計(jì)？

前言

鋼結(jié)構(gòu)事業(yè)部成立至今累計(jì)完成網(wǎng)架結(jié)構(gòu)項(xiàng)目約50萬平方，積累了豐富的網(wǎng)架深化及施工經(jīng)驗(yàn)，本文基于這些實(shí)際案例，介紹網(wǎng)架結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要點(diǎn)。

株洲神農(nóng)文化藝術(shù)中心網(wǎng)架——神農(nóng)文化藝術(shù)中心由外墻以及屋蓋鋼網(wǎng)殼形成空間造型，內(nèi)部為四層混凝土樓層結(jié)構(gòu)。網(wǎng)殼更大投影面積約90m×87m，地上高度24m，整個(gè)網(wǎng)殼工程由2139個(gè)焊接球和6400余件鋼管組成，鋼結(jié)構(gòu)總用鋼量約3000噸。

株洲大劇院網(wǎng)架

贛州家居特色小鎮(zhèn)展覽館屋面網(wǎng)架——一棟鋼框架+屋面網(wǎng)架的展館建筑，整個(gè)建筑呈橢圓形，造型新穎；屋面網(wǎng)架為雙層+局部三層網(wǎng)架，屋蓋中間位置有突起造型；網(wǎng)架用鋼量約1300噸。

贛州家居特色小鎮(zhèn)展覽館屋面網(wǎng)架

常德煙廠易地技術(shù)改造項(xiàng)目屋面網(wǎng)架——屋面網(wǎng)架由預(yù)處理車間等三個(gè)單體共16個(gè)分區(qū)組成，結(jié)構(gòu)形式為正放四角錐平板網(wǎng)架；網(wǎng)架下部結(jié)構(gòu)為混凝土框架；建筑總用鋼量約4500噸，面積約13萬平方米。

常德煙廠易地技術(shù)改造項(xiàng)目屋面網(wǎng)架（加料切烘區(qū)）

郴州煙廠易地技術(shù)改造項(xiàng)目屋面網(wǎng)架——郴州卷煙廠易地技術(shù)改造項(xiàng)目聯(lián)合工房鋼結(jié)構(gòu)按結(jié)構(gòu)分區(qū)分為A1、A2、A3、B1四個(gè)區(qū)，主要柱距7.5m，主要跨度有30m、36m，屋面網(wǎng)架用鋼量約2600噸，面積約6萬平方米。

郴州煙廠易地技術(shù)改造項(xiàng)目屋面網(wǎng)架

郴州煙葉復(fù)烤廠屋面網(wǎng)架——建筑整體由屋面網(wǎng)架和下部混凝土支承結(jié)構(gòu)組成，結(jié)構(gòu)形式為正放四角錐平板網(wǎng)架，屋面設(shè)有通風(fēng)氣樓，網(wǎng)架用鋼量約2100噸，面積約5萬平方米。

郴州煙葉復(fù)烤廠項(xiàng)目屋面網(wǎng)架

北汽濱州制造中心屋面網(wǎng)架——濱州經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)北汽海納川零部件廠房位于山東省濱州市濱州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)。由鑄造中心車間、發(fā)動(dòng)機(jī)車間、變速器殼體加工車間3個(gè)單體廠房組成，其中發(fā)動(dòng)機(jī)車間、變速器殼體加工車間屋面為正放四角錐式空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架用鋼量約1600噸，6萬平方米。

北汽濱州制造中心屋面網(wǎng)架

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是一種由支座、桿件、球節(jié)點(diǎn)以及圍護(hù)系統(tǒng)組成的一種建筑結(jié)構(gòu)形式。它屬于空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的一種。與平面結(jié)構(gòu)體系中構(gòu)件之間呈現(xiàn)主次關(guān)系不同，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是由一整塊連續(xù)空間體構(gòu)成或是由許多桿件擴(kuò)展而成，它的每一構(gòu)件均是整體結(jié)構(gòu)的一部分，按照空間的幾何特性分擔(dān)承受荷載，內(nèi)力傳遞簡捷，結(jié)構(gòu)整體性好，因此能用較小的截面實(shí)現(xiàn)大的跨度，減輕了結(jié)構(gòu)自重提高整體經(jīng)濟(jì)效果。

屋面網(wǎng)架施工現(xiàn)場

解讀網(wǎng)架結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)的4部分內(nèi)容

1支座節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)

支座節(jié)點(diǎn)深化建模

網(wǎng)架一般都擱置在柱頂、梁頂?shù)认虏恐谓Y(jié)構(gòu)上，支座節(jié)點(diǎn)指的就是支撐結(jié)構(gòu)上的網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)架的深化設(shè)計(jì)首先從支座節(jié)點(diǎn)開始，支座節(jié)點(diǎn)的標(biāo)高、位置決定了網(wǎng)架施工是否能正常進(jìn)行。

支座節(jié)點(diǎn)深化需要注意以下幾點(diǎn)：

（1）下部混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)頂面標(biāo)高及預(yù)埋件的位置要求準(zhǔn)確。

