网架结构是空间三维结构，由许多杆件按一定规律组成，每根端部带有螺栓，拧入球内形成螺栓球节点网架，或将杆件焊在球上形成焊接节点网架。此结构形式稳定性好，整体重量轻，抗震效果非常好，而且螺栓球钢网架结构建筑具有造型简洁、美观、施工周期短等特点，是一种常用的大跨度结构。

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网架结构基本组成、支撑形式及受力特点

1.网架结构的基本组成

网架结构由重复的几何单元组成，其基本单元主要有三角锥、四角锥、正方体、截头四角锥等类型。

网架结构的组成有一定的规律性，便于施工。

钢结构网架实际上是一种空间结构体系，是由上弦杆、下弦杆和腹杆连接而成的格子式结构。

2.网架结构的支撑形式

1.周边支撑

• 网架所有边界均搁置在柱或梁上。
• 当网架周边支撑于柱顶时，网格宽度可与柱距一致。
• 网架周边支撑于梁时，网格的划分比较灵活，可以不受柱距的约束。

2.三边支撑和两边支撑

由于建筑功能的需求，需要在一边或者两个对边上开口，因而使网架仅在三边和两个对边上支撑，另一边或两个对边处理成自由边。自由边的存在对网架的受力是不利的，为此一般应对自由边作特殊处理。

普遍的做法是，在自由边附近增加网架层数，（见下图a）；或者在自由边加设托梁或托架；（见图b）；对中小型网架亦可选择增加网架高度或局部加大杆件截面等方法。

3.点支撑

点支撑网架可置于四个或多个支撑上。a图称为四点支撑网架，b图称为多点支撑网架。

点支承网架主要用于大柱距工业厂房、仓库以及展览厅等大型公共建筑。由于支承点较少，支点反力较大。为了使通过支点的主桁架及支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。点支承网架周边应有适当悬挑以减少网架跨中挠度与杆件的内力。

3.网架结构受力特点

钢结构网架结构是空间较接杆系结构 ，在任意外力作用下不允许发生几何可形变，所以必须进行结构几何不变性分析。

刚体的约束个数（三维立体条件）最少等于3。超过3个约束个数，刚体就成为超静定结构。

可以想象钢结构网架为一个刚体。

钢结构网架结构的几何不变性分析必须满足两个条件：

一是具有必要的约束数量（必要条件 ），如果不具备必要的约束数量，那么这个结构肯定是可变体系。

二是约束设置方式要合理（充分条件 ） ，如约束布置不合理，虽然满足必要条件，但是结构仍可能是可变体系。

钢结构网架结构是空间结构， 一个节点有三个自由度（3J） ，其几何不变的必要条件如下图所示。

由此可见：

(1)当W>0,该网架为几何可变体系；

(2)当W0该网架无多余约束，如杆件和约束布置合理则该网架为静定结构；

(3)当W<0,该网架有多余约束如杆件和约束布置合理，则该网架为超静定结构。

钢结构工程中网架结构的几何不变的充分条件是：

1、用三个不在一个平面上的杆件汇交于一点，该点为空间不动点即几何不变的：

2、三角锥是组成空间结构几何不变的最小单元：

3、由三角形图形的平面组成的空间结构，其节点至少为三平面交汇点时该结构为几何不变体系

钢结构网架结构最少支座约束条件是：满足对整体刚体位移的约束，即 约束刚体的三个平动位移和三个转动位移以免发生钢结构网架整体刚体位移 。因此，对网架结构基本的约束应至少满足六个自由度如图二所示，

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螺栓球网架节点构造

螺栓球网架是网架当中的一种新式的设计与全新的构造，在目前的建筑设计当中非常地受到欢迎，使用了螺栓球来进行网架的构架与连结，从整个结构的设计方面来说，有效地简化了整个网架的构造，可以使用更少的钢条就可以达到相同的一个承接力的效果，能够有效地将网架的设计与生产简单化。

1.螺栓球节点构造

2.弦杆与腹杆组装示意图

3.锥头与封板焊接示意图

一般弦杆采用圆钢与锥头焊接；腹杆采用圆钢与封板焊接；其焊缝工艺可根据钢管壁厚来确定。

4.整体安装示意图

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螺栓球网架结构图纸内容

一份完整的网架结构设计图纸应包括设计说明、网架平面布置图、网架上弦杆和下弦杆及腹杆的布置、支架和支撑的详图、构件的材料清单、螺栓和滚珠的材料清单、螺栓、套管和顶丝的材料清单、密封板和锥形头的材料清单以及网架结构的加工详图。

1.网架平面布置图

2.网架上弦杆件、球编号图

2.网架下弦杆件、球编号图

3. 网架腹杆编号图

4.网架支座布置图

5.支座详图

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螺栓球网架施工方法、网架拼装步骤示意图

一、螺栓球网架施工条件

球形网架结构的施工条件很重要，按照网架设计和网架施工地的气候及地理位置来决定网架施工的方法及过程。

1.高空滑移法

1、采用高空滑移法时，应对滑移轨道滑轮进行检查，滑移水平坡度应符合施工设计的要求。

适用条件： 建筑平面为矩形、梯形或多边形等平面，支承情况分为周边支承与周边支承相结合，现场狭窄、山区等地区施工；

2、整体或局部吊装法

采用整体吊装或局部吊装迭时，应对提升设备进行检查，对提升速度、提升吊点、高空合拢与调整等工作作好试验，必须符合施工组织设计的要求。

适用条件： 适用于中小型网架的安装

3、高空散装法

采用高空散装法时，应搭设满堂红脚手架，并放线布置好各支点位置与标高。采用螺栓球高空散装法时，应设计布置好临时支点，临时支点的位置、数量应经过验算确定。

该方法可以保证网架的几何精度，避免了其他方法带来的吊装变形及网架自身变形；高空散装时由于局部推进用的液压千斤顶支承调整网架平面，保证网架节点的空间位置不致位移。

适用条件 ：

适用螺栓连接的网架、超重运输较困 难地区、小单元用起重机吊至设计位置的拼装方法

4.网架拼装步骤示意图

1.定位放线

2.设置平台支撑

3.按安装图安装下弦球

4.连接下弦杆

5.安装腹杆及上弦球

6.连接第二网格上弦杆及腹杆

7.将两网格安装成基本单元

8.扩大基本单元

9.安装腹杆

10.拼装成较稳固基本单元

11.扩大基本单元

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