（2）支座節(jié)點(diǎn)形式需確定，常見的有橡膠平板支座、盆式支座，應(yīng)注意支座的約束方向。

（3）邊支座節(jié)點(diǎn)往往靠近女兒墻，需注意支座節(jié)點(diǎn)與女兒墻間的凈距，一般保持50mm以上。

（4）中間支座承載大，往往底板尺寸較大，需注意下部混凝土柱或鋼柱截面是否滿足要求，不滿足要求情況下需采用擴(kuò)大柱頭節(jié)點(diǎn)。

（5）上弦支承式網(wǎng)架，支座位置桿件往往容易與下部支撐結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞需要注意復(fù)核，支座球節(jié)點(diǎn)底部至支座底板間的距離應(yīng)滿足斜腹桿與柱或連梁不相碰的要求。

（6）網(wǎng)架支座外側(cè)需要采取限位措施。

2球節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)

螺栓球節(jié)點(diǎn)模型

焊接球節(jié)點(diǎn)模型

網(wǎng)架球節(jié)點(diǎn)形式分為焊接球和螺栓球兩種，螺栓球采用高強(qiáng)螺栓緊固連接，焊接球則采用的是現(xiàn)場焊縫連接。

球節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)時(shí)注意的主要有以下幾點(diǎn)：

（1）螺栓球節(jié)點(diǎn)配件各生產(chǎn)廠家之間有所不同，在深化前應(yīng)取得配件數(shù)據(jù)。

（2）螺栓球節(jié)點(diǎn)中鋼球、高強(qiáng)螺栓、套筒、緊固螺釘、錐頭或封板的材料應(yīng)符合設(shè)計(jì)和規(guī)范的要求。

（3）螺栓球節(jié)點(diǎn)中高強(qiáng)螺栓的等級(jí)應(yīng)根據(jù)規(guī)格分別選用。

（4）螺栓球的直徑應(yīng)保證相鄰螺栓在球體內(nèi)不相碰并應(yīng)滿足套筒接觸面的要求。

（5）螺栓球節(jié)點(diǎn)中桿件端部的錐頭或封板采用焊接連接，連接焊縫的承載力應(yīng)不低于連接鋼管；錐頭截面和封板厚度均應(yīng)按實(shí)際受力大小計(jì)算確定。

（6）焊接球一般是由兩個(gè)半球焊接而成的空心球，需要根據(jù)受力大小確定是否設(shè)置加勁肋。

（7）焊接球的外徑與壁厚之比、球外徑與主鋼管外徑之比、球壁厚與主鋼管壁厚之比需要滿足規(guī)范規(guī)定：球外徑與壁厚之比宜取25~45，球外徑與主鋼管外徑之比宜取2.4~3.0，球壁厚與主鋼管壁厚之比宜取1.5~2.0且球壁厚不宜小于4mm。

（8）焊接球與鋼管連接應(yīng)采用坡口焊縫，鋼管與球之間應(yīng)留有間隙以保證焊縫焊透達(dá)到與鋼管等強(qiáng)。

（9）焊接球節(jié)點(diǎn)連接桿件數(shù)量過多時(shí)，為減少球直徑允許部分桿件交匯，但應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定的構(gòu)造要求：所有匯交桿件的軸線必須通過球中心線；兩桿匯交時(shí)，截面積大的桿件必須全截面焊在球上（兩桿截面積相等時(shí)，取受拉桿），另一桿坡口焊在相匯交桿上，但應(yīng)保證有3/4截面焊在球上，并應(yīng)按要求設(shè)置加勁肋；受力大的桿件，可按要求設(shè)置支托板。

3支托節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)

支托節(jié)點(diǎn)深化建模

支托節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)連接的紐帶，常布置于網(wǎng)架上弦及側(cè)面。

支托節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)需要注意以下幾點(diǎn)：

（1）在滿足受力要求的前提下，支托與球間連接盡量采用高強(qiáng)螺栓以減少現(xiàn)場高空焊接量。

（2）支托頂板宜設(shè)置成圓形，以保證支托沿桿軸心旋轉(zhuǎn)360度均可定位安裝。

（3）支托高度較大時(shí)，宜設(shè)置斜撐以保證支托的側(cè)向穩(wěn)定性。

4檁條天溝圍護(hù)系統(tǒng)深化設(shè)計(jì)

屋面檁條天溝圍護(hù)系統(tǒng)深化建模

網(wǎng)架檁條圍護(hù)系統(tǒng)常采用主次檁連接的形式，主檁常采用工字鋼、矩形管截面，次檁常采用C型截面。

檁條圍護(hù)系統(tǒng)深化設(shè)計(jì)需要注意以下幾點(diǎn)：

（1）主檁與支托、主檁與次檁連接宜采用螺栓連接。

（2）采用矩形管截面時(shí)，應(yīng)注意檁條端部封堵，避免因內(nèi)部不便于進(jìn)行防腐處理而造成銹蝕。

經(jīng)過以上幾點(diǎn)工作

網(wǎng)架的深化設(shè)計(jì)階段工作到此完成

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式多樣，能呈現(xiàn)各種形狀的建筑平面，而且建筑造型輕巧美觀、空間感實(shí)足同時(shí)又能以較低的用鋼量滿足大的跨度要求，因此被廣泛應(yīng)用于車站、機(jī)場、展館等大型建筑。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計(jì)不同于其他鋼結(jié)構(gòu)類型，需要結(jié)合Tekla、3D3S、MST等不同軟件來共同完成，要求設(shè)計(jì)人員更加全面，能利用不同的工具軟件對(duì)各細(xì)部的深化設(shè)計(jì)無縫對(duì)接。